Grzegorz GRZELKA Damian KWIATKOWSKI Przemysław WIŚNIEWSKI Gr.6 wydz. M-E rok : III	NR ĆWICZENIA: 3	DATA WYKONANIA ĆW.: 06-11-2001
		TEMAT: STRUKTURA PŁOMIENIA PYŁOWEGO	OCENA:
UWAGI:			PROWADZĄCY: mgr inż. W. Zacharczuk

1.CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z rodzajami palników pyłowych oraz zastosowaniem ich w energetyce.

2.WSTĘP TEORETYCZNY:

Spalanie cząstki węglowej w płomieniu ma swoistą dynamikę, a cały proces możemy podzielić na następujące etapy:

cząstka zapłon części zapłon pozostałości popiół

Węgla lotnych koksowej

wydzielenie i spalenie spalenie pozostałości

części lotnych 0koksowej

nagrzewanie spalanie

Spalanie cząstki węgla można natomiast podzielić na dwa etapy:

• wydzielenie i spalenie części lotnych,

• spalanie pozostałości koksowej.

NAGRZEWANIE CZĄSTEK WĘGLA I ICH SPALANIE.

Cały proces spalania cząstek węgla jest zależny od wielu czynników. Czas osiągnięcia przez cząstkę węgla temperatury zapłonu zależy od:

• szybkości nagrzewania się cząstki,

• zawartości wilgoci w węglu,

• zawartości części lotnych.

Spalanie cząstek węgla zaczyna się ich zapłonem, może ono przyjąć charakter homogeniczny lub heterogeniczny.

1. homogeniczny - zachodzi wtedy gdy najpierw zapalą się części lotne,

2. heterogeniczny - zachodzi wtedy gdy cząstka odgazowuje się, ale części lotne nie zapalą się, natomiast po odgazowaniu zapali się pozostałość koksowa.

Charakter zapłonu jest uwarunkowany przede wszystkim ilością części lotnych w węglu oraz wielkością jego cząstek. Wydzielane części lotne po zmieszaniu z powietrzem spalają się w płomieniu gazowym. Ciepło przekazywane od płomienia gazowego przyspiesza termiczny rozkład węgla i zwiększa intensywność spalania części lotnych. Płomień ma charakter dyfuzyjny, otacza on cząstkę regulując dopływem tlenu do koksu. Koks po odgazowaniu części lotnej spala się powoli na ten proces wpływa:

• temperatura,

• stężenie tlenu,

• porowatość cząstki,

• odmiany pertograficznej węgla (reaktywności).

Czas spalania pozostałości koksowej jest dość długi dlatego ma on znaczący wpływ na cały proces spalania cząstki węgla.

O jakości całego procesu decydują rekcje zachodzące w obrębie jednej cząstki. Procesy te można podzielić na fizyczne i chemiczne.

Do fizycznych należą :

• parowanie wilgoci,

• pęcznienie (dylatacja) cząstek węglowych,

• powstawanie struktury porowatej karbonizatu,

• topnienie substancji mineralnej.

Do chemicznych należą:

• piroliza (termiczny rozkład węgla) węgla,

• spalanie części lotnych,

• spalanie pozostałości koksowej.

Procesy rozkładu termicznego można podzielić na następujące etapy:

1..................węgiel - metaplast

2 .................metaplast - półkoks + smoła

3..................półkoks - koks + gaz

W procesie spalania pozostałości koksowej wydziela się większa część energii uzyskiwanej w procesie spalania węgla. Jednak spalenie części koksowej jest procesem trudnym i dlatego jest on głównym źródłem powstawania niedopału.

Porowatość cząstek koksu ma istotny wpływ na reagowanie koksu z tlenem, ponieważ pory ułatwiają wnikanie tlenu do wnętrza cząstki i zwiększają tym samym powierzchnię utleniania. Jednak szybkość spalania koksu nie zależy przede wszystkim od całkowitej powierzchni spalania, ale i od temperatury oraz szybkości dyfuzji w porach. Duży wpływ ma konwekcja. W rzeczywistości cząstka węglowa jest omywana przez otaczające gazy, co istotnie modyfikuje szybkość jej spalania w skutek bardziej intensywnego transportu tlenu do powierzchni węgla.

