Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Куучекинск энергетикалық көмірінің ауа-плазмалы және бу-плазмалы гсзификацисын есептеу нәтижелері






Есептеулер кү лділігі атмосфералық қ ысымда 40 % куучекинск кө мірі ү шін жү ргізілді (2.1-кесте). Модельдің талаптарына сә йкес кө мір қ ұ рамы функционалды топтар формасына ауыстырылды. 3.2-кестеде есептеулерде қ олданылатын кө мірдің функционалды топтарының концентрациясы кө рсетілген.

3.2-кесте - Кинетикалық модель бойынша есептеулерге қ олданылатын куучекинск тас кө мірінің қ ұ рамы

 

Кү л C H2 H2O CO CO2 CH4 C6H6
40, 80 39, 92 1, 22 2, 43 7, 10 11, 00 4, 03 5, 40

 

Кө мір бө лшектерінің тү йіршіктік таралуына сә йкес, бө лшек ө лшемдерінің барлық спектрін қ амтитын бес ө кілдік фракция бө лініп алынды. 3.3-кестеде кө мір тозаң ының ү лгісінің ө лшенділерінің негізінде табылғ ан кө мір бө лшектерінің ө лшемі бойынша таралуының аппроксимациясы келтірілген.

3.3 - кесте - Кө мір бө лшектерінің ө лшемі бойынша таралуының аппроксимациясы

 

Фракция №          
Бө лшек радиусы, мкм 31, 75 40, 5 53, 5   106, 5
Массалық ү лес %   15, 5 35, 5 27, 5 4, 5

Реакторғ а кіргендегі кө мір бө лшектерінің жә не ауаның температурасы 300 К, ал су буының температурасы 403 К-ге тең болды. Плазмалы реактордың эффективтілігі 83 %-ғ а тең деп алынды. Бұ л эксперимент нә тижесінде алынғ ан реактор эффективтілігіне сә йкес келді. Барлық есептерде реактордың электр доғ алы зонасы 0, 3 м ұ зындық та бітеді, ал плазмалы кө здің қ уаттылығ ы 50 кВт қ ұ райды деп қ абылданды. Куучекинск кө мірінің плазмалы газификациясының келесі нұ сқ алары есептелінді:

4 кг кө мір+5, 1 кг ауа жә не 4кг кө мір +2, 51кг Н2О.

4 кг угля + 5, 1 кг воздуха и 4 кг угля + 2, 51 кг Н2О.

Ауа-плазмалы жә не бу-плазмалы газификация нә тижелерін кезекпен қ арастырамыз. 3.1-суретте ауа газификация процесі ү шін газ фазасының компоненттерінің концентрациясының ө згерісі кө рсетілген. Суреттен кө ріп отырғ анымыздай, газификация ө німдерінің газ фазасы координатаның 0, 15 м мә нінен бастап синтез-газ болып табылады. Оның концентрациясы реактор басынан 0, 15 м қ ашық тық тан бастап 47 % қ ұ райды жә не ары қ арай ө згермей, реактордан шық қ андағ ы (2м) концентрациясы 48, 60%-ды қ ұ райды. Сонымен қ атар, кө міртек моноксидінің концентрациясы температураның барлық диапазонында сутек концентрациясынан жоғ ары. Алардың концентрациясы сә йкесінше 31, 16 % жә не 17, 49 % қ ұ райды. Реактордан шық қ андағ ы молекулалық азот концентрациясы 46 %-ғ а тең. Реактордың барлық ұ зындығ ы бойынша газды фазада CH4 жә не C2H6 кө мірсутектері болады. Олардың жалпы концентрациясы 2 %-ды қ ұ райды.

барлық спектрін қ амтитын бес ө кілдік фракция бө лініп алынды. 3.3-кестеде кө мір тозаң ының ү лгісінің ө лшенділерінің негізінде табылғ ан кө мір бө лшектерінің ө лшемі бойынша таралуының аппроксимациясы келтірілген.

3.3 - кесте - Кө мір бө лшектерінің ө лшемі бойынша таралуының аппроксимациясы

 

Фракция №          
Бө лшек радиусы, мкм 31, 75 40, 5 53, 5   106, 5
Массалық ү лес %   15, 5 35, 5 27, 5 4, 5

Реакторғ а кіргендегі кө мір бө лшектерінің жә не ауаның температурасы 300 К, ал су буының температурасы 403 К-ге тең болды. Плазмалы реактордың эффективтілігі 83 %-ғ а тең деп алынды. Бұ л эксперимент нә тижесінде алынғ ан реактор эффективтілігіне сә йкес келді. Барлық есептерде реактордың электр доғ алы зонасы 0, 3 м ұ зындық та бітеді, ал плазмалы кө здің қ уаттылығ ы 50 кВт қ ұ райды деп қ абылданды. Куучекинск кө мірінің плазмалы газификациясының келесі нұ сқ алары есептелінді:

4 кг кө мір+5, 1 кг ауа жә не 4кг кө мір +2, 51кг Н2О.

4 кг угля + 5, 1 кг воздуха и 4 кг угля + 2, 51 кг Н2О.

