Плазменное воспламенение пылеугольного факела
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc285Ключевые слова:
уголь, аэросмесь, плазма, воспламенение, численный экспериментАннотация
Плазменная термохимическая подготовка пылеугольного топлива к сжиганию с использованием плазменно-топливных систем (ПТС) является одной из перспективных энергетических технологий. Эта технология позволяет повысить эффективность топливоиспользования и улучшить экологические показатели тепловых электростанций, а также исключить использование мазута, традиционного топлива для растопки котлов и стабилизации горения пылеугольного факела. В данной работе представлены результаты численных расчетов воспламенения пылеугольного факела в ПТС. ПТС предназначена для безмазутной растопки котлов и стабилизации горения пылеугольного факела и представляет собой оснащенную плазматроном пылеугольную горелку. С помощью программы PlasmaKinTherm, объединяющей кинетические и термодинамические методы расчета процессов движения, нагрева, термохимических превращений и воспламенения пылеугольной смеси в объеме ПТС, ранее было выявлено влияние мощности плазмотрона и зольности угля на эффективность воспламенения аэросмеси. Также одним из основных режимных параметров ПТС, обеспечивающих воспламенение топлива, является концентрация угольной пыли в аэросмеси, которая может варьироваться в широких пределах. Поэтому были исследованы условия воспламенения аэросмеси в ПТС в зависимости от концентрации угля в аэросмеси в интервале от 0.4 до 1.8 кг угля на 1 кг воздуха. Расчеты выполнены применительно к цилиндрической ПТС диаметром 0.2 м и длиной 2 м при фиксированных величинах расхода угля (1000 кг/ч) и мощности плазмотрона (60 кВт) для трех значений зольности угля (20, 40 и 70%). Выявлены основные закономерности процесса плазменной термохимической подготовки топлива к сжиганию.
Библиографические ссылки
(1). BP Energy Outlook 2035. February 2015. BP p.l.c., 98 p., 2015. http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/energy-economics/energy-outlook-2015/bp-energyoutlook-2035-booklet.pdf
(2). Key World Energy Statistics 2012: International Energy Agency. OECD/IEA, 80 p., 2012. www.iea.org
(3). I.B. Matveev, N.V. Washcilenko, S.I. Serbin, N.A. Goncharova “Integrated Plasma Coal Gasification Power Plant” IEEE Trans. Plasma Sci., 2013, vol. 41, no. 12, pp. 3195-3200. https://doi.org/10.1109/TPS.2013.2289908
(4). A.V. Surov, S.D. Popov, V.E. Popov, D.I. Subbotin, E.O. Serba, V.A. Spodobin, G.V. Nakonechny, A.V. Pavlov “Multi-gas AC plasma torches for gasification of organic substances” Fuel, 2017, vol. 203, pp. 1007-1014. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.02.104
(5). A.F. Bublievsky, J.C. Sagás, A.V. Gorbunov, H.S. Maciel, D.A. Bublievsky, G.P. Filho, P.T. Lacava, A.A. Halinouski, G.E. Testoni “Similarity Relations of Power–Voltage Characteristics for Tornado Gliding Arc in Plasma- Assisted Combustion Processes” IEEE Trans. Plasma Sci., 2015, vol. 43, no. 5, pp. 1742–1746. https://doi.org/10.1109/TPS.2015.2419822
(6). V.E. Messerle, E.I. Karpenko, A.B. Ustimenko “Plasma Assisted Power Coal Combustion in the Furnace of Utility Boiler: Numerical Modelling and Full-Scale Test” Fuel, 2014, vol.126. pp. 294-300. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.02.047
(7). V.E. Messerle, A.B. Ustimenko, Yu.E. Karpenko, M.Yu. Chernetskii, A.A. Dekterev, S.A. Filimonov “Modeling and Full-Scale Tests of Vortex Plasma–Fuel Systems for Igniting High-Ash Power Plant Coal” Thermal Engineering, 2015, vol. 62, no. 6, pp. 442–451. https://doi.org/10.1134/S0040601515060063
(8). V.E. Messerle, E.I. Karpenko, A.B. Ustimenko, O.A. Lavrichshev “Plasma preparation of coal to combustion in power boilers” Fuel Process. Technol. vol. 107, pp. 93-98, 2013. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.07.001
(9). M.G. Drouet “La technologie des plasmas. Potentiel d’application au Canada” Revue generale d’electricite, no.1, pp. 51-56, 1986.
(10). P.R. Blackburn “Ignition of рulverized coal with Arc Heated Air” Energy, vol.4, no.3, pp. 98-99, 1980. https://doi.org/10.2514/3.62464
(11). C.B. Alcock “Thermochemical Processes: Principles and Models” Butterworth-Heinemann, 2000. 384 p.
(12). R.C. Brown “Thermochemical Processing of Biomass: Conversion into Fuels, Chemicals and Power” John Wiley & Sons, 348 p., 2011. https://doi.org/10.1002/9781119990840
(13). M.F. Zhukov and I.M. Zasypkin “Thermal Plasma Torches- Design, Characteristics, Applications” Cambridge, U.K.: Cambridge Int. Sci. Publ., 610 p., 2007.
(14). Igor B. Matveev (ed.) Plasma assisted combustion, gasification, and pollution control. Volume I. Methods of plasma generation for PAC, Denver, Colorado: Outskirts Press Inc. 538 p., 2013.
(15). R.A. Kalinenko, A.A. Levitski, V.E. Messerle, L.S. Polak, Z.B. Sakipov, A.B. Ustimenko, Pulverized Coal Plasma Gasification, Plasma Chem. Plasma Process., 1993, vol.13, no. 1, pp. 141-167. https://doi.org/10.1007/BF01447176
(16). M. Gorokhovski, E.I. Karpenko, F.C. Lockwood, V.E. Messerle, B.G. Trusov, A.B. Ustimenko, Plasma Technologies for Solid Fuels: Experiment and Theory, J. Energy Inst., 2005, vol.78, no. 4, pp. 157-171. https://doi.org/10.1179/174602205X68261
(17). A.V. Messerle, V.E. Messerle, A.B. Ustimenko, Plasma Thermochemical Preparation for Combustion of Pulverized Coal, High Temperature, 2017, vol.55, no.3, pp. 352–360. https://doi.org/10.1134/S0018151X17030142
(18). A.V. Messerle “Mathematical Simulation of Plasma-Chemical Coal Conversion” High Energy Chemistry, 2004, vol. 38, no.1. pp. 35-40. https://doi.org/10.1023/B:HIEC.0000012062.91868.e5
(19). V.E. Messerle, A.B. Ustimenko. “Plasma ignition and combustion of solid fuel (научно-технические основы)” Saarbrucken, Germany: Palmarium Acad. Publ., 404 p., 2012. (in Russian)
(20). M.A. Gorokhovski, Z. Jankoski, F.C. Lockwood, E.I. Karpenko, V.E. Messerle, A.B. Ustimenko, Enhancement of Pulverized Coal Combustion by Plasma Technology, Combustion Science and Technology, 2007, vol.179, no.10, pp. 2065–2090. https://doi.org/10.1080/00102200701386115
(21). Fuels and Chemicals - Auto Ignition Temperatures, EngineeringToolBox. http://www.engineeringtoolbox.com/fuels-ignition-temperatures-d_171.html
(22). A.A. Arinov “Condition and quality indicators of Ekibastuz coal” Vestnik KarGU. 2007. http://articlekz.com/article/5924 (in Russian)
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
