Горение частицы угольной пыли

Горение частицы угольной пыли следует изучать в режимных условиях, близких к топочным и характерных для них. Для соблюдения характерного соотношения топливо — воздух рассмотрим горение частицы в среде воздуха, количество которого отвечает применяемым в топочной технике величинам коэффициента избытка воздуха, и в смеси этого количества воздуха с рециркулируемыми продуктами сгорания. Рециркулируемые газы, в которых коэффициент избытка воздуха составляет От, количественно выражаются долей г от исходного объема воздуха в струе, вытекающей из горелки. [c.348]

Горение угольной пыли в камерной топке протекает в неизотермической запыленной газовой струе, распространяющейся в среде высокотемпературных топочных газов. В зависимости от способа подачи вторичного воздуха запыленная струя распространяется либо непосредственно в топочной среде, либо вместе с окружающим ее потоком вторичного воздуха. В этом параграфе рассматривается более простой случай горения в пылевоздушной струе, распространяющейся в топочном пространстве при отсутствии потока вторичного воздуха, при следующих условиях и предположениях пылевоздушная струя истекает из щелевой горелки прямоугольного сечения. Поэтому можно считать, что имеется плоскопараллельная струя, и рассматриваемую задачу свести к двумерной. Во избежание осложнения задачи рассмотрением процесса воспламенения и горения летучих в качестве топлива принята пыль АШ. При этом для исключения взаимного влияния частиц различных размеров рассматривается монодисперсная пыль. Температура и скорость пылевых частиц и газа в соответствующих точках струи совпадают. Химическое реагирование существенно не влияет на распределение скоростей и концентраций, и поэтому на факел можно распространить закономерности неизотермической, запыленной турбулентной струи. [c.360]

Отсюда следует, что, несмотря на внешнее сходство газового и пылеугольного пламени, процесс горения угольной пыли подчиняется законам горения твердого топлива, а не газов. В процессе газообразования каждая частица угольной пыли набухает и становится полой сферой, что, однако, не влияет на закон ее горения. [c.130]

Пз сравнения (1.25) и (1.26) ясно, что горение летучих уменьшает удельную скорость горения частицы угля. По мере выгорания летучих это торможение скорости горения угля уменьшается. Влияние выхода летучих на процесс горения угольной частицы наблюдалось в опытах Кацнельсона [134] по исследованию горения под давлением 1, 3 и 5 ата угольной пыли и отдельных частиц печорского каменного угля и его кокса, а также электродного угля. Процесс горения частиц и пыли изучался методом непосредственного взвешивания недожога за определенный промежуток времени. Из опытов было установлено, что удельная скорость горения кокса, а также электродного угля возрастает с увеличением давления (при одинаковом диаметре частиц и одинаковой температуре), а для угля, наоборот, уменьшается (см. рис. 25). [c.244]

Следует также отметить, что в экспериментальных исследованиях вообще трудно воспроизводить горение частицы в условиях, близких к топочным. Практически невозможно осуществить горение отдельной частицы, в особенности угольной пылинки, при ограниченном избытке воздуха. Трудным является также контролирование протекания процесса, в частности контролирование температуры частиц и концентрации газовых реагентов у поверхности, изменения массы и размеров пылинок в процессе выгорания и пр. Все это затрудняет обобщение опытных данных и выявление закономерностей протекания процесса. Поэтому полученные разными исследователями результаты по скорости горения и влиянию различных факторов на выгорание частицы сильно различаются. Кроме того, в этих исследованиях невозможно выявить динамику процесса горения частицы угольной пыли, носящего скоротечный характер. [c.339]

В рабочем пространстве топок и печей не всегда движутся только продукты полного горения очень часто в нем находится пламя, которое может быть бесцветным или светящимся, причем светимость определяется наличием в нем дисперсного сажистого углерода, получающегося при разложении углеводородных соединений. Эти частицы имеют размеры порядка 0,2 мкм (что соизмеримо с длинами волн видимого светового излучения), и в 1 см содержатся десятки и сотни миллионов частиц. Если бы ярко светящийся факел, имеющий высокую температуру, можно было внезапно заморозить , то сажистый несгоревший углерод можно было бы собрать и взвесить. Помимо сажистого углерода в пламени могут находиться во взвешенном состоянии частицы угольной пыли и летучей золы, имеющие размеры от 10 до 1 ООО мкм. [c.96]

