Analiza ubytku masy ziaren węgla spalanych w dwufazowym przepływie materiału inertnego przy różnej koncentracji utleniacza

• Autorzy: Pełka P.

Warianty tytułu

EN

Analyses of mass loss of coal particles burning in two phase flow by different concentration of oxidizer

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W badaniach przeanalizowano wpływ atmosfery utleniającej na proces spalania ziaren węgla kamiennego typu 31.2 z kopalni Sobieski w mieszaninie O₂/CO ₂ w dwufazowym przepływie materiału inertnego, przy zmiennym natężeniu przepływu Gs = 0, 2.5 oraz 5.0 kg/m²s. Spalanie paliw stałych w przepływie dwufazowym modeluje warunki spalania panujące w górnej strefie komory paleniskowej kotła fluidyzacyjnego. Badania ubytku masy paliw stałych prowadzono na stanowisku laboratoryjnym o mocy 10 kW wykorzystując wagę tensometryczną, na której umieszczano pojedyncze ziarno węgla wybranego typu o średnicy zastępczej 10 mm. Proces spalania prowadzono w następujących atmosferach utleniających: powietrze, 21% tlenu + 79% dwutlenku węgla, 30% tlenu + 70% dwutlenku węgla, 40% tlenu + 60% dwutlenku węgla. Zauważono, że zmiana koncentracji utleniacza ma bardzo istotny wpływ na rejestrowany ubytek masy we wszystkich etapach spalania tj. podczas nagrzewania, wydzielania i spalania części lotnych oraz spalania karbonizatu. Jednak największą zmianę intensywności ubytku masy rejestrowano od momentu zapłonu karbonizatu. Wskazuje to na silną korelację procesu erozji zachodzącego w wyniku kolizji ziaren materiału inertnego z płonącym ziarnem karbonizatu węgla a osłabianiem się powierzchni karbonizaru w wyniku jego spalania. W pierwszych etapach spalania, gdzie własności mechaniczne węgla są zbliżone do węgla surowego rola procesu erozji jest pomijalnie mała [1]. Od chwili zapłonu karbonizatu gwałtownie osłabia się struktura powierzchni, dlatego następuje wzrost roli procesu erozji w procesie ubytku masy ziarna. Przykładowo zmiana koncentracji tlenu z 21% do 40% powodowała skrócenie całkowitego ubytku masy przy tym samym natężeniu strumienia materiału inertnego Gs = 5,0 kg/m²s o blisko 60%. W tych warunkach intensywność ubytku masy jest zbliżona do obserwowanej podczas spalania części lotnych. Badania uzupełniono zdjęciami intensywności spalania ziaren węgli we wszystkich fazach spalania oraz stężeniach utleniacza.

EN

In the research influence of oxidizing atmosphere on combustion process of hard coal particles type 31.2 from Sobieski mine in the two phase flow has been analyzed. The combustion in the two phase flow models conditions of combustion in the upper zone of CFB combustion chamber. The research of mass loss was carried out using the test stand 10kW and extensometer branch scale on which a single 10mm coal particle was placed. The combustion process was conducted in the atmosphere of the ambient air and following mixtures of oxygen and carbon dioxide: O₂/CO ₂ - 21/79, 30/70, 40/60%. Significant influence of the concentration of a oxidizer recorded mass loss in the all stages of combustion was observed. But the biggest change of intensity mass loss from the moment of char ignition was registered. This fact points at the strong correlation between erosion process and intensity of char combustion. In the first stages of combustion mechanical properties of coal are similar to properties of raw coal [1] therefore the role of erosion process is negligible. From the char ignition the surface structure of char suddenly decrease. The change of the concentration of oxygen from 21 to 40% shortens time of overall mass loss of coal particle by the same mass rate flow of inert material Gs = 5.0 kg/m²s even 60%.

Słowa kluczowe

PL

spalanie; węgiel kamienny; ubytek masy

• Wydawca: Polski Instytut Spalania
• Czasopismo: Archiwum Spalania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, nr 4
• Strony: 235--242
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pełka P.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Maszyn Cieplnych, Armii Krajowej 21, Częstochowa

Bibliografia

• [1]. Pelka P.: Change of mechanical properties of coal during subsequent combustion phases. Archives of Energetics, vol. XLI, no. 3-4, 53-65, (2011).
• [2]. Lupion M.: OxyCFB300-Compostilla Project: Technological Development. IEAGHG 2nd Oxyfuel Conference, Yeppoon QD, Australia, (2011).
• [3]. Gajewski, W., Kosowska, M., The thermal fragmentation of Polish coals during combustion process, 12th International Conference of coal Science, Australia, (2003).
• [4]. Chirone, R., Massimilla, L., Salatino, P., Comminution of Carbons in Fluidized Bed Combustion. Prog. Energy Combust. Sci. 17, 297-326, (1991).
• [5]. Pelka P., Modelling of mass loss of char particle during combustion on flow of inert material. Fuel 90, 932- 904, (2011).
• [6]. Pelka P., Analysis of a coal particle mass loss burning in flow of inert material. Combust. Flame 156, 1604 (2009).
• [7]. Basu P., Combustion of coal in circulating fluidized-bed boilers: a review, Chem. Eng. Sci. 54, 5547 (1999).
• [8]. Nowak W, Pronobis M., Nowe technologie spalania i oczyszczania spalin, Wydawnictwo Paltechniki Śląskiej, (2010).
• [9]. Pelka P., Kosowska-Golachowska M., Analysis of the Combustion of Energy Fuels at Various Concentrations of Oxygen in the Combustion Chamber. 2-nd Oxyfuel Combustion Conference, Yeppoon, Australia (2011)