УДК 614.8

Ю.В.Луценко, канд. техн. наук, доцент, начальник лаборатории АПБ Украины,

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ЧАСТИЦ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ ОБЕЗВРЕЖИВАНИИ ГАЗОВ ЗАГРУЗКИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ

Приведены результаты теоретических исследований по определению продолжительности пребывания частиц твердого топлива в камере сжигания при осуществлении процесса термического обезвреживания газов загрузки коксовых печей

Возможность сжигания частицы твердого топлива в потоке газа зависит от нескольких факторов, и прежде всего, от времени пребывания частицы в камере заданных размеров.
Время пролета частицы угля () можно найти, зная длину (высоту) камеры дожига и скорость движения частицы:

                                            (1)

где:  – высота камеры, м;  – скорость витания частицы, м/с.
Задача сводится к определению скорости витания частиц  при известной длине (высоте) камеры и скорости газового потока  .
Относительная скорость частиц в газовом потоке зависит от физических характеристик потока и частицы. Для расчетов обычно используют эмпирические критериальные зависимости, описывающие закономерности движения шаровой частицы в потоке [1,2].
С этой целью определяют безразмерные критерии Кирпичева (), Шиллера () и Рейнольдса ().

                                               (2)

                                             (3)
                                                         (4)

Определив значения  и  из (3) можно определить искомую скорость

                                                (5)

где:   – размер частиц, м; ,  – плотности частицы и потока соответственно, кг/м3;  – коэффициент кинематической вязкости, м2/с.
Значение критерия Шиллера обычно определяют в зависимости от значений критерия Рейнольдса:

при  и 

                                  (6)

при  

                                         (7)

при  

                                   (8)

Расчетное исследование проведено в следующем диапазоне изменения режимных параметров: 
-	температура газового потока  = 900; 1000; 1100; 1200 С;
-	скорость газового потока (фактическая)  = 8; 10; 12 м/с;
-	размер уносимых частиц  м;
-	плотность частицы угля (истинная)  =  1500 кг/м3.
Результаты проведенных исследований приведены в табл. 1. 

Таблица 1.

Время пребывания частиц угля в камере сжигания (, с)

№ пп	Температура газа, С	Размеры частиц, м	
		0.1	0.2	0.25	0.5	1.0	
Скорость газа = 8 м/с	
1.	900	0.345	0.367	0.384	0.541	4.03	
2.	1000	0.345	0.366	0.382	0.536	4.28	
3.	1100	0.345	0.365	0.381	0.528	4.15	
4.	1200	0.344	0.363	0.378	0.516	3.55	
Скорость газа = 10 м/с	
1.	900	0.275	0.289	0.300	0.541	1.01	
2.	1000	0.275	0.288	0.298	0.384	1.03	
3.	1100	0.274	0.287	0.297	0.380	1.02	
4.	1200	0.274	0.286	0.295	0.373	0.978	
Скорость газа = 12 м/с	
1.	900	0.228	0.238	0.245	0.300	0.578	
2.	1000	0.228	0.237	0.244	0.299	0.583	
3.	1100	0.228	0.237	0.243	0.296	0.581	
4.	1200	0.228	0.236	0.242	0.293	0.567	

В результате анализа табл.1. установлено, что для рассмотренных вариантов максимальное время пребывания в камере сжигания наиболее крупных частиц угля составляет 4.28 с.
 В ходе дальнейших исследований планируется определить, обеспечивается ли в создаваемой камере сжигания заданных размеров полное выгорание частиц угля при указанных выше условиях.
Целесообразно организовать процесс горения таким образом, чтобы газообразные составляющие газов загрузки сгорали полностью, а твердая фаза, претерпевая термические воздействия, превращалась во взрывобезопасную полукоксовую пыль, которая легко улавливается пылеочистительным оборудованием и может в дальнейшем   использоваться в технологическом процессе коксования как добавка к угольной шихте. 

ЛИТЕРАТУРА

1.	Померанцев В.В. и др. Основы практической теории горения. Л., Энергия, 1973.
2.	Сборник задач по теории горения. Под редакцией Померанцева В.В., Л., Энергия, 1983.