Теплофизические процессы и физико-химические превращения минеральной части Канско-Ачинских углей в технологиях топливосжигания

• Автор: Заворин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 388 с. : ил.

Принятые сокращения и условные обозначения

Глава 1. Современные представления об основных свойствах минеральной части канско-ачинских углей, влияющих на работу котлов и технологию сжигания

1.1. Теплотехнические параметры минеральной части углей

1.2. Проблемы сжигания углей и тенденции их решения при конструировании и эксплуатации котлов

1.3. Физика процессов образования натрубных отложений

1.4. Численное моделирование теплофизических процессов при сжигании углей с учетом физико-химических превращений минеральной части

1.5. Состав исходной минеральной части углей

1.6. Обоснование задач исследований

Глава 2. Физико-химические особенности формирования

минералогического состава неорганической части углей

2.1. Методика исследований

2.2. Распределение минеральной части по плотности
2.3. Минералогический состав внешней составляющей неорганической части
2.4. Группы глинистых минералов
2.5. Минеральные соединения внутренней зольности
2.6. Формы соединений железа
2.7. Влияние породных примесей на состав золы угля открытой
добычи
2.8. Количественная оценка макрокомпонентов минеральной части
2.9. Основные выводы
Глава 3. Экспериментальное изучение основных закономерностей процесса плавления золы
3.1. Методика экспериментального исследования плавления
3.2. Количественное изменение фаз при фракционном плавлении
3.3. Состав продуктов плавления золы
3.4. Влияние зольности и состава золы на характер плавления
3.5. Вязкость и кристаллизационная способность расплавов золы
3.6. Связь вязкости расплава золы с химическим составом
3.7. Влияние породных примесей на плавкость и вязкость расплава
золы
3.8. Метод определения плавкости золы
3.9. Основные выводы
Глава 4. Физико-химические превращения в минеральных соединениях при высоких температурах
4.1. Методика исследований
4.2. Преобразования соединений железа
4.3. Основные взаимодействия в составе компонентов внутренней зольности
4.4. Взаимодействия компонентов внутренней и внешней составляющих минеральной части
4.5. Преобразование минеральных компонентов при пиролитической обработке угля
4.6. Условия преобразования минеральной составляющей пылеугольных частиц при горении летучих веществ
4.7. Изменения состава золы в топочной среде
4.8. Основные выводы
Глава 5. Высокотемпературные физико-химические превращения минеральной части углей в натурных условиях пылеугольных топок
5.1. Условия проведения и основные методические положения исследований
5.2. Распределение минеральной части угля в вертикальном вихревом факеле
5.3. Распределение минеральной части в горизонтальном вихревом низкотемпературном факеле
5.4. Условия преобразования минеральной части в горизонтальном вихревом высокотемпературном факеле
5.5. Влияние тонкости помола угольной пыли на свойства продуктов сжигания
5.6. Вспенивание расплава и свойства плавающего шлака
5.7. Связь факторов топочного процесса со свойствами золы
5.8. Основные выводы
Глава 6. Развитие золовых отложений на поверхностях нагрева
6.1. Особенности методики исследований
6.2. Отложения в топках с вертикальным вихревым факелом
6.3. Отложения в топках с горизонтальным вихревым факелом
6.4. Преобразования отложений на пароперегревателе
6.5. Преобразования отложений на водяном экономайзере
6.6. Золовые отложения на конвективных элементах в котлах с опытными топками

6.7. Теплопроводность и теплоемкость натрубных отложений
6.8. Основные выводы
Глава 7. Направления совершенствования технологий сжигания углей с учетом свойств минеральной части
7.1. Физические основы
7.2. Принципы управления технологиями сжигания с расплавленным состоянием шлака
7.3. Примеры численного моделирования первичных взаимодействий минеральной части углей с конструктивными элементами камерных топок
7.4. Технологии сжигания углей с предтопочной термоподготовкой минеральной части
7.5. Технические решения, воздействующие на процессы с участием минеральной части в технологиях сжигания углей
7.6. Основные выводы
Заключение
Литература
Приложения

1.6. Обоснование задач исследований
Изучение состояния проблемы энергетического использования КАУ с учетом свойств МЧ позволяет выделить ряд важных для настоящей работы положений.
1. Сложный состав МЧ в условиях топливосжигающих установок приводит к многовариантности и неоднозначности проявления термофизических свойств золы и шлака. Из них, по-прежнему, наиболее негативными являются минеральные отложения на поверхностях нагрева, которые значительно уменьшают тепловую эффективность котлов.
2. Утвердившиеся представления о многообразии факторов, влияющих на загрязнение поверхностей нагрева, базируются на изученном разнообразии типов натрубных отложений, теоретическом обосновании и в разной мере подтвержденных гипотезах о механизмах их образования и трансформирования. Определяющая роль при этом отводится золовым и шлаковым частицам в состоянии полного и частичного плавления, а также процессам с участием жидкой фазы.
3. Наряду с температурным уровнем определяющая роль в воздействии на минеральные продукты сжигания КАУ отводится таким факторам технологии топливосжигания как аэродинамика зоны активного горения и топки в целом, а также газовый состав топочной среды. Перспектива применения новых технологий энергетического использования КАУ связана со спецификой воздействия на МЧ, которая при существенных различиях этих технологий по температуре состоит в том, что свойства минеральных продуктов на начальной стадии формируются в восстановительной среде. Для пылеугольных топок традиционного направления характерным в этом плане будет наличие специально создаваемых областей с глубоким обеднением топочной среды кислородом.
4. Теоретические и экспериментальные исследования направлены на прогнозирование свойств и поведения МЧ в конкретных условиях сжигания или термической обработки. Современный его уровень можно охарактеризовать как начало создания автоматизированных экспертных систем и систем диагностирования и управления. Для этого имеются наработки по численному моделированию основных процессов с участием МЧ. Однако их эффективная реализация существенно ограничена из-за недостаточности базовых данных, в частности, по исходному составу МЧ, термофизическим свойствам ее компонентов, закономерностям преобразования в аэродисперсном потоке и в слое отложений, специфике влияния режимных и конструктивных факторов технологий топливосжигания.