Дробление капель водоугольного топлива в потоке воздуха

Abstract

Актуальность. Анализ современного состояния глобальной энергетической повестки показывает, что проблема антропогенного воздействия на атмосферу планеты объектами теплоэнергетики является одной из самых главных для человечества. В то же время рост потребления электроэнергии стимулирует к введению все новых электрогенерирующих мощностей. Долгое время считалось, что решением этой проблемы является масштабное внедрение нетрадиционных возобновляемых источников энергии (ветрогенераторов и солнечных батарей) в общий баланс электрогенерации. Однако сейчас уже становится очевидно, что возобновляемые источники энергии не могут полностью покрыть все потребности в электроэнергии. Последнее создает стимулы для введения в эксплуатацию новых тепловых электростанций, работающих, как правило, на угольном топливе. Но основная проблема угольной энергетики - ее антропогенное воздействие - до сих пор остается нерешенной. Такая ситуация создает предпосылки для разработки новых «чистых» угольных технологий с полным циклом секвестирования продуктов сгорания. Одной из наиболее перспективных технологий сжигания угля с низким уровнем выбросов является сжигание угля в составе водоугольного топлива. Однако технология водоугольного топлива имеет ряд недостатков. Один из наиболее существенных - высокие задержки зажигания типичных (с характерным размером 3-5 мм) капель водоугольного топлива. Одним из самых перспективных методов решения этой проблемы является распыление водоугольного топлива в ультрадисперсном состоянии (с характерным размером капель 0,1-1 мм). Цель. Экспериментальное исследование условий и характеристик дробления капель водоугольного топлива в высокоскоростном потоке воздуха. Объект. Водоугольное топливо, приготовленное на основе угля марки Т. Метод. Для установления основных характеристик и условий процесса диспергирования капель водоугольного топлива использовался специальный экспериментальный стенд. Результаты экспериментальных исследований показываюn, что для стабильного дробления типичных капель водоугольного топлива скорость последних (в процессе распыления) должна быть не менее 40 м/с.

Relevance. An analysis of the current state of the global energy agenda shows that the problem of anthropogenic impact on the planet's atmosphere by thermal energy facilities is one of the most important for humanity. At the same time, the growth in electricity consumption stimulates the introduction of ever new power generating capacities. For a long time, it was believed that the solution to this problem was the large-scale introduction of non-traditional renewable energy sources (wind generators and solar panels) into the overall balance of electricity generation. However, it is now becoming obvious that renewable energy sources cannot fully cover all electricity needs. The latter creates incentives for the commissioning of new thermal power plants, usually operating on coal fuel. But the main problem of coal energy - its anthropogenic impact - still remains unresolved. This situation creates the prerequisites for the development of new "clean" coal technologies with a full cycle of sequestration of combustion products. One of the most promising technologies for burning coal with low emissions is coal combustion in the composition of coal-water fuel. However, coal-water fuel technology has a number of disadvantages. One of the most significant is the high ignition delays of typical (with a characteristic size of 3-5 mm) droplets of coal-water fuel. One of the most promising methods for solving this problem is spraying coal-water fuel in an ultra-fine state (with a characteristic droplet size of 0.1-1 mm). Aim. Experimental study of the conditions and characteristics of crushing droplets of coal-water fuel in a high-speed air flow. Object. Coal-water fuel prepared on the basis of lean coal. Method. Special experimental stand to establish the main characteristics and conditions of dispersion of coal-water fuel droplets. Results. The results of experimental studies show that for stable fragmentation of typical droplets of coal-water fuel, the speed of the latter (during the spraying process) must be at least 40 m/s