Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. БАГАССА САХАРНОГО ТРОСТНИКА И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
(СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА) 10
1.1. Что такое багасса и ее роль в народном хозяйстве Республики Куба 10
1.2. Свойства багассы как топлива 17
1.3. Технические способы сжигания багассы 21
1.4. Некоторые вопросы теории горения твердых натуральных топлив 28
1.5. Основы кинетики горения . 39
1.6. Заключение. Задачи исследования 43
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ И МЕТОДИКА ПРОВЩЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ 47
2.1. Термический анализ 47
2.2. Методика приведения термического анализа 49
2.3. Экспериментальное исследование поведения брикета спрессованной багассы при горении
2.4. Планирование эксперимента по изучению горения плотного багассового брикета в горячем воздушном потоке 56
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕНАНИЗМА ГОРЕНИЯ И ТЕВЮЕСКОЙ
ДЕСТРУКЦИИ БАГАССЫ 61
3.1. Химизм горения багассы 61
3.2. Химизм термической деструкции багассы 63
3.3. Влияние различных констролируемых факторов на химизм превращений багассы 55
3.4. Формальные уравнения и кинетические константы, описывающие макрохимизм горения и термической деструкции багассы 72
ГЛАВА ІV. ДИНАМИКА ВЫГОРАНИЯ БРИКЕТИРОВАННОЙ БАГАССЫ В
ГОРЯЧЖ ВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ 78
4.1. Общая картина превращений багассы в горячем воздушном потоке 78
4.2. Влияние исследуемых факторов на ход выгорания брикетированной багассы 90
4.3. Математическое описание влияния исследуемых факторов на динамику выгорания брикетированной багассы 96
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ИЗ
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 116
ПРИЛОЖЕНИЕ 120
- Что такое багасса и ее роль в народном хозяйстве Республики Куба
- Экспериментальное исследование поведения брикета спрессованной багассы при горении
- Химизм горения багассы
- Общая картина превращений багассы в горячем воздушном потоке
class1 БАГАССА САХАРНОГО ТРОСТНИКА И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
(СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА) class1
Что такое багасса и ее роль в народном хозяйстве Республики Куба
Основу экономики Кубы составляет сахарная промышленность, сырьем для которой служит выращиваемый на острове сахарный тростник. Схема технологического процесса экстракции сока из сахарного тростника изображена на рис. I.I. Этот процесс начинается с бункера приема сырья - стеблей сахарного тростника, предварительно изрезанных на куски длиной - 0,3 м в случае механизированной уборки и 1-1,5 м в случае ручной уборки.
Из бункера сахарный тростник поступает в так называемые тандем-мельницы, включающие ряд 1-2 валковых дробилок и 4-7 трех-вальцовых отжимающих прессов. В каждом прессе тростник дважды проходит между вальцами и из него при этом удаляется сок. Приводными машинами как для дробилок, так и для прессов являются либо мощные электродвигатели с переменной скоростью вращения, либо малогабаритные паровые турбины с противодавлением, либо поршневые машины (скорость вращения как валков дробилок, так и вальцов прессов колеблется в пределах 2,5-5 об/мин или 0,25-0,5 рад./е., тангенциальная скорость - 8-15 м/мин) [б].
Из последнего пресса в качестве отхода производства выходит отжатая волокнистая масса - "багасса", количество которой составляет 24-29 процентов к исходной массе тростника. При масштабах сахарного производства Республики Куба суммарный выход багассы достигает 10 Мт/год. Типичный состав сухой ее массы представлен в табл. I. Целлюлоза (0( уЗ и "f ) составляет здесь 45-55 процентов, гемицеллкшозы - 20-30 процентов,лигнин - 15-26 процентов, сахароза и друше виды экстрактивных веществ - в пределах.
class2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ И МЕТОДИКА ПРОВЩЕНИЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ class2
Экспериментальное исследование поведения брикета спрессованной багассы при горении
Отмеченная выше близость некоторых свойств багассы к свойствам ряда других, более изученных топлив делает целесообразным рассмотрение общих вопросов теории горения твердых натуральных топлив, могущих пролить некоторый свет на механизм горения багассы и определить факторы, требующие дополнительного исследования.
