Пылеугольная ТЭЦ, работающая на низкосортных углях, страница 30

3.  Доля передаваемой топливу внешней энергии зависит от его реакционной способности: чем выше реакционная способность топлива, тем меньшую долю от его теплоты сгорания необходимо получить от аллотермического источника для организации автотермического режима горения.

          На рис. 5 показан иллюстрирующий последнюю закономерность пример такой зависимости для процесса плазменного воспламенения твердых топлив: чем больше выход летучих (выше реакционная способность), тем ниже удельные энергозатраты.

          Численные оценки показали, что относительная электрическая мощность (ОЭМ) электрозажигалки, отнесенная к тепловой мощности горелки газовой плиты, равна 0,001%; ОЭМ электрической свечи - 0,01 %; ОЭМ плазмотрона при воспламенении М. факела равна 0,05 %, а для пылеугольного факела- 0,5-1 %. В ПААГ, сочетающих плазменную (аллотермическую) ступень с традиционной автотермической ступенью газификации У., относительные затраты электроэнергии на ПЛ на два порядка ниже, чем в чисто плазменном и равны всего 0,1-0,2 %, по сравнению с величиной 10-12 % в плазменных газификаторах.

          Процессы топливоиспользования (воспламенение, горение, ЭТХПТ, газификация и др.) носят алло-автотермический характер, а их многоступенчатость является фундаментальным свойством алло-автотермических процессов, которое необходимо учитывать при разработке новых и совершенствовании существующих ПЭТ.

5. Экологические аспекты ПЭТ.

          Плазменные технологии безмазутной растопки котлов и стабилизации горения пылеугольного факела способствуют снижению выбросов углерода с летучей золой, оксидов азота, серы и пятиокиси ванадия.

          В качестве примера экологической эффективности плазменных технологий воспламенения У. приведем расчетно-теоретические и экспериментальные данные по ЭТХПТ энергетических У. с использованием электродуговых ПЛ.

          В таблице 3 приведен состав каменного экибастузского угля (ЭУ)

Таблица 3.

Состав сухого ЭУ, мас. %:

                    (А^с = 48 %, V^г = 24 %, )

          На рис. 6 представлены результаты расчета ЭТХПТ для ЭУ по универсальной программе АСТРА-4. Из рис. 6, а следует, что концентрация горючих компонентов (СО+Н₂+СН₄) нарастает с увеличением температуры процесса, составляя 50-70 % от газовой фазы (Т = 900-1200 К), что достаточно для интенсивного его воспламенения при смешении с основной А. Теплота сгорания горючего газа (СО + Н₂ + СН₄ + N₂) весьма высока и равна 8,5-10,5 МДж/кг. Азот исходной смеси представлен преимущественно молекулярным азотом (N₂). Концентрация оксидов азота (NO_x) не превышает 1-5 мг/нм³ во всем интервале температур, что связано с низким коэффициентом избытка воздуха (a_в) в процессе ЭТХПТ (в рассматриваемом случае a_в = 0,20 от теоретически необходимого для сжигания ЭУ). Расчет концентрации NO_x для условий испытаний метода ЭТХПТ на Усть-Каменогорской ТЭЦ (Казахстан) дал величину 20 мг/нм³ (для кузнецкого угля), близкую к измеренной (25 мг/нм³).

          Сера топлива практически не образует оксидов (их концентрация не превышает 1 мг/нм³), а выходит в газовую фазу в виде сероводорода (H₂S) с концентрацией менее 1%.

          Из рис. 6, б следует, что нагрев выше Т > 1200 К нецелесообразен, т.к. концентрация углерода (С) в КО в интервале 1200-1600 К практически не изменяется, а при Т=1600 К углерод участвует в восстановлении оксидов ММУ с образованием ферросилиция (FeSi) и карбосилиция (SiC). Таким образом, ЭТХПТ целесообразно проводить в интервале 900-1200 К при низких коэффициентах избытка воздуха.

          Опытная проверка метода ЭТХПТ осуществлялась на огневом испытательном стенде, представляющем собой вертикальную топочную камеру диаметром 1,6 и высотой 7,5 м, на крышке которой установлена пылеугольная горелка с ПЛ (рис. 7).