Том 332 № 2 (2021)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2021/2/3046

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ И ХАРАКТЕРИСТИК ЗАЖИГАНИЯ ЧАСТИЦ ВЛАЖНОЙ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

Актуальность.Анализ прогнозов специалистов показывает, что рост потребления электроэнергии в мире до 2030 г. составит 2,4%. На сегодняшний день вырабатываемая на тепловых электрических станциях энергия составляет 2/3 от общей вырабатываемой всеми источниками. Большинство этих ТЭС в качестве топлива используют уголь. Доля ТЭС, использующих это топливо, – 40 %. При сжигании угля происходит интенсивное выделение загрязняющих веществ, таких как NOx и SOx, основные последствия которого: ухудшение состояния здоровья человека, смог, кислотные дожди, парниковый эффект и пыление. Одним из новых инновационных решений экологических проблем угольной энергетики можетстать сжигание биомассы (отходы лесопиления и лесного хозяйства). По оценкам специалистов объем запасов древесины в России превышает 82·109м3и составляет 25% от мировых запасов. Отходы ее переработки составляют более 30·106 м3 в год. Интерес к использованию древесной биомассы также обуславливается постоянно возрастающими требованиями по экологичности объектов теплоэнергетики. Цель: экспериментальное установление зависимостей условий (минимальных температур) и характеристик (времен задержки) зажигания от вида древесной биомассы и её влагосодержания на примере четырех достаточно доступных и широко распространенных видов древесины (наиболее калорийной и поэтому перспективной для теплоэнергетики). Объект: сухая и насыщенная влагой древесина четырех видов (кедр, лиственница, сосна и осина). Экспериментальные исследования проведены для древесных частиц с относительной влажностью: 5, 30 и 45%. Метод: экспериментальное определение с использованием высокоскоростной видеокамеры Photron FASTCAM СА4 временных характеристик процессов зажигания частиц древесины в условиях, соответствующих по интенсивности нагрева камерам сгорания паровых и водогрейных котлов; регистрация температуры среды с использованием хромель-алюмелевых термопар. Результаты. Приведены выполненные с целью обоснования ресурсуэффективности использования в теплоэнергетике древесной биомассы (как базового топлива паровых и водогрейных котлов) результаты экспериментальных исследований процессов зажигания сухих и влажных частиц четырех видов древесной биомассы в среде нагретого до высоких температур воздуха. Установлено существенное влияние вида древесины на условия и характеристики зажигания её одиночных частиц. Также установлено значительное влияние влажности на времена задержки зажигания частиц исследованных видов биомассы. Такие времена, соответствующие древесине в естественном состоянии, в 3–4 раза превышают во всем (достаточно широком) диапазоне изменения значимых для практики температур времена задержки зажигания сухих частиц древесины. Установленные в проведенныхэкспериментах закономерности иллюстрируют перспективность использования в теплоэнергетике древесной биомассы как основного топлива или компоненты древесно-угольной смеси.

Ключевые слова:

Влажная древесина, биомасса, зажигание, время задержки зажигания, термическая подготовка топлива, эксперимент, энергоэффективность

Авторы:

Жанна Андреевна Косторева

Дмитрий Юрьевич Малышев

Семен Владимирович Сыродой

Скачать PDF