Численное и экспериментальное исследование плазменного воспламенения низкосортного угля

Аннотация

Плазменно-угольная горелка исследована с использованием модели плазменной термохимической подготовки угля к сжиганию, реализованной в виде программы PlasmaKinTherm. Плазменно-угольные горелки не требуют мазута или газа для растопки котлов и стабилизации горения угля. Программа PlasmaKinTherm объединяет термодинамику и кинетику для описания термохимической подготовки топлива в объеме плазменно-угольной горелки. Целью моделирования было определение условий плазменного воспламенения низкосортного угля. Было проведено численное исследование влияния мощности плазмотрона на воспламенение аэросмеси (уголь + воздух). В расчетах использован высокозольный экибастузский уголь. Были рассчитаны распределения температуры и скорости газа и угольных частиц и концентраций продуктов плазменной термохимической подготовки угля к сжиганию по длине горелки. В результате анализа процессов плазменного воспламенения угля выявлены их основные закономерности, в том числе смещение максимальных температур и скоростей продуктов термохимической подготовки угля к сжиганию вверх по потоку (в сторону плазмотрона), а также то, что максимальные значения температур и скоростей продуктов не зависят от мощности плазмотрона. Проведены эксперименты по проверке и подтверждению условий устойчивого воспламенения и горения факела высокореакционного двухкомпонентного топлива при мощности плазмотрона, определенной кинетическим моделированием. Сделанные при разработке математической модели допущений, были подтверждены сравнением расчетов с экспериментальными данными.