Спосіб визначення швидкості горіння твердого палива у шарі на спеціальному стенді

Способ определения скорости горения твердого топлива в слое на специальном стенде путем розжига слоя топлива и подачи подслой топлива воздуха с постоянным рас ходом с последующим периодическим за мером высоты горящего слоя топлива, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что осуществляют подачу топлива на слой с постоянным расхо Изобретение относится к способам определения скорости горения твердого кускового топлива и может быть использовано при исследованиях и разработке топочной техники. Скорость горения зависит от многих факторов: от скорости потока продуктов сгорания, размера частиц, их взаимного расположения и движения, вида топлива и является отношением веса выгоревшего за единицу времени топлива к поверхности горящего топлива. дом и по достижении постоянной во времени высоты горящего слоя топлива прекращают подачу топлива и воздуха, тушение слоя, отделяют топливо от золы с последующим разделением топлива на фракции, определяя в каждой фракции среднюю массу и суммарную поверхность частиц и скорость горения твердого топлива по формуле; -, г/см сек, В g 4 ж М ф d S dl і Міср. (dn + de) В - расход топлива, подаваемого в слой, г/сек; Мф - общая масса частиц топлива фракции, г; Міср. - средняя масса одной частицы топлива фракции, г; dH, dB - наименьший и наибольший диаметры частиц топлива во фракции, см; п- число фракций. Известен способ определения скорости горения по потере веса горящего образца, подвешенного на весоизмерительном устройстве в камере сгорания [1]. Благодаря большой чувствительности весов, выгорание частицы в опытах допускается на очень небольшую величину, так что изменение диаметра практически незаметно, а кривые выгорания оказываются строго прямолинейными. Это позволяет сразу по их наклону определять величину скорости горения Ks. Однако, при таком способе воз С > ІО 6777 можно исследовать скорость горения отдельных частиц заранее заданных размеров, что не характеризует адекватно горение реального слоя топлива, который представляет собой совокупность частиц, размеры 5 которых не могут быть приняты априори, так как изменяются по мере выгорания от исходной величины до минимальной вплоть до нуля. Это не позволяет исполь.ювать получен- 10 ные результаты при проектировании топочных устройств. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ контроля скорости процесса углежжения [2] При этом спосо- 15 бе скорость горения твердого топлива определяется по величине уменьшения высоты горящего слоя топлива. В камере сгорания формируют слой топлива, разжигают его и периодически определяют высо- 20 ту горящего слоя, которая непрерывно уменьшается, так к ак в процессе горения топливо не добавляется. Такой способ позволяет получить характеристики процесса горения в условиях реального топочного ус- 25 тройства. Однако, способ не пригоден для исследования процессов горения в топках при непрерывной подаче свежих порций топлива в зону горения, что характерно для современных механизированных топочных 30 устройств. В основу изобретения поставлена задача разработки способа определения скорости горения при непрерывной подаче топлива на горящий слой, что характерно 35 для современных механизированных топочных устройств, который позволяет получить расчетные зависимости, описывающие процессы горения углей в слое, и разработать методику расчета горения углей в слое и в 40 конечном итоге методику расчета шахтнослоевых устройств для сжигания углей. Поставленная задача решается тем, что в способе определения скорости горения твердого топлива в слое на специальном 45 стенде путем розжига слоя топлива и подачи под слой топлива воздуха с постоянным расходом с последующим периодическим замером выс оты горящего слоя топлива осуществляют подачу топлива на слой с по- 50 стоянным расходом и по достижении постоянной во времени высоты горящего слоя топлива прекращают подачу топлива и воздуха, тушение слоя, отделяют топливо от золы с последующим разделением топлива 55 на фракции, определяя в каждой фракции среднюю массу и суммарную поверхность частиц и скорость горения твердого топлива по формуле; В S dg , г/см2.сек. § 4 (dH В - расход топлива, подаваемого в слой, г/сек; Мф - общая масса частиц топлива фракции, г; Micp - средняя масса одной частицы топлива фракции, г; о!