Ауа-плазмалы жә не бу-плазмалы газификация нә тижелерін кезекпен қ арастырамыз. 3.1-суретте ауа газификация процесі ү шін газ фазасының компоненттерінің концентрациясының ө згерісі кө рсетілген. Суреттен кө ріп отырғ анымыздай, газификация ө німдерінің газ фазасы координатаның 0, 15 м мә нінен бастап синтез-газ болып табылады. Оның концентрациясы реактор басынан 0, 15 м қ ашық тық тан бастап 47 % қ ұ райды жә не ары қ арай ө згермей, реактордан шық қ андағ ы (2м) концентрациясы 48, 60%-ды қ ұ райды. Сонымен қ атар, кө міртек моноксидінің концентрациясы температураның барлық диапазонында сутек концентрациясынан жоғ ары. Алардың концентрациясы сә йкесінше 31, 16 % жә не 17, 49 % қ ұ райды. Реактордан шық қ андағ ы молекулалық азот концентрациясы 46 %-ғ а тең. Реактордың барлық ұ зындығ ы бойынша газды фазада CH4 жә не C2H6 кө мірсутектері болады. Олардың жалпы концентрациясы 2 %-ды қ ұ райды.

 

3.1-сурет - Ауа газификациясы кезіндегі реактор ұ зындығ ы бойынша газтектес компоненттердің концентрациясының ө згеруі.

3.2-суретте бө лшек фракцияларының жә не газ температурасының реактор ұ зындығ ы бойынша ө згеруі кө рсетілген. Ұ сақ фракциялар температурасы ірі фракциялар температурасына қ арағ анда жоғ ары болады. Бұ л кездегі температураның максималды айырмасы реактордың екінші бө лігінде доғ адан жылу бө ліну зонасының соғ ына қ арай жетеді. Газдың максималды температурасы 0, 3 м қ ашық тық та байқ алып, 2335 К-ге жетеді. Ал, реактордан шық қ анда – 1251 К-ге жетеді. Реактор бойымен координата артқ анда, бө лшектер мен газ темппературасы тө мендеп, тең еседі. Осының нә тижесінде фазалар мен кокс қ алдығ ының бө лшектер фракциялары арасында термиялық тепе-тең дік орнайды.

 

1 – 5 индекстері 1.3 кестедегі фракция нө мірлеріне сә йкес келеді.

 

3.2-сурет - Реактор ұ зындығ ы бойынша газтектес компоненттердің жә не кө мір бө лшектерінің температурасының ө згеруі

3.3-суретте реактор ұ зындығ ы бойынша газ жә не бө лшек жылдамдық тарының ө згерісі кө рсетілген. Газ жә не бө лшек жылдамдық тарынң айырмашылығ ы фракция ө лшеміне тә уелді. Газбен ұ сақ бө лшектер жылдамдық тары реактордың бү кіл ұ зындық тары бойынша шамалас болады. Тек реактордың басталу зонасында (0, 25 м-ге дейін) газ жылдамдығ ы бө лшек жылдамдығ ынан шамалы артады. 0, 25 м-ден жоғ ары реактор ұ зындығ ында керісінше, бө лшек жылдамдығ ы газ жылдамдығ ына қ арағ анда жоғ ары болады. Ірі бө лшектердің жылдамдығ ының ө згеруі ұ сақ бө лшектер жылдамдығ ының ө згеруіне сә йкес жә не газ бен ірі бө лшектер арасындағ ы жылдамдық айырмасы 2 м/с-ке жетеді. Реактор ұ зындығ ы артқ ан сайын, газ жылдамдығ ы мен тү рлі фракциялар жылдамдығ ы тең есіп, динамикалық тепе-тең дікке ұ мтылады.

 

 

1 – 5 индекстері 1.3 кестедегі фракция нө мірлеріне сә йкес келеді.

3.2-сурет - Реактор ұ зындығ ы бойынша газтектес компоненттердің жә не кө мір бө лшектерінің жылдамдық тарының ө згеруі Куучекинск кө мірінің бу газификациясының есептеу нә тижелерін қ арастырайық. 3.4-суретте реактор ұ зындығ ы бойынша газ фазасының қ ұ рамы кө рсетілген. Ауа газификациясындағ ыдай, газ фазасы негізінен синтез-газдан тұ рады. Реактордың 0, 15 м ұ зындығ ында синтез-газ концентрациясы 93, 9%-ды қ ұ рап, реактордан шық қ анда (2м) 100 %-ғ а жетеді. Сутек концентрациясы температураның барлық диапазонында кө міртек монооксидінің концентрациясынан біршама жоғ ары жә не реактор ұ зындығ ы бойынша аз ө згеріп 56%-ды қ ұ райды. Сонымен қ атар, реактордың осы ұ зындың ы кезінде газ фазасына атомарлы оттек шығ ады оның концентрациясы 12%-ды қ ұ райды. онцентрации балластирующих примесей, таких как Н2О и СО2 монотонно убывают с ростом температуры.

