Тепломассоперенос при зажигании и горении массива торфа

• Автор: Кулеш, Роман Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФА

1.1. Значение ресурсов торфа

1.2. Основные направления применения торфа

1.3. Технологии использования торфа и затруднения при их осуществлении

1.4. Сведения об условиях возгорания торфа

1.5. Постановка задач исследований

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Назначение и последовательность проведения экспериментов

2.2. Отбор и подготовка образцов к проведению исследований
2.2.1. Отбор и подготовка образцов торфа
2.2.2. Подготовка образцов кокса
2.2.3. Подготовка образцов золы
2.3. Оснащение и методика эксперимента для определения условий возгорания торфа
2.4. Эксперименты по определению характеристик торфа и промежуточных продуктов его горения
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Характеристика объекта исследования
3.2 Теплофизические характеристики исследуемых веществ
3.3. Параметры зажигания торфа
3.4. Анализ полученных результатов
4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАЖИГАНИЯ И
ГОРЕНИЯ ТОРФА
4.1. Физическая и математическая постановка задачи
4.2. Результаты численных расчетов
4.3. Сравнение результатов численных и экспериментальных исследований
4.4. Физическая модель зажигания слоя торфа локальным источником тепла
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
' Торф является* достаточно перспективным энергоносителем для традиционной энергетики [1, 2]. Значение таких малоиспользуемых (пока), но очень перспективных энергоносителей, как торф, в ближайшие годы будет непрерывно расти в связи* с надвигающимся на мировое сообщество дефицитом- традиционных энергоресурсов, который обусловлен истощением запасов нефти и газа. По разным подсчетам нефти, например, хватит на период от 15 до 40 лет (в зависимости от интенсивности сжигания первичных нефтепродуктов - бензина, керосина, мазута). Запасы же торфа очень велики [1]. Кроме того, в приповерхностных слоях земли идут процессы, ведущие к расширению его запасов.
Маломасштабное использование торфа энергетической отраслью в настоящее время обусловлено, с одной стороны, наличием больших (пока) запасов традиционных топлив, (нефти, газа, угля) и отсутствием, с другой стороны, эффективных научно-обоснованных технологий его сжигания. При этом торф является также и ценным сельскохозяйственным сырьем, возможности его использования в данной области также велики.
Реальное использование торфа в энергетике и в сельском* хозяйстве сдерживается также и* потому, что торф является пожароопасным веществом [3], хранение, транспортировка и переработка которого связаны с опасностью его возгорания [4]. В то же время пока не разработано как общей теории зажигания и горения торфа, так и процессов тепломассопереноса, протекающих в торфе при зажигании и горении. Отсутствуют и экспериментальные данные об основных закономерностях этих процессов. Развитие теории* сдерживается отсутствием сведений о теплофизических и термохимических характеристиках торфа, а также промежуточного продукта его пиролиза - кокса и коксового продукта сгорания - золы. Известны публикации [5...9], в которых приведены результаты теоретических и

Рис. 2.5. Измерительная ячейка для определения момента зажигания и фиксации температурных полей: а) поперечный разрез; б) горизонтальный разрез по нижней плоскости размещения термопар
В процессе исследований варьируется как влажность торфа, так и характеристики окружающей среды - коэффициент теплоотдачи источника тепла в окружающую среду. Для этого на источник помещается теплоизолирующее покрытие, изготовленное из муллита, при этом температура наружной стенки теплоизоляции также фиксируется. В дальнейшем, зная температуры ИТ и тепловой изоляции, можно рассчитать тепловые потери в окружающую среду. Все приведенные условия имитируют ситуации, возникающие в реальных природных условиях.
Результатом экспериментов по исследованию процесса воспламенения торфа является зависимость периода времени зажигания торфа от