В работе [4] указанных авторов исследуется возможность воспламенения различных порошков после прохождения УВ. В работе [5] экспериментально изучены процессы инициирования горения слоя угольной пыли под действием слабой УВ, проходящей над слоем и затем отражающейся от жесткой стенки и проходящей в обратную сторону. Отмечено, что газовый поток за фронтом УВ образует у поверхности турбулентную структуру, так как размер шероховатостей порядка 100 мкм. Мелкие частицы (до 10 мкм) за время нахождения в области разрежения успевают оторваться от поверхности. Попав в турбулентный пограничный слой, частицы вносятся в основной поток, набирая скорость. После этого развивается фаза неустойчивости поверхности слоя пыли за фронтом УВ. Отчетливо она наблюдается в покоящемся газе после отражения У В от торца трубы. Вторая фаза состоит в раскачке начальных возмущений в слое после отражения УВ от, торца трубы. Происходит выброс всей пыли из слоя в покоящийся горячий газ со скоростью 10 м/с. Возникшая в этом процессе аэровзвесь неоднородна по концентрации и дисперсности. [c.186]

При горении многофазных систем (горение аэрозолей, угольной пыли, горение с сажеобразованием) не только скорость, температура и концентрация, но и размеры частиц топлива (частиц угля или капель) и их распределение по размерам весьма важны. В этом случае методы лазерной спектроскопии также применимы. Обычно используется рассеяние в режиме Ми (см. 1.1), т.е. рассеяние света частицами, размер которых превышает длину волны зондирующего [c.29]

Тонкость помола. Размеры наиболее крупных частиц угольной пыли определяют длину пути горения. Если не учитывать этого обстоятельства, то из пространства, где происходит сжигание, будут улетать несгоревшие частицы топлива. Поэтому тонкость помола и меет большое значение и должна всегда измеряться. На практике тонкость помола оцени. ается по количеству угольной пыли, которая просеивается через определенное стандартное сито. Размерь стандартных сит, применяемых в США, приведены в табл. 8. Наиболее принятой характеристикой тонкости помола служит процент пыли, проходящей череа сито с 80 отверстиями на [c.47]

Уголь предварительно измельчается до частиц размером не более 0,1 мм и сушится до остаточного содержания влаги не выше 8% (масс.). Угольная пыль из бункеров подается в горелки потоком части необходимого для процесса кислорода. Остальной кислород насыщается водяным паром, нагревается и вводится непосредственно в камеру. Через трубчатую рубашку в реактор вводится перегретый водяной пар, который создает завесу, предохраняющую стенки реактора от воздействия высоких температур. При температуре газов в зоне горения до 2000°С углерод топлива практически полностью вступает в реакцию за 1 с. Горячий генераторный газ охлаждается в котле-утилизаторе до 300 °С и отмывается водой в скруббере до содержания пыли менее 10 мг/м . Содержащаяся в угле сера Ба 90% превращается в сероводород и на 10%—в сероокись углерода. Шлак выводится в жидком виде и затем гранулируется. [c.96]

Горение распыленного твердого и жидкого горючего является важной составной частью рабочего процесса в воздушно-реактивных и жидкостно-реактивных двигателях, в дизелях, в промышленных топках на угольной пыли или жидком горючем. Следует отметить, что и при сжигании газа возможно образование частиц углерода в пламени (как в диффузионном, так и в гомогенном, особенно при увеличении давления [12]). При этом горение затягивается, а высота факела растет. [c.49]

Согласно исследованию А. П. Сокольского и Ф. А. Тимофеевой [129], с уменьшением размера горящих частиц повышается температурный уровень перехода процесса в диффузионную область. Вследствие этого процесс горения угольной пыли может протекать в пределах кинетической и промежуточной областей даже при весьма высоких температурах порядка 1500— 1800°. Температурный уровень, определяющий границы кинетической и промежуточной областей горения частицы, зависит от ее размеров чем-меньще частица, тем выше этот температурный" уровень. Этим объясняется то обстоятельство, что горение угольной пыли обычного размола (30—100 [х) существенно за- [c.207]

