Посмотреть текст статьи

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ УГАРНОГО ГАЗА В ПРОЦЕССЕ ПЛАЗМЕННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ УГЛЯ

NUMERICAL STUDY OF CHANGES IN TEMPERATURE AND CARBON MONOXIDE CONCENTRATION DURING PLASMA IGNITION OF COAL

 

Батухтин Андрей Геннадьевич, доктор технических наук, доцент, доцент кафедры энергетики, Забайкальский государственный университет, Россия, г. Чита

Басс Максим Станиславович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры энергетики, Забайкальский государственный университет, Россия, г. Чита

Карпенко Юрий Евгеньевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Забайкальский государственный университет, Россия, г. Чита

Кузнецова Надежда Сергеевна, кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры химии, Забайкальский государственный университет, Россия, г. Чита

 

Batukhtin Andrey Gennadievich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor,

Department of Energy, Transbaikal State University, Russia, Chita

Bass Maxim Stanislavovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Energy, Transbaikal State University, Russia, Chita

Karpenko Yury Evgenievich, Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, Transbaikal State University, Russia, Chita

Kuznetsova Nadezda Sergeevna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Chemistry, Transbaikal State University, Russia, Chita

 

Аннотация

В работе выполнен расчет с помощью оптимизированной кинетической программы «Плазма-Уголь» процесса плазменно-воздушной подготовки бурого угля Харанорского месторождения Забайкальского края в экспериментальной установке с цилиндрическим каналом и плазмотронами. Проведены численные эксперименты по изучению энергетического воздействия разной мощности на температуру и выход летучих. Установлено, что оптимальная суммарная мощность плазмотронов для поддержания устойчивого режима горения аэросмеси составляет 450 кВт. Определена достаточная концентрация угольной пыли 1,5 кг/кг воздуха, обеспечивающая необходимую температуру газа для воспламенения топлива на входе в топочную камеру котла.

S u m m a r y

The work carried out a calculation using the optimized kinetic program “Plasma-Coal” of the process of plasma-air preparation of brown coal from the Kharanorsk deposit of the Trans-Baikal Territory in an experimental setup with a cylindrical channel and plasmatrons. Numerical experiments were carried out to study the energy effect of different powers on temperature and volatile yield. It has been established that the optimal total power of plasma torches to maintain a stable combustion mode of the air mixture is 450 kW. A sufficient concentration of coal dust was determined to be 1,5 kg/kg of air, providing the required gas temperature to ignite the fuel at the entrance to the combustion chamber of the boiler.

Ключевые слова: подготовка топлива, уголь, плазма, плазмотрон, мощность, температура, угарный газ

Key words: fuel preparation, coal, plasma, plasmatron, power, temperature, carbon monoxide

Литература

1. Аскарова А.С., Болегенова С.А. Численное исследование аэродинамических и теплофизических характеристик пылеугольного топлива: монография. Алматы: Қазақ университеті, 2015. 150 с.
2. Дробчик В. В., Шиляев А.М., Волокитин Г.Г. Исследование условий воспламенения пылевоздушой смеси низкосортных топлив // Известия ТПУ. 2010. Т. 316. № 4. С. 52-55.
3. Лаврищев О.А., Устименко А.Б. Плазменно-топливные системы и принципы их функционирования // Горение и плазмохимия. 2022. № 20. С. 51-62.
4. Мессерле А.В., Мессерле В.Е., Устименко А.Б. Плазменная термохимическая подготовка к сжиганию пылеугольного топлива // Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55. Вып. 3. С. 366–374.
5. Мессерле В.Е., Устименко А.Б. Плазмохимические технологии переработки топлив // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2012. Т. 55. Вып. 4. С. 30-34.
6. Процессы тепломассопереноса в топочных камерах при горении термохимически активированного топлива / В.Е. Мессерле, А.С. Аскарова, С.А. Болегенова, П. Шафарик, В.Ю. Максимов, С.А. Болегенова, А.О. Нугыманова // Теплофизика и аэромеханика. 2019. Т. 26. № 6. С. 977-989.
7. Технологии безмазутной растопки котлов и стабилизации воспламенения пылеугольного факела на тепловых электростанциях / Б.К. Алияров, М.Б. Алиярова, У. Жалмагамбетова, А.К. Мергалимова, В.Е. Мессерле, А.Б. Устименко // Горение и плазмохимия. 2019. № 17. С. 193-202.
8. Умбеткалиев К.А., Устименко А.Б. Кинетический расчет плазменно-воздушной и плазменно-паровой газификации твердых топлив // Горение и плазмохимия. 2022. № 2. С. 73-81.
9. Karpenko E.I., Messerle V.E., Ustimenko A.B. Plasma-aided solid fuel combustion // Proceedings of the Combustion Institute. 2007. № 31. Р. 3353–3360.
10. Numerical simulation of pulverized coal combustion in a power boiler furnace / A. S. Askarovaa, V. E. Messerle, A. B. Ustimenko, S. A. Bolegenova, V. Yu. Maximov, Z. Kh. Gabitova // High Temperature. 2015. Vol. 53. № 3. Р. 445–452.

Literature

1. Askarova A.S., Bolegenova S.A. Numerical study of aerodynamic and thermophysical characteristics of pulverized coal fuel: monograph. Almaty: Kazakh University, 2015. 150 p.
2. Drobchik V.V., Shilyaev A.M., Volokitin G.G. Study of the conditions of ignition of a dust-air mixture of low-grade fuels // Izvestia TPU. 2010. T. 316. No. 4. P. 52-55.         
3. Lavrishchev O.A., Ustimenko A.B. Plasma fuel systems and principles of their functioning // Combustion and plasma chemistry. 2022. No. 20. P. 51-62.        
4.   Messerle A.V., Messerle V.E., Ustimenko A.B. Plasma thermochemical preparation for combustion of pulverized coal fuel // Thermophysics of high temperatures. 2017. T. 55. Issue. 3. pp. 366–374.        
5. Messerle V.E., Ustimenko A.B. Plasma-chemical technologies for fuel processing // News of universities. Chemistry and chemical technology. 2012. T. 55. Issue. 4. pp. 30-34.         
6. Processes of heat and mass transfer in combustion chambers during the combustion of thermochemically activated fuel / V.E. Messerle, A.S. Askarova, S.A. Bolegenova, P. Safarik, V.Yu. Maksimov, S.A. Bolegenova, A.O. Nugymanova // Thermophysics and aeromechanics. 2019. T. 26. No. 6. P. 977-989.      
7.     Technologies for oil-free firing of boilers and stabilization of pulverized coal flame ignition at thermal power plants / B.K. Aliyarov, M.B. Aliyarova, U. Zhalmagambetova, A.K. Mergalimova, V.E. Messerle, A.B. Ustimenko // Combustion and plasma chemistry. 2019. No. 17. pp. 193-202.
8. Umbetkaliev K.A., Ustimenko A.B. Kinetic calculation of plasma-air and plasma-steam gasification of solid fuels // Combustion and plasma chemistry. 2022. No. 2. P. 73-81.
9. Karpenko E.I., Messerle V.E., Ustimenko A.B. Plasma-aided solid fuel combustion // Proceedings of the Combustion Institute. 2007. № 31. Р. 3353–3360.
10. Numerical simulation of pulverized coal combustion in a power boiler furnace / A. S. Askarovaa, V. E. Messerle, A. B. Ustimenko, S. A. Bolegenova, V. Yu. Maximov, Z. Kh. Gabitova // High Temperature. 2015. Vol. 53. № 3. Р. 445–452.