Spalanie pyłu węglowego odbywa się przy użyciu palników pyłowych. Wypływająca z dyszy palnika mieszanka pyłowo-gazowa tworzy w komorze spalania turbulentną strugę, która rozprzestrzenia się w środowisku gorących spalin. W kontakcie ze spalinami cząstki węglowe ulegają nagrzaniu i zapalają się.

W energetyce znalazły zastosowanie palniki szczelinowe (strumieniowe), cylindryczne palniki ze stabilizatorem płomienia lub palniki wirowe.

Od około dwudziestu lat stosuje się w energetyce przemysłowej kotły z techniką spalania fluidalnego. Palenisko fluidalne tworzy cyrkulująca warstwa materiału sypkiego o różnym uziarnieniu. Ze względu na dużą różnicę wielkości ziaren, następuje ich segregacja. Drobne frakcje wynoszone są do górnej części kotła zakończonej separatorem pyłu, z którego cząstki są zwracane ponownie do dolnej części kotła. Cyrkulujący materiał składa się z:

• palących się cząstek pozostałości koksowej,

• cząstek popiołu,

• cząstek sorbentu wapniowego,

• cząstek krzemionki tworzącej złoże pierwotne.

Cząstki węglowe wprowadzone do warstwy fluidalnej szybko się nagrzewają od gorących cząstek warstwy i odgazowują. Dobra wymiana ciepła powoduje, że czas indukcji zapłonu cząstek węglowych jest o około 50% krótszy, niż kiedy cząstki węgla są wprowadzane do gorącego gazu. Efektywność spalania w warstwie fluidalnej zależy przede wszystkim od reaktywności paliwa i konstrukcji kotła. Im większa reaktywność tym mniejszy niedopał. Jednym z problemów spalania fluidalnego jest tworzenie się spieków w warstwie. Innym problemem jest, erozja powierzchni ogrzewalnych. Zasadnicze znaczenie dla wielkości erozji ma skład popiołu.

3.SCHEMAT STANOWISKA.

4.WNIOSKI.

Węgiel (różne jego odmiany) jest paliwem najbardziej rozpowszechnionym w polskiej energetyce. Jest to paliwo stosunkowo tanie i łatwe w pozyskaniu. Elementem podającym pył węglowy do kotła są palniki. Wcześniej węgiel przechodzi kilka innych procesów jak np. mielenie, suszenie itp..

Jednak sposoby spalania pyłu węglowego zależą od właściwości spalanego węgla (np. antracyt i węgle kamienne o małej zawartości części lotnych charakteryzują się trudnym zapłonem i wymagają długiego płomienia w wysokotemperaturowym otoczeniu - szczelinowe palniki strumieniowe). Węgle o lepszych charakterystykach zapłonów - palniki cylindryczne lub typu wirowego. Niewątpliwie wadą paliw węglowych jest powstawanie niedopału co spowodowane jest tym, że po odgazowaniu części lotnej pozostaje koks, który jest materiałem o złej charakterystyce zapłonu. Koks jest jednak tym elementem w spalaniu paliw węglowych, który przy spaleniu daje największą energię. Niedopał powstaje na skutek zmniejszania się cząstki koksu, która w pewnym momencie osiąga tak minimalne rozmiary straty ciepła zaczynają przekraczać wielkość produkcji ciepła. Prostymi słowami można powiedzieć, że cząstka gaśnie tworząc niedopał. Badania laboratoryjne wykazały, że o powstaniu niedopału decydują trzy główne czynniki: reaktywność pozostałości koksowej, grubość przemiału, warunki spalania.

O wiele lepsze warunki daje spalanie w kotle ze złożem fluidalnym. Oczywiście jakość procesu spalania w tym kotle uwarunkowana jest podobnymi czynnikami jak w innych kotłach. Efektywność spalania w warstwie fluidalnej zleży przede wszystkim od reaktywności paliwa i konstrukcji kotła (im mniejsza reaktywność tym większy niedopał). Kotły ze złożem fluidalnym posiadają jednak „jedną” wadę, tworzą się w nich spieki blokujące podajniki ślimakowe transportu żużla.

Dopóki jednak węgiel nie zostanie wyparty przez inne tańsze łatwiej dostępne i bardziej ekologiczne paliwo będzie on nadal najpopularniejszym źródłem energii w Polsce .

---