Влияние условий теплообмена на характеристики зажигания частиц водоугольного топлива

摘要

Будущее теплоэнергетики как в России, так и за рубежом во многом будет зависеть от использования угля в качестве основного топлива для тепло- и электрогенерации. В связи с этим становятся актуальными вопросы создания и внедрения новых эколого- и энергоэффективных технологий сжигания угля. Одним из наиболее перспективных решений является сжигание угля в виде водоугольного топлива. Однако, несмотря на довольно длительную историю развития (более 40 лет), эта технология не нашла еще широкого применения, что, скорее всего, связано с отсутствием полных математических и физико-химических моделей процессов, протекающих в период термической подготовки и зажигания частиц водоугольного топлива (ВУТ). В статье представлены результаты численного решения задачи зажигания частиц водоугольного топлива с учетом совместного протекания основных процессов термической подготовки (теплопроводность, испарение воды, фильтрационный тепло- и массоперенос, термическое разложение органической части топлива, термохимическое взаимодействие водяных паров и углерода кокса). Задача воспламенения решена методом конечных разностей. Для расчета процесса испарения с учетом неравновесности параметров на границе раздела системы исходное ВУТ-сухой уголь использовался метод ловли фронта фазового перехода в узле разностной сетки. По результатам численного моделирования определены условия и характеристики зажигания частиц ВУТ в типичных условиях топочного пространства котельных агрегатов. Установлены масштабы влияния радиационного теплообмена на время задержки воспламенения. Показано, что лучистый теплообмен играет определяющую роль в термической подготовке топлива к воспламенению.