3.5-суреттен куучекинск кө мірінің булы газификациясы кезінде газ жә не кө мір фракцияларының температураларының арасында айырмашылық жоғ ары болады. Температуралардың арасындағ ы максималды айырмашылық температуралар максимумы секілді реактордың екінші бө лігінде доғ адан жылу бө ліну зонасының соң ына жеткенде жетеді. Газдың максималды температурасы 0, 3 м қ ашық тық та байқ алып, 3827 К-ге жетеді. Ал, реактордан шық қ анда 1140 К-ге жетеді. Реактор бойымен координата артқ анда, газбен бө лшек температуралары тө мендеп, тең еседі. Осының нә тижесінде фазалар мен кокс қ алдығ ының бө лшектерінің фракцияларының м арасында термиялық тепе-тең дік орнайды.

 

3.4-сурет - Кө мірдің бу газификациясы кезіндегі реактор ұ зындығ ы бойынша газ тектес компоненттердің концентрациясының ө згеруі

1 – 5 индекстері 1.3 кестедегі фракция нө мірлеріне сә йкес келеді.

 

3.5-сурет - Кө мірдің бу газификациясы кезіндегі реактор ұ зындығ ы бойынша газ тектес компоненттердің температурасының ө згеруі

 

Разность в скоростях газа и фракций частиц зависит от размера фракций (рис. 3.6). Скорости газа и «мелких» частиц практически совпадают по всей длине реактора при незначительном превышении скорости газа над скоростью частиц в начальной зоне реактора (до 0, 25 м). На длине реактора, превышающей 0, 25 м, наоборот наблюдается превышение скорости частиц над скоростью газа. Качественно изменение скорости «крупных» частиц повторяет таковую для «мелких», однако разница в значениях скоростей газа и «крупных» частиц заметно выше и достигает 0, 2 м/с.

Газ бен бө лшек фракцияларының жылдамдық тары арасындағ ы айырмашылық фракция ө лшеміне тә уелді (3.6-сурет). Газ жә не бө лшек жылдамдық тарынң айырмашылығ ы фракция ө лшеміне тә уелді. Газбен ұ сақ бө лшектер жылдамдық тары реактордың бү кіл ұ зындық тары бойынша шамалас болады. Тек реактордың басталу зонасында (0, 25 м-ге дейін) газ жылдамдығ ы бө лшек жылдамдығ ынан шамалы артады. 0, 25 м-ден жоғ ары реактор ұ зындығ ында керісінше, бө лшек жылдамдығ ы газ жылдамдығ ына қ арағ анда жоғ ары болады. Ірі бө лшектердің жылдамдығ ының ө згеруі ұ сақ бө лшектер жылдамдығ ының ө згеруіне сә йкес жә не газ бен ірі бө лшектер арасындағ ы жылдамдық айырмасы 0, 2 м/с-ке жетеді.

1 – 5 индекстері 1.3 кестедегі фракция нө мірлеріне сә йкес келеді.

 

 

3.5-сурет - Кө мірдің бу газификациясы кезіндегі реактор ұ зындығ ы бойынша газ тектес компоненттердің жылдамдығ ының ө згеруі

 

3.7-суретте екі процесс ү шін кө мірдің газификациялану дә режесі кө рсетілген.

1 – бу газификациясы, 2 – ауа газификациясы.

3.7-сурет - Плазмалы реактор ұ зындығ ы бойынша кө мірдің

газификациялану дә режесінің ө згеруі

Суреттен кө ріп отрығ анымыздай, кө мірдің газификациялану дә режесі температура артқ ан сайын бірқ алыпты ө згеріп отырады. Бірақ, 100 %-ғ а сә йкес келетін газификация дә режесіне тек бу газификациясы кезінде қ ол жеткізіледі. Ал, ауа газификациясы ү шін бұ л кө рсеткіш 85 %-дан аспайды. Ауа газификациясы кезінде газификациялану дә режесінің жоғ ары болмауы газ фазада оттегінің аз болуынан деп тү сіндіріледі.

3.8-суретте ауа жә не газ газификациялары ү шін меншікті энергия шығ ыны ның тә уелділігі кө рсетілген. Меншікті энергия шығ ындары бірқ алыпты ө сіп, 0, 3 м ұ зындық та ө зінің максималды мә ніне жетіп, одан кейін ө згермейтіндігін кө ре аламыз. Кө мірдің бу газификациясы ү шін меншікті энергия шығ ыны (19 кВт·сағ /кг) ауа газификациясына (8 кВт·сағ /кг) қ арағ анда біршама жоғ ары болады. Кө мірдің ба газификациясы кезінде синтез-газ сапасы жоғ ары болады. Бу газификациясы кезінде сутек концентрациясы 56 %, ал ауа газификациясында 17, 49 % болады.

 

1 - паровая газификация, 2 – воздушная газификация.

 

3.8-сурет – плазмалы реактор ұ зындығ ы бойынша меншікті энергия

шығ ының ө згеруі.

Газификациялану дә режесі, % Меншікті энергия шығ ымы, кВт*сағ /кг

Реактор ұ зындығ ы, м

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.