ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Интенсификация процессов сжигания и газификации топлива из "Переработка твердого топлива" Производительность топочных устройств и газогенераторов, при прочих равных условиях, определяется интенсивностью процесса горения или газификации. К числу основных факторов интенсификации процессов сжигания и газификации твердого топлива относятся следующие обогащение дутья кислородом, повыщение температуры в реакционном объеме, проведение процесса под давлением, увеличение реакционной поверхности реагирующих частиц и скорости потока газа. Рассмотрим характер влияния этих факторов. [c.66] Основным окислителем в процессах горения твердого топлива является кислород. С увеличением концентрации кислорода в реагирующем газе растет скорость реакции и увеличивается температура процесса. Последнее ведет к росту константы скорости реакции. В совокупности оба обстоятельства обусловливают значительную интенсификацию процесса горения. В случае газификации по-вьшгение концентрации кислорода не только интенсифицирует процесс, но и улучщает качество газа. По литературным данным, при газификации кокса использование дутья с 50 %-ным содержанием кислорода увеличивает теплотворную способность газа с 4860,4 до 7961 кДж/м т.е. обогащение дутья на 29 % повышает качество газа на 63,8 %. [c.66] Для получения высококалорийного газа, а также газа как сырья для химических производств перспективна высокотемпературная (1600—1700 °С) газификация бурых углей с большим выходом летучих, с использованием парокислородного и кисло-родно-воздушного дутья. [c.67] Применение обогащенного кислородом дутья кроме увеличения производительности и повышения качества газа позволяет использовать низкие сорта топлив. [c.67] Повышение температурного уровня процесса горения и газификации твердых топлив положительно влияет на увеличение скорости реакций, улучшение состава газа, повышение КПД и стабильность процесса воспламенения и снижает вредное влияние золы, тормозящей диффузию. [c.67] Результаты гетерогенных реакций взаимодействия углерода с газами зависят от кинетики этих реакций и скорости диффузионных процессов. За счет молекулярной и турбулентной диффузии осуществляются подвод к поверхности частиц угля газообразных компонентов и отвод с поверхности частиц продуктов реакций (рис. 3.11). [c.67] Характер лимитирующей стадии — диффузионной или кинетической — определяется условиями проведения процесса. На практике процесс газификации может протекать в промежуточной области. Поскольку скорость химического взаимодействия быстро нарастает с повыщением температуры, процесс газификации по мере роста температуры сдвигается в диффузионную область. Здесь основным фактором увеличения интенсивности процесса является скорость потока в слое, а в кинетической области условия интенсификации процесса отсутствуют. [c.68] Примером интенсификации топочных или газогенераторных процессов за счет повышения температуры являются процессы с жидким шлакоудалением. Этот режим протекает при температуре 1600—1700 С и сопровождается непрерывным отводом золы с поверхности частиц топлива. Свободный доступ газов к реакционной поверхности частиц интенсифицирует реакцию СО, + С = 2С0, в результате чего на 1257,0 — 1676,0 кДж/кг возрастает теплотворная способность газа и с 400—500 до 1500 кг/(м час) увеличивается интенсивность процесса. В итоге КДЦ газификации достигает 85-89 %. [c.68] Повышение температуры свыше 1800—2000 °С приводит к диссоциации продуктов сгорания, т. е. к состоянию, когда полное завершение горения углерода становится невозможным. [c.68] Важным фактором интенсификации топочных и газогенераторных процессов служит повышение давления в реакционном объеме. Такой технологический прием позволяет увеличить плотность газа в единице объема и количество топлива при пылесжи-гании, уменьшить линейную скорость потока и тем самым увеличить время контакта частиц с газом. Совокупность этих обстоятельств ведет к росту теплонапряженности реакторов, что делает возможным сокращение реакционных объемов. [c.68] Увеличение давления снижает коэффициент молекулярной диффузии газов. Однако повышение температуры позволяет компенсировать этот отрицательный эффект давления. [c.68] Кроме того, повышенное давление делает возможным вести газификацию при более низких температурах (900—1000 °С). Газификация на парокислородном дутье под высоким давлением позволяет резко увеличить содержание в газе метана. Такой газ, отмытый от СО,, по теплоте сгорания (свыше 16,8 МДж/м ) отвечает требованиям бытового газа. [c.69] Существенным фактором интенсификации процессов горения и газификации твердых топлив является скорость потока реагирующих газов. Увеличение скорости дутья ведет к росту коэффициентов диффузии. Пределом скорости реакции в слое является переход в кинетический режим, когда суммарная скорость реакции горения определяется не скоростью подвода кислорода, а скоростью химической реакции. [c.69] В слоевых топках высокие скорости обтекания газом кусков топлива, наряду с непрерывным подводом кислорода к реакционной поверхности, способствуют и отводу продуктов сгорания, в частности СО, тормозящего горение углерода. [c.69] Влияние скорости реагирующих газов на интенсификацию процессов горения топлива в потоке сложнее. Увеличение скорости потока приводит к уменьшению времени пребывания частиц в реакционном объеме и времени контакта, что отрицательно влияет на полноту выгорания частиц. Указанное обстоятельство вынуждает применять при пылесжигании камерные топки больших размеров. Производительность таких топок весьма значительна (100—150 т/час), а тепловые напряжения всего (1,05 — 1,47)-10 кДж/(м час). [c.69] При сжигании топлива в вихревом потоке высокая скорость потока (100—200 м/сек) позволяет увеличивать кратность циркуляции, что обеспечивает необходимое для полного выгорания частиц топлива время пребывания в реакционном объеме и одновременно обеспечивает тепловое напряжение порядка (33,5— 46,1)-10 кДжДм час). [c.69] С уменьшением размеров частиц топлива интенсификация процессов горения и газификации обеспечивается за счет увеличения не только внешней, но и внутренней реакционной поверхности, роль которой с уменьшением размера частиц возрастает. [c.69] Вернуться к основной статье