Физико-химическая модель сжигания высокозольных твердых топлив Картамышев, Алексей Александрович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Более одной трем добываема: твердых топлив составляет их минеральная часть» Исследований кянер&тьной части углей и ее влияниэ на энергетические свойства, процессы обогащения и переработки утлой, свойства волн, начаты yg-э сравнительно давно, в послегнкэ года сделано глноаество попыток преодолеть трудности, связанные с исследованием сдозашх оргачоминеральных объектов, подобных ископаемым углям. Однако чгмэццчайнаи слозмость их состава п отсутствие четких методических подходов обуславливает весьма пзполную систематизации в этой вопросе.

Кзучениэ исходного мсюрвлогачэского состава углей, пзг.»Есниа, происходящих с юшерапышм веществом угля в процессе сїсигшия, представляет собой часть⁴'крупной проблемы -комплексного кепользовання углей я утилизации ях зол.

Точный анализ состава продуктов горения, влияние на ного минеральной части углей н параметров скигзшгя преобретаат ретвщее значение при оценке и контроле энергетического и экологаческого оптимума сжигания твердых топлив.

Основная причина существования вышеуказанных проблем лезшт в несогласованности исследований, отсутствии комплексного подхода к изучению углой и задаче. их рационального использования.

Решение этих проблем становится возможным при использовании физико-химических шделеа углеобразования и сяигания углей, построенных на базе согласованных термодаашческих дашшх. Такие модели позволяют' давать иадеише оценки загрязнения окрукащей среды продуктами сжигания углей₀ выступать в качестве аппарата контроля загрязнений. Они достаточно адекватно описывав? минеральное вещество углой и его преобразование при сжигании»

Цель'настоящей работа состоит в создания автоматизированной ш-!фор»ащіонно-твр.!оданамзческой систс'а давких, позволявдоЗ моделировать фазнко-хтячэскнз процесса, ароисходящиэ в устройствах сзагаЕия, пиролиза, газп^швцлп, коксования углей любш: гастороидэнпй. Эта цель опролз.г.:..'.-,

следующие задачи исследования:

1. Анализ н обобщение данных о ааконоыарзостяг форсирования минерального состава углей.

2. Применение физико-химического моделирования па ЗБІІ для реконструкции хишко-минералогдчвского состава угла» по зааачвском:^- составу окисленной золн.

3. Обобщение аналитических и минералогических данных о составе энергетических зол.

4. Созданж систедої согласованных тершдананичаскг: донних о хімко-минвралагп'їьских составах углой и зол.

>. йо;ишроза:з!13 С'-.Зіи;а-гїг:йП8скої модели горения угла. Определена- y.i-jf.iz.'.-! соотнесения "воздух - уголь -шнэрашюэ вецэство* ао сооївз продуктов горения а адиабатическую температуру процесса.

6. Исследование превращений минеральной части угля пра катании и образования золы.

Научная новизна и практическая ценность работа. На основе физшга-хвшчоского моделирования на ЭВМ, путам восстановления химкко-шзюралогичоского состава угля но зсйшчэскошу составу окисленной золы, впервые получены данныз о количественном юшаральнои составе углей отдельна тсхорозда-вай. Создана базовая физико-химическая модель сапгшаш твердых тошшв с согласованной термодинамической базой данных.

Рассмотрены возможные температурные преврЕцзния катаральной часта углей в топочных устройствах.

Установлены закономерности образования газовой фазы в зависимости от химико-минералогического состава углей, окислительных условий и температуры горения. Модель позволяет прогнозировать уровень экологической опасности спитаная углей, исследовать влияние минеральной части топлива на загрязнение поверхностей нагрева и тепловой баланс котлоагрегата, а также оценить эффективность немэхашпеских методов газоочистки.

Результаты исследования минеральной части углей и ее преобразования в процессе горения позволяют в некоторой мере обобщить опыт, накопленный в области переработки углей, дают возможность прогноза важнейших технологических свойстз золы.

Представленная модель лишена недостатка предшествующи исследований, метода которых не позволяют комплексно оценить

превращения минерального вещества углей прн его сжигенин. В ,. качестве основного инструмента исследований использован метод физико-химического моделирования на ЭВМ," разработанный И.К. Карповым. Для построения физико-химических моделей приганялась автоматизированная система "Селектор"»

Апробация работа. Основные положения диссертация докладывались нв II Всесоюзном совещании "Физико-химическое моделирование в геохимии и петрологии на ЭВМ", г. Иркутск, 1988 г.; Всесоюзном совещании "Защита озера Байкал от загрязнения", г. Иркутск, 1938 г.; Всесоюзном совещании "Комплексное использование зол углей СССР в народном хоэяз-стве", Иряугск, І969 г.; конференции молодых ученых Института геохимии СО РАН, 1991 Г.

Публикация. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Объем работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Соде раит 158 страниц кааяношсяого текста , з том числе 20 рисунков, 13 таблиц, список литература, вкяпчаищей Я9 наименований работ отечественных и зарубеюшх авторов.

На защиту выносятся;

1. Согласованная термодинамическая база данных
минералов и соединений углей и продуктов их сгорания.

2. Физико-химическая модель сжигания высокозольных
твердых тошшв.

3. Механизм равновесных превращений минеральной части углей в процессе скитания и образования газовой фазы.

4. Определение, с помощью модели схигания, адиабатичэс-кой температуры горения топлива с учетом минерального балласта.