По данным лабораторного исследования процесса горения антрацитовой пыли минимальная концентрация свободного О2, обеспечивавшая отсутствие окиси углерода в факеле (при температурах 1600°С), составила примерно 2—2,5%. При 0а<1,0—1,5% отмечалось наличие в топочных газах заметных количеств СО. Эти данные можно рассматривать как достаточно характерные для угольной пыли вообще, поскольку речь идет о горении коксового остатка угольных частиц (после завершения выхода летучих. Основываясь на них можно считать, что локальные значения содержания кислорода в факеле не должны снижаться менее 1,5—2%, чему соответствует коэффициент избытка воздуха а = 1,08- 1,10. [c.50]

ЧИХ, в количестве и составе золы и в методах подачи воздуха для горения. Трудно установить тот момент, когда горение полностью завершается. Из рис. 96 видно, что время горения частицы диам. 0,06 ЖЛ1 равно 0,4 сек. Чтобы предотвратить оседание пыли, смесь угольной пыли и первичного воздуха должна двигаться со скоростью не менее 12,2 м/сек. До полного сгорания частица должна пройти путь 12,2 0,4 = 4,9 м. [c.131]

Глава 15 является подготовительной для изучения сложных процессов горения частицы твердого топлива и угольной пыли в факеле. В ней изложены основные особенности реакций взаимодействия углерода с газами, особенности горения углеродных частиц с рассмотрением отдельных стадий горения (выход и горение летучих, внутреннее реагирование, взаимосвязь и влияние диффузионных и кинетических процессов, вторичные реакции), а также общая теория гетерогенного процесса. Этот материал использован в гл. 16, в которой дана теория горения пылевидных топлив с последовательным рассмотрением горения частицы, монофракционной и полифракционной пыли. [c.6]

Непосредственное приложение найденного нами условия воспламенения твердой поверхности к воспламенению угля может, правда, осложняться участием летучих и СО в процессе воспламенения. Эти осложняющие факторы весьма существенны для воспламенения угольной пыли, где относительная скорость газов по отношению к угольной частице невелика и частица движется, окруженная выделяемой ею газовой рубашкой. Для горения нено- [c.422]

При сжигании челябинского бурого угля в коническом диффузоре [392] удалось получить псевдоожиженный слой повышенной порозности, уменьшить вынос угольной пыли из слоя и обеспечить более благоприятные условия, .аля сепарации образующихся при горении тяжелых частиц шлака. Сжигание топлива с размером частиц до 3 мм можно вести без колосниковых решеток. [c.504]

Нагревание пыли, газообразование и воспламенение газов возможны лишь в нагретой топочной или, точнее, в зажигательной камере. В холодной печн с несколькими горелками, особенно при высоком содержании летучих в угле, достаточно для начала горения подержать зажженные промасленные концы в течение 4—6 мин. на пути пылевоздушной смеси. Во многих случаях для воспламенения нужен костер из дров, факел газа илн жидкого топлива. Когда печь разогрета, при сгорании выделяющихся из угля газов поддерживается высокая температура, необходимая для быстрого воспламенения пыли. В то время как процесс воспламенения и горения летучих составляющих благодаря диффузии газов протекает быстро, воспламенение и сгорание частичек кокса происходит сравнительно медленно. Как только смесь воздуха и угольных частичек поступает в нагретое топочное пространство, она воспринимает тепло излучения топки. Это тепло быстро поглощается угольными частицами. Чем меньше воздуха смешано с угольной пылью, тем меньше тепла отнимается от нагретых угольных частиц и тем скорее они воспламеняются. Поэтому для быстрейшего воспламенения пыли в охлажденной печи целесообразно вдувать с ней только часть необходимого для горения воздуха остальную часть воздуха можно добавить в печь уже после воспламенения. Исследование показало, что с угольной пылью следует вдувать около 40% воздуха, необходимого для горения. [c.129]

При сжигании угольной пыли основная масса летучих не успевает выделиться до момента воспламенения частиц. Летучие при этом сгорают параллельно с горением кокса. Вокруг горящих частиц образуется оболочка пламепи, в которой сгорают летучие и выделяющаяся окись углерода, ири этом часть диффундирующего кислорода перехватывается и его доступ к углеродной поверхности уменьшается. В рассматриваемом случае летучие не могут играть роль активаторов процесса горения, которая им обычно приписывается. Процесс воспламенения пыли определяется пе выходом летучих, а реакционной способностью топлива, т. е. его физико-химической структурой, пористостью и т. п. [c.179]

