Псевдоожижение и сжигание биотоплива в многокомпонентных слоях

• Автор: Вирясов, Дмитрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Исследование процессов перехода в псевдоожиженное состояние многокомпонентных слоев частиц
1.2 Дефлюидизация псевдоожиженных систем и методы ее диагностики
1.2.1 Методы диагностики дефлюидизации, связанные с непрерывным измерением перепада давления в слое и температуры слоя и(или) надслоевого пространства
1.2.2 Метод диагностики процессов дефлюидизации, связанный с непрерывным измерением концентрации в дымовых газах кислорода, двуокиси углерода и окиси углерода
1.2.3 Метод анализа процесса дефлюидизации, основанный на измерении пульсаций температуры слоя
1.2.4 Методы диагностики процесса дефлюидизации, основанные на измерении пульсаций перепада давления в слое
1.3 Выводы из литературного обзора
1.4 Задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Исследование процессов перехода многокомпонентного слоя в состояние турбулентного ожижения на «холодной» модели
2.2 Исследование процессов перехода многокомпонентных псевдоожиженных слоев в состояние турбулентного ожижения при
повышенной температуре на «горячей» модели
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
3.1 Результаты исследования процессов псевдоожижения
многокомпонентных слоев при комнатной температуре на «холодной» модели
3.2 Результаты исследования процессов псевдоожижения многокомпонентного слоя при сжигании гранулированного топлива в «горячей» модели
3.3 Проверка достоверности диагностики процесса дефлюидизации известными методами: по изменению температуры дымовых газов за установкой, по изменению концентрации в дымовых газах кислорода, окиси углерода, двуокиси углерода
3.4 Выводы по разделу
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Теплогенератор, разработанный для сжигания высокозольных топлив с низкой температурой плавления
4.2 Использование вновь разработанного теплогенератора в линии химико-термической обработки биомассы с целью получения биотоплива
с улучшенными технико-экономическими характеристиками
4.3 Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Повышение требований к эффективности, надежности и экологичности реакторов с кипящим слоем обуславливает необходимость разработки новых методов псевдоожижения, в частности, создания многокомпонентных систем твердые частицы - газ, состоящих из смеси мелких и значительно более крупных частиц. Это увеличивает скорости протекания обменных процессов в слое.
Анализ литературных данных показывает, что переходные процессы в таких слоях и, прежде всего, переход от режима фильтрации к псевдоожиженному состоянию, исследованы ещё недостаточно. Более того, известные экспериментальные методы изучения процессов перехода слоя в псевдоожиженное состояние для многокомпонентных слоев не достаточно достоверны, по крайней мере, по трём причинам: 1) в «горячем» слое возможно самопроизвольное формирование многокомпонентной системы при агломерации частиц, что может привести к дефлюидизации слоя, прекращению активных обменных процессов и останову реактора; 2) пока не создан надёжный расчётный метод определения геометрической характеристики (эквивалентного диаметра) такого многокомпонентного слоя; 3) известные из литературы формулы для расчёта минимальной (критической) скорости псевдоожижения, полученные для «холодных» слоёв при комнатной температуре, априори распространяются на «горячие» модели.
Диагностика процесса дефлюидизации представляет, таким образом, самостоятельную важную научно-техническую задачу, решение которой позволяет повысить надежность и эффективность работы реакторов с кипящим слоем. Известные нам методы диагностики дефлюидизации малопригодны, поскольку не позволяют установить факт появления в слое агломератов частиц, и не проверены для условий работы реальных «горячих» реакторов с кипящим слоем.
Цель работы - исследования псевдоожижения многокомпонентных, в том числе самопроизвольно формирующихся, «холодных» и «горячих» слоев,

В котле имеется огнеупорная футеровка 17 из шамотного кирпича, ограничивающая зону горения и обеспечивающая стабильное воспламенение топлива.
Установка работает следующим образом. По подводящему патрубку 16 в установку поступает теплоноситель, который, нагревшись, отводится по патрубку 15. Гранулированное биотопливо загружается через патрубок 12 с помощью системы топливоподачи, расположенной вне установки. Биотопливо попадает в реактор 2, где, с помощью воздуха, подаваемого под слой топлива через перфорированные швеллеры 6, переводиться в псевдоожиженное состояние. Газообразные продукты реакции по коротким 3 и длинным 4 трубам направляются в систему удаления 5. При этом нагревается вода, заключенная в корпусе установки 1. Для более полной утилизации тепла реакции, газообразные продукты реакции при своем движении разворачиваются на 180 градусов в задней дымовой коробке 14. Для сбора этих газов перед удалением из установки служит передняя дымовая коробка 13.
Воздух, подаваемый в зону реакции, разбивается на два потока: первичный, подаваемый по коллектору 8 и системы труб 7 под швеллеры 6, через отверстия в стенках которых поступает в зону реакции и используется для псевдоожижения. Вторичный воздух через коллектор 10 и систему труб 9 подается под швеллер 11, через отверстия в полке которого проходит в реактор и используется для дожигания летучих веществ. Часть потока вторичного воздуха подается также в патрубок 12, через который в реактор поступают свежие гранулы. Этот воздух используется для дожигания летучих веществ, а также защищает систему подачи гранул от проникновения пламени и горячих газов для предотвращения воспламенения гранул до их подачи в реактор. Доля «живого» сечения воздухораспределительной решетки реактора равна 5%. Отношение сторон слоя прямоугольной формы 1:2,5.
Так же, как и на «холодной» модели, для исследования переходных процессов проводились измерения пульсаций перепада давления в слое. Пульсации перепада давления измерялись с помощью микроманометра ТевЩ-