1388457496

114 Andrzej Szlęk

Zarówno badania numeryczne jak i eksperymentalne wskazują, że na prędkość propagacji frontu spalania stosunkowo niewielki wpływ mają części lotne, które spalają się w obszarze wyższych temperatur, nie przyczyniając się istotnie do wzrostu strumienia ciepła przekazywanego od frontu spalania do zimnego paliwa. Nie oznacza to jednak, że zawartość części lotnych jest nieistotnym parametrem paliwa. Części lotne odgrywają bowiem podstawową rolę w procesie zapłonu paliwa i są jednym z podstawowych parametrów decydujących o doborze paliwa dla danego typu kotła.

Badania numeryczne wskazują, że wzrost temperatury powietrza wpływa stosunkowo mało na zwiększenie prędkości spalania paliwa, co wynika z faktu zmniejszania koncentracji tlenu będącego siłą napędową procesów reakcji heterogenicznych. Należy się jednak spodziewać, że wniosek ten jest słuszny jedynie w przypadku temperatur powietrza znacznie niższych od temperatury

zapłonu paliwa, czego potwierdzeniem są wyniki przeprowadzonej analizy wrażliwości.

W pracy przedstawiono jednowymiarowy model matematyczny spalania paliwa w warstwie oraz zaproponowano sposób jego rozwiązania. Przedstawiony sposób rozwiązania stwarza możliwość łatwej modyfikacji stworzonego kodu komputerowego. Model pozwala na wyznaczenie struktury obszaru spalania, prędkości spalania paliwa w danych warunkach oraz współczynników czułości wybranych parametrów względem charakterystyki paliwa oraz spalania. Uzyskano dobrą zgodność wyników obliczeń z wynikami pomiarów zarówno co do wartości, jak i tendencji zmian.

Poza wnioskami o charakterze poznawczym niniejsza praca wniosła kilka spostrzeżeń, których zastosowanie w praktyce spalania przyczynić się może do poprawy sprawności kotłów rusztowych, ograniczając tym samym emisję substancji szkodliwych. Do osiągnięć tych zaliczyć należy:

1.    Wprowadzenie pojęcia krzywej wypalania pierwiastka węgla w paliwie i podanie prostej metody eksperymentalnej jej wyznaczenia. Krzywa wypalania pierwiastka węgla służyć może do określania straty chemicznej w żużlu, a tym samym może być wykorzystana w procesie optymalizacji prany kotłów rusztowych.

2.    Wprowadzenie prędkości spalania paliwa oraz powiązanie jej ze stosunkiem nadmiaru powietrza we froncie. Znajomość prędkości spalania paliwa może może być pomocne w procesie projektowania paleniska oraz jego eksploatacji. Znajomość stosunku nadmiaru powietrza we froncie pozwala na lepszy rozdział powietrza na pierwotne oraz wtórne.

3.    Wskazanie na parametry w istotny sposób wpływające na przebieg procesu spalania może się przyczynić do lepszej oceny paliw pod kątem ich stosowania w określonym typie palenisk.

Szczególnym osiągnięciem pracy jest połączenie metody badań laboratoryjnych z badaniami numerycznymi oraz wykorzystanie wyników tych badań w praktyce przemysłowej. Badania laboratoryjne pozwoliły na lepsze poznanie charakteru zjawiska spalania paliw stałych w warstwie oraz dostarczyły danych do weryfikacji modelu matematycznego. Z kolei model matematyczny pozwolił, poprzez analizę wrażliwości, na uogólnienie wyników badań na inne paliwa. O ostatecznej przydatności przeprowadzonych tutaj badań świadczy fakt, że opracowana metoda sterowania kotłem rusztowym, wykorzystująca wyniki badań laboratoryjnych, pozwoliła na osiągnięcie kilkuprocentowej oszczędności paliwa w warunkach przemysłowych. Należy przy tym podkreślić, że przed zastosowaniem opracowanego algorytmu badany kocioł miał już wysoką sprawność, a zatem podniesienie jej o 5 punktów procentowych jest wynikiem bardzo satysfakcjonującym.