О, а величина к —> к, скорость реагирования становится максимальной (/ s —>/с шах) Таким образом, при неизменной температуре ио мере выгорания углеродной частицы процесс реагирования всегда переходит в кинетический режим. Причем, чем выше температура реагирования, тем при более малом радиусе частицы практически начинается кинетический режим. При низких температурах процесс горения переходит в кинетический режим прп большем радиусе частиц. Однако конечная стадия реагирования частицы протекает в кинетической области. Отсюда следует важный практический вывод. Для более полного выгорания угольной пыли в конце факела, где скорость реагирования мала из-за низких концентраций окислителя, необходимы достаточно высокие температуры. [c.181]

Исследование сложного физико-химического процесса горения угольной пыли в топочной камере затруднительно. Широкое применение нашли экспериментальные исследования горения одиночной частицы как элементарной составляющей пылевого факела. [c.338]

С. Н. Шориным были проведены аналитические исследования самовоспламенения и горения углеродных частиц, а П. А. Серебряковым — экспериментальные исследования реагирования угольной пыли с ограниченным количеством воздуха, отражающие в этом отношении реальные условия горения в камерных топках. В аналитических исследованиях были приняты следующие допущения тепло, выделяющееся при реагировании, поглощается частицей и окислителем с одновременным и одинаковым повышением их температуры. Горение протекает в кинетическом режиме. Отвод тепла из реакционного объема не учитывался. При принятых допущениях и упрощающих условиях расчетом определено изменение температуры частицы во времени. Из уравнения теплового баланса реагирующих частиц определено время выгорания. По выгоранию определены текущие значения концентрации кислорода в смеси и радиус частиц. [c.342]

Как известно, при очень тонком размоле углей зола топлива отделяется и поэтому в мелких частицах не содержится. Имея в виду также то, что в процессе приготовления угольной пыли топливо подсушивается, в расчетах принято, что в процесс горения вступают топливные частицы, состоящие только из горючей массы. [c.349]

Для парогенераторов производительностью выше 4—10 кг/с (15— 35 т/ч), работающих на антраците, каменных и бурых углях, сланцах и фрезерном торфе, основным является пылевидный метод сжигания топлива в камерных топках. Топливо сжигается после предварительной подсушки и размола в сильно измельченном виде. Угольная пыль в смеси с некоторой частью необходимого для горения воздуха, называемого первичным, вдувается через горелочное устройство в топочную камеру. Остальная часть воздуха, необходимого для горения, так называемый вторичный воздух, обычно вводится в топку также через горелки, а в отдельных случаях помимо них. Горение угольной пыли происходит во взвешенном состоянии в газовоздушных потоках при движении их через топочную камеру. Поэтому протекание горения ограничивается топочным пространством и чрезвычайно коротким временем пребывания частиц в топке, составляющим 1—2 с. Угольная пылинка, обычно имеющая продолговатую форму и шероховатую поверхность, имеет большую парусность. Пылевидные частицы при установившемся движении парят в высокотемпературной газовоздушной среде с повышенной вязкостью и практически следуют вместе с газовоздушным потоком (С той же скоростью. При малой относительной скорости движения частиц в потоке, практически равной нулю, уменьшается интенсивность обмена газов на их поверхности. Однако значительное увеличение поверхности пыли при тонком размоле и молекулярной диффузии обусловливает высокую интенсивность пылевидного сжигания. [c.368]

При обжиге клинкера с применением твердого топлива большое значение имеет тонкость помола порошка угля. Время горения сокраш,ается при хорошей тонкости помола угля, причем, чем грубее помол, тем больше времени требуется для сгорания угольной пылинки. Скорость горения обычно равняется I—2 сек, а угольная пыль вдувается в печь со скоростью 30—80 м/сек. При крупном помоле угля горение пылинки не успевает заканчиваться, и она падает на клинкер, где и догорает. Это вызывает понижение температуры факела и недожог клинкера. В связи с этим тонкость помола угольного порошка должна составлять не более 0,5% остатка на сите N° 021 и не более 8—12% остатка на сите № 008. При малом содержании летучих угольную шихту приходится измельчать весьма тонко для увеличения скорости горения. Тонкость помола угля влияет также на реакцию золы топлива с обжигаемым материалом, причем более тонкие частицы золы быстрее реагируют с обжигаемым материалом и более равномерно распределяются в его массе. [c.187]

