Стадийность процесса горения частиц твердого топлива.

Процесс горения - комплекс сложенных физико-химических явлений, из которых основным явл-ся теплообмен топл. частиц с окр. средой, прогрев частиц, выход летучих из них и их воспламенение, горение кокосового остатка. При анализе данных проц. необходимо учит-ть не только характеристики топл., но и состояние их поверхности, наличие пор и трещин, внешние условия процесса, связаны с конкретной конструкцией установки, способом сжигания топлива, с условиями движения топл. частиц в газовом потоке.

Для постановки задачи о горении частицы топл. необходимо опред-ная схематизация проц. Широко принято, что процесс горения можно разбить на относительно независимые стадии:

1) Прогрев частиц до начала выхода или воспламенения летучих;

2) Возгорание летучих веществ, сопровождается резким подъёмом температурного уровня;

3) Выгорание коксовой основы топлива, которая является главной по продолжительности и основной по тепловыделению (около 90%).

Зола коксового остатка не оказывает существенного влияния на выгорание углерода, за исключением горения многозольных топлив, а так же крупнокускового топлива с большим содержанием минеральных примесей.

Прогрев частиц топлива в топочной камере происходит за счет конвективного и радиационного теплообмена между частицей и газами.

Уравнение теплового баланса для частицы топлива в предположении, что градиент t по сечению частиц пренебрежимо мал (Bi<1) и отсутствуют эндотермические и экзотермические реакции

m_Ч·c_Ч·(dT_Ч/dτ) = α_К (T_Г – T_Ч) F_ПОВ + Ϭ₀·α_Г(T_Г⁴-T_Ч⁴)F_ПОВ; m_Ч – масса топливной частицы; c_Ч – теплоемкость топливной частицы; α_К – коэффициент теплоотдачи конвекцией; F_ПОВ – наружная поверхность топливной частицы; Ϭ₀ – коэффициент излучения абс черного тела; α_Ч – степень черноты топливной частицы.

Исходя из того что при попадание топливной частицы в топку котла, в 1ую очередь сгорают её острые углы и кромки и частица приобретает форму, близкую к сферической. Анализ процесса будем проводить для сферических частиц.

Неправильность формы топливных частиц может быть учтена с помощью коэффициента формы.

; . ;

; ; . (1)

Для решения уравнений (1) используют численные методы.

Процесс прогрева относительно мелких частиц δ<0,3 мм, попадающих в высокотемпературную зону топочной камеры, показал, что в ∑-м теплообмене преобладает конвективная составляющая.

Поэтому для данных частиц с допустимой погрешностью (не превышающей 5%), лучистой составляющей в ∑-м теплообмене можно пренебречь.

*(1) используют для частиц размером 0,3 < δ< 1 мм

; ; ;

; . (2)

Из ур-ния (2) можно получить завис-ть для расчета полного врем. нагрева сух инертной частицы.

. (3) - отношение количества теплоты воспринятого частицей к max возможному при данной t. Это отношение с достаточной точностью, может быть принято равным 0,95. .

Для частиц натур. топлива плотность и теплоёмкость зависит от характеристик топлива, условий процесса и поведения частиц при их нагревании. Для расчета удельной теплоемкости, в зависимости от t, часто используют уравнение: ; A₁ - коэффициент пропорциональности.

Дата добавления: 2015-08-18