Большую роль в развитии научных основ теории горения топлив сыграли работы, выполненные в 30-40-х годах советской школой академика Н.Н.Семенова. Тепловая теория горения Н.Н.Семенова рассматривает химию и физику процессов воспламенения, их связь с теорией цепных реакций. Эта теория определяет роль тепловыделения в химических реакциях и тепловых потерь в результате обмена с окружающей средой [-19-2-(].
В работах Д .А .Франк-Каменецкого сформулирована математическая теория распространения пламени с учетом аррениусовского закона зависимости скорости химической реакции от температуры [22] Большой вклад в развитие теории топочных процессов, в частности, в созданий методов расчета горения твердого топлива в топочных камерах принадлежит ряду советских ученых: Ю.Л.Маршак, В.И .Бабий, Ю.Ф.Куваев, В.В.Митров, БД.Канельсон, С Л.Шагалова, В.В .Померанцев, Д.М.Хзмалян, Т.В.Виленский и др. [22-26].
Согласно их работам, процесс горения твердого топлива можно условно разбить на несколько стадий: стадию прогрева, стадию испарения влаги, стадию термического разложения органической массы топлива с выделением и горением летучих веществ, стадию горения коксового остатка. В случае сжигания сравнительно крупногабаритного образца вьщеление и рассмотрение отдельных стадий процесса горения затрудняется.наличием переходных периодов, при которых фронт реагирования перемещается с поверхности вглубь образца .При этом впереди фронта идет, наприьшр, испарение влаги, тогда когда позади фронта уже имеет место разложение вещества. Кроме того, ход различных стадий нередко тормозится увеличением сопротивления теплового потока и диффузионного перемещения газообразных продуктов по причине изменения свойств вещества за фронтом.
class3 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕНАНИЗМА ГОРЕНИЯ И ТЕВЮЕСКОЙ
ДЕСТРУКЦИИ БАГАССЫ class3
Химизм горения багассы
Началу реакции между веществами предшествует период накопления активных центров реакции в виде заряженных частиц за счет разрушения части исходных молекул другими, обладающими энергией большей энергии связи атомов в молекулах. Этот период во времени называют периодом индукции.
Как уже отмечалось, частица твердого топлива, поступающая в топочную камеру, вначале подвергается испарению влаги и выделению летучих веществ. Летучие вещества воспламеняются и егорают в газовой фазе при наличии окислителя согласно законам гомогенных реакций. На характер протекания химических реакций горения летучих в газовой фазе значительно влияют газодинамические и термодинамические условия, при которых эти реакции протекают (в том числе температура и скорость окислителя, а также скорость образования и выделения самых летучих). Кроме того, значительно влияет содержание летучих, которое в свою очередь зависит не только от состава органической массы топлива, но и от условий, при которых она разлагается. Так, например, горение летучих, выделяемых по высокотемпературному механизму разложения целлюлозы (Н& СНу С Ну и т.д.), должно происходить значительно интенсивнее, чем горение летучих, полученных при низкотемпературном разложении (С$(%;/ 7). В этом случае возможно и полное отсутствие горения летучих из-за разбавления горючих компонентов инертными веществами.
Горение летучих вызывает увеличение температуры твердой массы, отчего ускоряется процесс дальнейшего выделения и горения летучих. В результате получается богатая углеродом масса (кокс), которая при сравнительно высоких температурах сгорает согласно гетерогенным реакпдямна поверхности частицы и ее пор.
class4 ДИНАМИКА ВЫГОРАНИЯ БРИКЕТИРОВАННОЙ БАГАССЫ В
ГОРЯЧЖ ВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ class4
Общая картина превращений багассы в горячем воздушном потоке
Как уже отмечено, превращения, претерпеваемые багассовым брикетом в горячем воздушном потоке, представляют собой СЛОЖНЫЙ многостадийный процесс, слагающийся из совокупности последовательных и частично накладывающихся друг на друга физико-химических процессов. На рис. 2.4 выделены в временных границах наиболее характерные стадии этого сложного процесса и несколько возрастает с увеличением размеров исследуемого образца.
В следующей стадии П (рис. 2.4. ) одновременно с ростом температуры происходит быстрая убыль массы образца, что вызвано процессом интенсивного испарения влаги, максимальная скорость которого достигается при температуре tu = 70-85 С, соответствующей точке перегиба кривой /77= -f (%). В этой части кривой испаряется большая часть внеклеточной влаги под влиянием возникающего градиента парциального давления, который служит основным потенциалом тепломассопереноса в зоне между поверхностью брикета и подвижным фронтом испарения.