Применение конической камеры позволяло получить кипя щий слой повышенной порозности, уменьшить вынос угольной пыли из кипящего слоя и обеспечить более благоприятные условия для сепарации образующихся при горении тяжелых частиц шлака. Кроме того, применение конической камеры при сжигании не слишком крупных частиц топлива (до 3 мм) позволяло вести процесс без колосниковой решетки. Попытка организовать устойчивый процесс сжигания бол е крупных частиц без решетки оказалась неудачной. [c.195]

В предыдущих работах в этом направлении [139 и др.] авторы ограничивались рассмотрением выгорания одной частицы, что совершенно недостаточно при переходе к процессу горения потока угольной пыли. Кроме того, эти авторы исходили из неправильного предположения о том, что горение мелких пылинок аналогично горению угольного шарика крупных размеров, когда гетерогенная реакция протекает в основном на его внешней поверхности. Б работах по горению пыли [302, 493], а также более поздней работе Орнинга [343] принималось, что скорость горения определяется одной диффузией, и на поверхности частицы концентрация кислорода равна нулю. Эти исследования не ушли вперед по сравнению с работой Нуссельта [302] (сделавшего первый шаг в том же направлении), несмотря на то, что к этому времени были известны исследования Хоттеля и сотрудников [190] и Блинова [191] в которых впервые произведен учет скорости химической реакции в процессе горения угольной частицы. В работе [139] учитывается скорость химической реакции, но время горения определяется при неизменной концентрации кислорода в окружающей среде (т. е. при неограниченном количестве кислорода). Кроме того, пренебрегается реагированием внутри объема частицы. Горение и газификация всегда сопровождаются проникновением газа внутрь пор частицы. Поэтому реакция протекает не только на внешней поверхности, но и внутри объема. При достаточно малом размере частицы весь ее объем участвует в реакции. [c.474]

Частицы угольной пыли, имеющие начальные размеры в основном 0,1—1,0 мм, попадая в высокотемпературную зону топочной камеры, начинают гореть чаще всего в диффузионном режиме. В дальнейщем из-за уменьшения размеров частиц и соответствующего возрастания достигается соотношение а к, Рис. 7.7. Области иа кривой зави- т.е. догорание частиц всегда проис-симости скорости гетерогсииого ХОДИТ в кинетическом режиме, горения от температуры Особенности горения реального [c.170]

П рименение водоуголвных суспензий в качестве энергетического топлива изменяет условия теплообмена по сравнению со случаем сжигания сухой угольной пыли, так как несколько снижается теоретическая температура горения топлива, увеличивается содержание трехатомных газов (в результате испарения влаги, заключенной в суспензии) и уменьшается концентрация твердых частиц в газах вследствие сжигания суспензии в виде распыленных капель, каждая из которых содержит до 400 пылинок угля, и образования после сгорания зольных агломератов. [c.40]

Развитие представлений о механизме горения пылеобразного топлива. Громадное техническое значение пылесожигания вызвало соответствующий интерес к теоретическим и экспериментальным исследованиям процесса сгорания угольной пыли. Основной задачей исследований явилось определение скорости сгорания угольной пыли. Довольно длительный период времени все теоретические расчеты велись на основе элементарных представлений о механизме сгорания твердой частицы угля. На первом этапе развития представлений о ходе процесса такого рода упрощения были, пожалуй, неизбежны, но уводили довольно далеко от действительной обстановки реального процесса. Эти упрощения были весьма многочисленными и вызывались, с одной стороны, желанием облегчить математические формулировки задачи, а с другой, — неверными предпосылками о физической сущности процесса. В основном эти упрощения сводились к следующему [c.200]

Интересные и важные примеры диффузионной кинетики встречаются в области микрогетерогенных реакций, т. е. реакций, протекающих на поверхности дисперсных частиц, взвешенных в другой фазе. Примерами микрогетерогенных реакций могут слуяшть горение угольной пыли, вдуваемой в печь потоком воздуха энзиматические реакции, протекающие на поверхности коллоидных частиц энзима, и аналогичные им процессы катализа коллоидными металлами, которым Бредиг дал название неорганических ферментов гидрирование жидких масел под каталитическим действием дисперсного катализатора, взвешенного в массе масла. [c.107]

