Research on combustion process of polydisperse coal mixtures of new generation with dominant share of quasicoking coal

Abstract

Interwałowy proces spalania paliw stałych charakteryzuje specyficzna sekwencja okresów spalania paliwa; spalania aktywnego - przy optymalnym nadmiarze powietrza pozwalającym na osiągnięcie maksymalnej mocy cieplnej, a następnie spalania zachowawczego - przy niedomiarze powietrza, pozwalającym na utrzymanie lokalnych inkubatorów żaru, stanowiących w następczym cyklu źródło rozprzestrzeniania procesu palenia na całą masę paliwa. Interwałowy sposób spalania paliw stałych stanowi podstawową technikę spalania w piecach, szczególnie centralnego ogrzewania, z automatycznym podawaniem paliwa do paleniska typu retortowego bądź rusztowego. W okresie aktywnego spalania osiąga się optymalne parametry termodynamiczne czego efektem jest emisja spalin spełniających standardy ekologiczne. Natomiast w okresie spalania zachowawczego następuje znaczne obniżenie ilości spalin, jednak gorszej jakości, szczególnie ze względu na zwiększony udział tlenku węgla, substancji smolistych i sadzy. Newralgicznym momentem interwałowego sposobu spalania niektórych paliw stałych jest jednak przejście od okresu zachowawczego do okresu aktywnego spalania. Otóż w momencie tym następuje skokowy wzrost natężenia przepływu powietrza, co oznacza odbiór ciepła z powierzchni paliwa i obniżenie jej temperatury poniżej charakterystycznej temperatury zapłonu, czego konsekwencją jest gaśnięcie całej masy paliwowej. Problem ten nie był dostrzegany póki w procesie interwałowego spalania stosowano węgle kamienne energetyczne o indykatorze refleksyjności R zawiera (0,6…0,8)%. Jednak, w wyniku eksploatacji coraz głębszych pokładów węgla rośnie podaż węgli quasikoksowych o indykatorze refleksyjności R zawiera (0,8…1,2)%, posiadających właściwości spiekające. W trakcie procesu spalania następuje ich fragmentaryczne powierzchniowe spiekanie, co utrudnia dostęp tlenu do jądra kawałków paliwa. Węgle te cechuje nadto stosunkowo wysoka temperatura zapłonu rzędu 340°C, zaś skoksowanej warstwy powierzchniowej rzędu 450 do 500°C. Przejście od fazy zachowawczej do fazy aktywnego spalania oznacza zwykle obniżenie temperatury powierzchni karbonizatu poniżej temperatury zapłonu i zgaśnięcie całego złoża. Piece z sterowanym podawaniem paliwa stałego pozwalają na efektywne i ekologiczne prowadzenie procesu spalania węgli energetycznych o indykatorze refleksyjności R zawiera (0,6…0,8)% i o granulacji groszek, są jednak zawodne ze względu na gaśnięcie złoża przy spalaniu węgli quasikoksowych o indykatorze refleksyjności R zawiera (0,8…1,2)% i typów o wyższym indykatorze refleksyjności, stanowiących przyszłościowo dominujący rodzaj węgla. Sytuacja taka może oznaczać wycofanie tego typu pieców - nowoczesnych, o dobrej efektywności cieplnej i dobrych wskaźnikach ekologicznych, z rynku komunalnego, a w konsekwencji reorientację na droższe, importowane paliwo gazowe bądź ciekłe, a co gorsze rozpowszechnienie prostych pieców typu szybowego spalających wszystkiego rodzaju karbonizatów jednak z fatalnym skutkiem ekologicznym.Interval combustion process of solid fuels it's typical for automatic boilers use in central heating installations. Crucial moment of some solid fuels intervals combustion is change from conservative to active one when increase the air flow rate causes heat exchange from fuel surface and decrease fuel temperature under characteristic ignition temperature and takes effect at put out fuel bed. It's concern of quasicoke fuels with reflection indicator R (0.8…1.2)% characteristic for caking coal. Research has confirmed undisturbed boiler combustion for few days. It has been possible thanks to special properties of developed fuel which readjusted one to interval combustion. Ecological positive aspect of developed polydis-persion fuel mixtures in comparison to alternative homogeneous fuel with reflection indicator R (0.8…1.2)% has been confirmed. Studies on the process of interval combustion of solid fuels with a clear trend for coking occurring, have shown that the stabilization process can be achieved by using special polydispersion coal mixtures with different reflectivity, flash point and the granularity of individual components. As a result, polydispersion coal mixtures were developed of with such quantity and quality selected ingredients that it is characterized by stable interval combustion. Polydispersion mixture of solid fuel contains up to 80% of coking and quasicoking coals, up to 20% of brown coal and up to 10% of mixture of calcium, magnesium and silicates similar compound introduced in the form of halloysite