Пылеугольная ТЭЦ, работающая на низкосортных углях, страница 35

          Исходя из этого, протяженность ступени 2 выбрана равной 1 м. Образовавшийся горючий газ с концентрацией 23 % будет выгорать на ступени 2 (рис. 11, б), нагревая оставшуюся аэросмесь до температуры воспламенения. Как видно из рисунка, горючий газ со ступени 2 окисляется по реакциям (a-d), в результате чего выделилась тепловая мощность ( = 2370 кВт). Максимальная концентрация горючих газов (СО, Н₂, СН₄, С₆Н₆) составляет 17 % (х = 1,1 м).

          Таким образом, в муфеле общей длиной L₀ = 2,5 м (сумма трех ступеней) и диаметром D₀ = 0,277 м У. частицы со средним размером d = 100 мкм (что соответствует остатку на сите R₉₀ = 55 %) и расходом G_уг = 2000 кг/ч успевают пройти успевают пройти ЭТХПТ к сжиганию, инициируюмую на первой ступени ПЛ мощностью 60 кВт. Необходимое время пребывания А. в муфеле составило 0,29 с. Эти результаты подтвердились при промышленных испытаниях плазменной растопки котла паропроизводительностью 670 т/ч с помощью предвключенных муфельных камер с ПЛ, которые имели такие же габариты, что и на рис. 9.

          На рис. 12, а представлены температурные кривые У. частиц и газа для трех ступеней муфеля (узел 1). Из рисунка видно, что на ступени 1 нагрев А. ЭП, при сохранении термического равновесия между газом и частицами, осуществляется только на участке 0<х<0,25 м от Т₀ = 343 К до Т = 630 К. Далее (при Т = 630 К) начинается интенсивное окисление У. частиц с тепловыделением на их поверхности. Температура пыли достигает максимального значения 1320 К (х = 0,3 м), намного превышая температуру газовой фазы (при х = 0,3 м, Т = 900 К).

          На участке 0,3 < х < 0,4 м У. частицы отдают тепло газовой фазе за счет излучения и конвекции и при х = 0,4 м (длина ступени 1) наступает термическое равновесие T_g=T_s = T_p = 1060 К.

          На ступени 2 ПЛ отсутствует, а его функции по нагреву “холодной” А. выполняют нагретые продукты ЭТХПТ (газовая фаза и КО) со ступени 1. “Холодные” У. частицы (кривая I) и газ (пунктирная кривая) нагреваются в результате тепловыделения от окисления горючего газа, нагрева и последующего охлаждения “горячих” частиц КО (кривая II). При этом максимальная температура У. частиц достигает 1600 К (х = 0,65 м). Далее (х > 0,65 м) горячие частицы II отдают тепло “холодным” частицам I и газовой фазе, температура которых возрастает и в конце ступени 2, где наступает термическое равновесие между газовой и твердой фазой, достигает 850 К.

          На ступени 3 частицы нагрелись до температуры T_s = 1150 К, а газовая фаза - до T_g = 1140 К. Таким образом, вся А. в муфеле (G_аэр = 7000 кг/ч, m = 0,4 кг/кг) нагрелась до температуры, превышающей 1150 К, которой вполне достаточно для интенсивного воспламенения при смешении со вторичным воздухом на входе узла 2.

          Скорость У. частиц и газа в муфельном участке газификатора (рис. 12, б) монотонно возрастает на всех трех ступенях, что связано с общим повышением температуры газа и увеличением объема газовой фазы. На всех ступенях скорость газовой фазы превышает скорость частиц.

          Начальные условия для ступени 4:

  = 1132 кг/ч (А_с = 62,2 %, С = 37,8 %),  = 3380 кг/ч (a_в = 0,6),  = 735 К.

          Вторичный воздух на ступени 4 подавали из расчета достижения коэффициента избытка воздуха a_в = 1,2. После выгорания продуктов ЭТХПТ в узле 2 в конце ступени 4 температура продуктов сгорания достигла 1310 К, а их скорость 24 м/с. После достижения этих параметров продукты сгорания поступили в узел 3 (ступень 5). Начальные условия для ступени 5:

 = 3235 кВт,  = 4000 кг/ч,  = 1132 кг/ч,  = 3380 кг/ч, G_пар = 2100 (=770 К),  + газ = 900 К.

          На рис. 13, а представлено изменение состава газовой фазы при паровой газификации У. в узле 3. Суммарная концентрация синтез-газа (СО + Н₂) составляет на выходе из реактора 21 %. Оценки показали, что снижение начального расхода пара с G_пар=2100кг/ч до 1300 кг/ч приводит к увеличению концентрации горючих газов в продуктах газификации до 35 %.