Нервы( две силы складываются и дают вместе общую силу воздействия воздушного потока иа увлекаемую им частицу. Подъемная сила возникает при несимметричности потока, например, если частица находится вблизи стенки, и не учитывается нами. В процессе горення частицы, помимо указанных сил, возникает еще реактивная сила, появляющаяся благодаря нессимметричному выгоранию и направленная в сторону, противоположную ее движению (см. гл. VIII). Но при симметричном выгорании угольной пылинки результирующий импульс газифицируемых масс равен нулю. Наблюдения за движением мелких частиц в потоке газа [216], сделанные с помощью киносъемки, показывают, что частицы не только движутся поступательно, по пребывают ц в непрерывном вращательном движении. Поэтому можно выгорание пылинок считать симметричным и пренебречь реактивной силой. [c.488]

Этот метод может быть применен и в других сложных формах сжигания или газификации потока топлива, наиример, в процессе совместного факельно-слоевого сжигания (см. гл. II), когда пылевидное топливо вводится в топку параллельно с слоем кусков крупного топлива и сгорает над зеркалом горения слоя. Сжигапие пылеугольного топлива над горящим слоем обеспечивает интенсивное и устойчивое горение угольной пыли. Отбор мелочи и превращение ее в пыль, сгорающую в факеле, обеспечивает однородный состав слоя и равномерное его сжигание. Такого рода процесс был предложен и исследован Чиркиным [20]. Теоретическое исследование этого процесса выполнено [иркиным иа основе системы уравнений разработанного нами комплексного анализа потока горящего топлива в зависимости от различных факторов — температуры дутья, коэффициента избытка воздуха, начального размера частицы, а также различного количества первичного воздуха и влияния радиации (обмуровки). [c.547]

При сжигании угольной пыли повышение температурного уровня в топке имеет очень большое значение, так как процесс горения мелких частиц угля протекает в промежуточной и заканчивается всегда в кинетической области. Повышение температур позволяет интенсифицировать процесс, улучшить использование топлива вследствие сокращения потерь тепла с химическим и механическим недожогом и потерь тепла с уходящими газами (в результате уменьшения коэффициента избытка воздуха). При сжигании малореакционных углей (тощих, антрацитов) рекомендуется на выходе из тонки поддерживать температуру па уровне 1200°С, а прн сжигании бурых углей не ниже 1050°С. [c.206]

Топка (рис. 14.32) современного котла представляет собой камеру (преимущественно прямоугольного или квадратного сечения), на стенах 1 которой расположены специальные устройства для ввода и перемешивания угольной пыли и воздуха — горелки 2. Образующиеся при горении топлива высокотемпературные газы вькодят в газоход 3, где расположены поверхности нагрева, унося с собой и остающиеся после горения золовые частицы небольшого размера. Крупные же золовые частицы и образующийся шлак выпадают в нижнюю часть топки и воронку 7, и удаляются механизированным способом устройством 8. [c.104]

Твердое топливо, используемое в цементной промышленности, должно иметь теплотворную способность не ниже 2100 кДж/кг, зольность 10—25%, содержание летучих в пределах 10—30%, влажность не более 2%. На различных заводах применяют каменный уголь, полуантрацит, горючие сланцы, бурые угли, коксовую мелочь. При нагревании твердое топливо разлагается с образованием обогащенного углеродом твердого остатка (кокса) и газооб-раз)ных летучих продуктов СОг, HgO, СО, Нг, СН4 и т. д. Выделяющиеся газы образуют оболочку вокруг твердой частицы и сгорают в первую очередь. Следовательно, процесс горения имеет две стадии горение летучих и кокса. Выгорание летучих протекает весьма быстро, а сгорание твердыд частиц кокса происходит на протяжении отрезка времени, длительность которого определяется тонкО стью помола угольной пыли, видом угля, скоростью перемешивания угольного порошках воздухом и другими факторами. Чем более тонко помолот уголь и чем интенсивнее осуществляется смешивание его с воздухом, тем быстрее он сгорает. Общее время сгорания угля во вращающейся печи составляет 0,1—0,3 с. [c.301]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология