Evaluation of thermokinetic parameters influence on pulverized coal burnout in drop tube

• Autorzy: Paluska R. , Bojko M. , Horak J.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie stałych kinetycznych pyłu węglowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An experimental facility and methodology of pulverized coal thermokinetic properties determination with the use of mathematical modeling is described in this paper. Thermokinetic properties as a mean for better understanding the nature of combustion process can be determined by an experiment using a Drop Tube Test Facility (DTTF) described thereinafter in this paper. The DTTF provides conditions occurring in a pulverized coal fired boiler by emulated oxygen concentration, temperature and reaction gas velocity. The DTTF presented in the paper was built recently at the Energy Research Center. Experimental data acquired from the DTTF are used in mathematical modeling using the code Fluent. The ANSYS Fluent 12.0 code can define different mathematical models of volatile evolution (devolatilization model) and char combustion (ki-netic/diffusion surface reaction rate model) to simulate coal combustion. The single kinetic rate devolatilization model as-sumes that the rate of devolatilization is of first-order and the kinetic/diffusion-limited rate model assumes that the char combustion rate is determined either by kinetics or by a diffusion rate. In this paper, a char combustion model is defined in detail with specification of a basic equation for char combustion reaction rate. Then, an equation of particle temperature is defined for char combustion. Different values of activation energy and a pre-exponential factor are defined in an equation for calculation of the rate constant by Arrhenius. Resulting values are evaluated by decrease of pulverized coal char in the drop tube in dependence of time. The process of burnout is evaluated for comparison with experimental tests.

PL

Instalacja do spalania paliw stałych z tzw. rurą opadową pozwala w prosty sposób wyznaczyć własności termokinetyczne paliw umożliwiając lepsze zrozumienie procesu spalania. Prezentowane stanowisko ba-dawcze symuluje proces spalania pyłu węglowego w palenisku kotłowym przy zadawanych warunkach brzegowych (koncentracja tlenu, poziomy temperatur, prędkości gazu). W artykule opisano rurę opadową, która w ostatnich latach została zbudowana w Centrum Badawczym Energetyki Uniwersytetu Technicznego w Ostrawie. Wyniki prowadzonych eksperymentów są wykorzystywane jako wstępne dane dla korekcji parametrów wejściowych w modelu matematycznym. Do opracowania modelu matematycznego użyto kodu ANSYS Fluent 12.0. Przedstawiono modele matematyczne uwalniania części lotnych oraz szybkości reakcji pozostałości koksowej paliwa węglowego. Wyznaczono równanie na przebieg temperatury cząstki koksu podczas spalania a także stałe kinetyczne: energię aktywacji i współczynnik przedeksponencjalny, do wyznaczania stałej szybkości reakcji w równaniu Arrheniusa. Uzyskane rezultaty zostały zweryfikowane na drodze eksperymentalnej, przy wykorzystaniu rury opadowej.

Słowa kluczowe

EN

thermokinetic properties; pulverized coal; modeling

PL

właściwości termokinetyczne; pył węglowy; modelowanie

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 2
• Strony: 113--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Paluska R.

autor

Bojko M.

autor

Horak J.

• Energy Research Center of VŠB-Technical University of Ostrava,

Bibliografia

• [1] Carpenter A.M., Skorupska N.M.: Coal Combustion - Analysis and Testing. IEACR/64, IEA Coal Research, London, 1993.
• [2] Žídek M., Horák J., Paluska R.: Experiences with building of drop tube. Int. Conf. „Power engineering and environment 2008“. Ostrava, 11th to 12th September 2008, ISBN 978-80-248-1832-0.
• [3] FLUENT: Fluent 12.0 User’s Guide. Fluent Inc. 2007.
• [4] Baum M.M., Street P.J.: Predicting the Combustion Behavior of Coal Particles. Combust. Sci. Tech. 3(5): p. 231-243, 1971.
• [5] Badzioch S., Hawksley P.G.W.: Kinetics of Thermal Decomposition of Pulverized Coal Particles. Ind. Eng. Chem. Process Design and Development, p. 521-530, 1970.
• [6] Field M. A.: Rate of Combustion of Size-Graded Fractions of Char from a Low Rank Coal between 1200 K and 2000 K. Combustion and Flame, p.237-252, 1969.
• [7] Sahajwall V., Eghlimi A., Farell K.: Numerical Simulation of Pulverized Coal Combustion. International Conference on CFD in Mineral  Metal Processing and Power Generation CSIRO. 1997, p. 197-204.
• [8] Paluska R., Bojko M., Horák J.: Determination of pulverized coal thermokinetic properties with use of mathematical modeling. Transactions of the VŠB - Technical University of Ostrava, Mechanical Series, issue 2009 ISSN: 1210-0471, p. 157-166.