Change of mechanical properties of coal during subsequent combustion phases

• Autorzy: Pełka P.

Warianty tytułu

PL

Zmiana własności mechanicznych węgla w kolejnych etapach procesu spalania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper an attempt to describe the change of mechanical properties of coal which takes place during the combustion process has been made. These changes are of essential significance m the comminution process which occurs simultaneously in the combustion chamber. The comminution is of particular importance during the combustion in the fluidized bed conditions where in the opinions of many authors, it is one of the sources of generating the loss of incomplete combustion. An analysis of the change of mechanical properties on the basis of three parameters i.e. compression strength, Vickers hardness and fracture toughness was carried out. Steam coal type 31.2 from Sobieski mine commonly applied in pulverized boilers as well as in fluidized boilers was chosen for the purposes of research. The research was carried out using specially prepared cubical coal particles with measurements of 15 x 15 mm. Analysis was run on raw coal and for all combustion phases also, i.e. after heating and drying, after devolatilization and volatile combustion and during char combustion. The results obtained clearly pointed towards the weakness of the coal structure along with the combustion process. The biggest weakness of the coal structure was noted after volatile combustion at the moment of the ignition of char. The measured values of hardness and fracture toughness can be used to model the mass loss of coal particles in the conditions of the fluidized bed particularly in the upper dilute zone.

PL

W badaniach podjęto próbę opisania zmian mechanicznej wytrzymałości ziaren węgli, która zachodzi podczas procesu ich spalania. Zmiany te mają bowiem podstawowe znaczenie w zachodzącym w komorze paleniskowej jednocześnie ze spalaniem procesie rozdrabniania węgla. Rozdrabnianie ma szczególne znaczenie podczas spalania w warunkach warstwy fluidalnej, gdzie w opinii wielu autorów jest jednym ze źródeł generowania straty niecałkowitego spalania. Analizy zmian mechanicznej wytrzymałości dokonano na podstawie trzech parametrów, tj. statycznej próby ściskania, twardości Vickersa oraz odporności na pękanie. Do badań wybrano węgiel energetyczny typu 31.2 z kopalni Sobieski powszechnie stosowany zarówno w paleniskach pyłowych jak i fluidyzacyjnych. Badania prowadzono na spreparowanych sześciennych ziarnach o wymiarach 15 x 15 mm. Analizę przeprowadzono dla węgla surowego oraz we wszystkich fazach jego spalania, tj. w procesie nagrzewania po wydzieleniu wilgoci, po wypaleniu części lotnych oraz w trakcie spalania karbonizatu. Uzyskane wyniki jednoznacznie wskazują na osłabianie struktury węgla wraz z przebiegającym procesem spalania. Zauważono największe osłabienie struktury po wypaleniu części lotnych w momencie zapłonu karbonizatu. Otrzymane wartości twardości oraz odporności na pękanie mogą zostać wykorzystane do modelowania procesu ubytku masy ziarna w warunkach warstwy fluidalnej szczególnie w jej górnym rozrzedzonym obszarze.

Słowa kluczowe

EN

coal grains; coal griding; raw coal; steam coal

PL

ziarna węgli; rozdrabnianie węgla; węgiel surowy; węgiel energetyczny

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 41, nr 3-4
• Strony: 53--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Pełka P.

• Czestochowa University of Technology Department of Thermal Machinery

Bibliografia

• [1] Basu P., Fraser S.A.: Circulating Fluidized Bed Boilers. Butterworth-Heinemann, 1991.
• [2] Ray Y.C., Jiang T.S., Wen C.Y.: Attrition and changes in particle size distribution of lime sorbent in a circulating fluidized bed absorber. Powder Technol. 49(1987), 193 .
• [3] Massimilla L., Salatino P.: A theoretical approach to the characterization of carbon attrition in a fluidized bed combustor. Chem. Engng Commun. 62(1987), 285.
• [4] Salatino P., Massimilla L.: A descriptive model of carbon attrition in the fluidized combustion of coal char. Chem. Engng Sci. 40(1985), 1905.
• [5] Salatino P.: In: Proc. of the XVIII Conf. On The Use of Computers in Chem. Engng-CEF, Taormina, Italy, 1987, 249.
• [6] Chirone R., Salatino P., Massimilla L.: Secondary fragmentation of char particles during combustion in a fluidized bed. Combust. Flame 77(1989), 79.
• [7] Basu P.: Combustion of coal in circulating fluidized-bed boilers: a review. Chem. Eng. Sci. 54(1999), 5547.
• [8] Chirone R., Massimilla L., Salatino P.: Comminution of carbons in fluidized bed combustion. Prog. Energy Combust. Sci. 17(1991), 297-326.
• [9] Pelka P.: Analysis of a coal particle mass loss burning in flow of inert material. Combust Flame 156(2009), 1604.
• [10] Pelka P.: Modelling of mass loss of char particle during combustion on flow of inert mate- Hal. Fuel 90(2011), 932-904.
• [11] Ghadiri M., Zhang Z.: Impact attrition of particulate solids. Part 1: A theoretical model of chipping. Chem. Engng Sci. 57(2002), 3659-3669.
• [12] Klepaczko J.R., Bassim M N., Hsu T.R.: Fracture toughness of coal under quasi-static and impact loading. Eng. Fracture Mechanics 19(1984), 2, 305-316.