Промышленное использование СВЧ-энергии при сжигании низкокачественного угля

Использование низкокачественного угля в значительной мере влечет за собой развитие энергетики. Факторами, оказывающими существенное влияние на процесс сжигания таких углей, являются, во-первых, необходимость использования высокоэффективных очистных сооружений, и, во-вторых, большое содержание золы в таких углях.

Обе эти проблемы в теплоэнергетике в той или иной степени имеют решение. Но эффективность используемых для этого способов ограничена и зависит от определенных условий, поэтому они не всегда могут решить проблемы полностью. Более того, в некоторых случаях решение одной проблемы влечет за собой возникновение других. Например, более мелкий помол угольной пыли позволяет повысить эффективность сжигания, но увеличивает взрывоопасность при транспортировке пыли к топке.

При стехиометрическом составе смеси, которому соответствуют наибольшие температуры процесса сжигания, сгорание максимально, но при высокой температуре образуется большее количество загрязняющих веществ, а иногда и увеличивается зашлакованность стенок и панелей топки.

Поэтому особый интерес представляет поиск новых способов и средств для устранения проблем в теплоэнергетике.

Повышение эффективности сжигания топлива с помощью СВЧ поля

В настоящее время исследуются нетрадиционные воздействия на процесс сжигания топлива, с помощью которых можно повысить его эффективность и снизить содержание вредных веществ при сгорании газообразных продуктов.

Было обнаружено, что при воздействии электрического поля на пламя при обработке электрическим разрядом компонентов топливной смеси, повышается КПД. Обосновано это тем, что ускоряется подвод окислителя к частице топлива под действием ионного ветра продуктов сгорания, увеличивается скорость распространения пламени, устраняются местные зоны недостатка окислителя, снижаются теплопотери с уходящими дымами из-за улучшения теплообмена в котельной установке.

Все более популярным становится применение электрических плазмотронов для розжига и стабилизации горения пылеугольного топлива с перспективой замены мазута, используемого для этих целей в больших количествах, особенно при сжигании высокозольных углей.

Таким образом, применение в теплоэнергетике плазмообразующих воздействий имеет практическую пользу. Большое количество экспериментов, проведенных в области химической кинетики, показывает, что самым высоким активирующим действием среди всех типов  электрических разрядов обладает разряд в СВЧ-электромагнитном поле.

Преимущества применения СВЧ-разряда в энергетике

К преимуществам СВЧ-разряда можно отнести многообразие его форм и свойств, возможность управлять им посредством изменения плотности потока энергии, длительность и скважность СВЧ-импульсов, существенную неравновесность кинетических процессов в плазме при определенных условиях. Так же к особенностям СВЧ-поля можно отнести возможность концентрации энергии в ограниченной зоне пространства, практически безынерционное управление мощностью во времени и в пространстве, что позволяет в топочных процессах локализовать воздействие в определенной зоне, быстро менять факторы воздействия при изменяющихся условиях горения, например, в связи с изменением характеристик топлива.

Ионизационное воздействие, имеющее короткоимпульсный характер, и на два порядка увеличенные процессы релаксации позволяют последовательно воздействовать (сканировать) на различные области пространства при использовании одного источника СВЧ-энергии.

Поглощение СВЧ-энергии углеродом

Таким образом, можно заключить, что для СВЧ-полей отсутствуют альтернативные варианты для объемного нагрева. Особое внимание следует обратить на тот факт, что бОльшая часть СВЧ-энергии в углях с большим содержанием золы поглощается в частицах углерода, так как углерод имеет существенно больший тангенс угла потерь и практически вся СВЧ-энергия расходуется на нагрев угля, а не золы. Угольные частицы в СВЧ-поле нагреваются гораздо интенсивнее, чем частицы золы. Применение СВЧ-энергии является наилучшим способом равномерного нагревания частиц угля по всему объему, что подтверждается многочисленными экспериментами.

Предположительно, влияние СВЧ-энергии  на процесс горения имеет такую же физическую основу, что и воздействие электрических полей: снижается порог активизации молекул топлива и окислителя, улучшаются условия их контакта вследствие более активной подвижности в электромагнитном поле этих молекул и продуктов сгорания, происходят плазмохимические реакции.

Воздействие на химические реакции в СВЧ поле

Оказывать влияние на ход химических реакций и менять свойства плазмы гораздо больше возможностей, если они создаются СВЧ-полем. В результате ожидается повышение КПД, увеличение скорости сгорания и, как следствие, мощности тепловыделения, улучшение условий воспламенения для высокозольного топлива.

Эксперименты по сжиганию угля в сильном импульсном СВЧ-поле показали, что есть возможность поддерживать активное горение угля СВЧ-разрядом в условиях, при которых самостоятельное горение топлива без такого разряда не происходит.

Полезным эффектом может быть так же и то, что при объемном нагреве СВЧ-полем крупных фракций угля возникает термическое напряжение, раскалывание и более интенсивное и полное сгорание угля. Такой результат позволяет повысить эффективность сжигания угольной пыли более крупного помола, что важно при использовании высокозольного топлива.

Наши контакты

Раб. тел/факс: (812) 493-20-71
Электронная почта: info@vritm.ru
Открыть контакты и реквизиты компании