Указанные выше особенности взаимодействия плазмы с пылеугольным топливом повышают энергетическую эффективность ПЭТ (безмазутное воспламенение, термохимическая подготовка и газификация) в 3-4 раза, по сравнению с традиционными огневыми процессами.
Отсюда следует практически важный вывод о том, что высокая энергетическая эффективность ЭП в гетерогенных процессах термообработки У. определяется естественным соотношением термической, термохимической и электронно-ионной составляющих в энергобалансе электрической дуги при атмосферном давлении.
3. Сущность ЭТХПТ, газификации и КП углей.
В основе безмазутной технологии плазменного воспламенения пылеугольного факела лежит ЭТХПТ, которая заключается в нагреве электродуговой плазмой небольшой части А. до температуры полного выделения летучих и частичной газификации КО. Тем самым из меньшей части А., прошедшей зону электродугового разряда, получают (независимо от качества исходного У.) высокореакционное двухкомпонентное топливо (горючий газ + КО), способное воспламенять основной поток А. при смешении с ним и стабилизировать процесс горения факела. На этом принципе реализованы три ПЭТ: растопка пылеугольных котлов, подсветка пылеугольного факела и стабилизация выхода жидкого шлака в топках с жидким шлакоудалением.
ПААГ У. базируется на сочетании плазменной активации горения малой части всего топлива (2-3 %) с использованием внешнего для процесса источника (плазмотрона или плазмотронов) и последующим ступенчатом воспламенении этой активированной частью У. остальной А., предназначенной для компенсации эндотермического эффекта ППГ основной части У. (см. раздел 6).
Сущность ППГ заключается в переводе ОМУ в высококалорийный синтез-газ (СО + Н2), свободный от оксидов азота и серы, с помощью ПЛ. В этом случае эндотермический эффект реакции газификации углерода:
Н2О + С = СО + Н2 - Q = 131500 кДж/моль (16)
полностью компенсируется энергией ЭП.
При КП углей в ПР паро-угольная смесь нагревается плазмой до температуры полной газификации, при которой осуществляется перевод ОМУ в синтез-газ (СО + Н2) с одновременным восстановлением минеральной массы У. (ММУ) по реакциям типа:
MnOm + m×C = n×M + m×CO, (17)
MnOm + 2m×C = Mn×C m + m×CO, (18)
где M - металл или металлоид, содержащийся в ММУ; n и m - стехиометрические коэффициенты в уравнениях реакций.
В результате реакций (17) и (18) в конденсированных продуктах переработки угля образуются ценные компоненты (технический кремний, карбосилиций, ферросилиций и др.).
Плазменные технологии безмазутной растопки котлов и подсветки пылеугольного факела проверены в промышленных котлах на всех типах энергетических У. (бурых, каменных и антрацитах) с теплотой сгорания от 3000 до 6000 ккал/кг и выходом летучих от 4 до 50 %.
В процессе эксплуатации и промышленных испытаний ПСБР на ТЭС освоены схемы расчета и компоновки ПЛ с прямоточными (плоскофакельными и щелевыми) горелками, а также с вихревыми (двухулиточными и с лопаточным аппаратом) пылеугольными горелками различных модификаций.
Все это позволило сформулировать общие технологические требования к реализации вышеуказанных плазменно-энергетических процессов:
1. При использовании плазменных технологий необходимость обеспечения интенсивного тепло- и массообмена и термохимических превращений требует измельчения У. до определенной тонины помола, зависящей от качества топлива. Исследования показали, что требованиям плазменных технологий удовлетворяет обычная угольная пыль промышленного помола (с размером частиц меньше 200 мкм).
2. Влажность угольной пыли в процессах ЭТХПТ, газификации и КП, должна приближаться к аналитической влаги топлива, поскольку нецелесообразно расходовать электроэнергию (с КПД выработки 0,35-0,40) на испарение влаги топлива.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.