н- de - наименьший и наибольший диаметры частиц топлива во фракции, см; п - число фракций. Заявляемый способ позволяет опытным путем получить данные для расчета скорости горения твердого кускового топлива при непрерывной его подаче Когда, периодически определяя высоту горящего слоя, убеждаются в том, что эта высота не изменяется при постоянном расходе подаваемого в слой свежего топлива, это означает, что общая поверхность горящего топлива стабилизируется. Быстрое тушение слоя позволяет эту общую поверхность зафиксировать, а затем посредством сортировки-, рассева и несложных расчетов величина общей поверхности может быть определена. Поскольку постоянная высота слоя свидетельствует о том, что количество топлива, выгорающее в единицу времени равно количеству подаваемого свежего топлива, то, располагая обеими величинами (вес выгоревшего топлива и поверхность горящего топлива), получают скорость горения топлива, кзк отношение этих величин. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема установки для осуществления способа Установка состоитиз камеры сгорания 1 с колосниковой решеткой 2, патрубком 3 для подачи воздуха на горение под решетку 2, патрубком 4 отвода дымовых газов и дверцей 5. Сверху над камерой 1 установлен топливный бункер 6 с дозатором 7, сообщенным топливным рукавом 8 с отверстием в своде камеры 1. Через отверстие в своде введено устройство для измерения высоты слоя, состоящее из пластины 9, штока 10 со стрелкой 11 и шкалой 12, которые можно опускать до соприкосновения пластины 9 с поверхностью горящего слоя. Способ осуществляется следующим образом: при открытой дверце 5 и поднятом штоке 10 устройства для измерения высоты в камере сгорания 1 образуют слой топлива и разжигают при постепенном увеличении подачи воздуха и топлива на горение и отвода газов до заданных значений. Дверцу закрывают, уточняют установку заданного расхода дутьевого воз 0777 духа и отвода дымовых газов. Дозатором 6 задают постоянный часовой расход топлива, подаваемого сверху на горящий слой. Периодически измеряют высоту слоя. Для этого через определенные промежутки времени шток 10 опускают вниз до соприкосновения пластины 9 с поверхностью горящего слоя. Высота слоя фиксируется по шкале 12. Измерение высоты слоя производят в течение времени достаточного для подтверждения ее постоянства. После этого процесс горения быстро прекращают путем одновременного отключения подачи воздуха, топлива и отвода газов. После окончательного "сухого" тушения горящего слоя путем ввода в камеру инертного газа (например, углекислого газа) открывают дверцу 5, извлекают очаговые остатки, находящиеся на решетке 2. Визуально отделяют несгоревшие частицы топлива от золы и шлака и просеивают через сита разных размеров. После сортировки несгоревших частиц на фракции определяют массу частиц разных фракций и среднюю массу одной частицы каждой фракции, и вычисляют количество частиц каждой фракции. По размерам сортировочных сит определяют средний размер частиц каждой фракции и их поверхность. По количеству частиц и поверхности одной частицы определяют общую поверхность частиц каждой фракции и в итоге - суммарную поверхность всех несгоревших частиц. По отношению веса выгоревшего за единицу времени топлива к поверхности несгоревших частиц, находящихся в горящем слое в данный момент времени, определяют скорость горения данного вида топлива. Пример осуществления способа. 1. При открытой дверце 5 и поднятом штоке 10 устройства для измерения высоты слоя на колосниковой решетке 2 в камере сгорания 1 (размеры в плане 250 х 250 мм) был сформирован слой из сухого древесного топлива и угольных частиц, исследуемого топлива (каменный кузнецкий уголь 2СС, размер кусков 13-25 мм), произведен роз жиг его, затем стали подавать дутьевой воздух под решетку 2 с постепенным увеличением его расхода. Отвод дымовых газов осущест вляется через патрубок 4, Топливо подава лось вручную через дверцу 5 сверху на горящий слой небольшими порциями. До бившись устойчивого горения исследуемого топлива, дверцу закрыли. 2. С помощью заслонок, размещенных на патрубках подвода воздуха и отвода дымовых газов, был установлен заданный постоянный расход дутьевого воздуха V = -70 м3/чэс и разрежение в камере сгорания примерно - 10 Па. Дозатором 7 установлен постоянный часовой расход топлива, подаваемого сверху на слой, В = 5400 г/час. 3. Через каждые 10 минут, замеряли вы-5 соту горящего слоя. Для этого шток 10 опускали вниз до соприкосновения пластины 9 с горящим слоем. Примерно через час высота слоя стабилизировалась Дальнейшие замеры в течение полутора часов подтверди10 ли постоянство высоты слоя. Высота слоя составила 80 мм. 4 Тушение слоя произвели следующим образом: заслонки на патрубках подачи воздуха и отвода дымовых газов перекрыли с 15 одновременным отключением средств подачи воздуха и отвода дымовых газов и подали в камеру сгорания 1 инертный газ сжатый углекислый газ из баллона через редукционный клапан с давлением около 20 300 мм вод. ст. 5. При открытой дверце 5 выгрузили оча говые остатки с решетки на гладкую поверх ность, на которой визуально отделили несгоревшие частицы от золы и шлака. Об25 щий вес несгоревших частиц составил 620 г. 6. Несгоревшие частицы просеяли через сита с диаметром ячеек в мм 20, 13, 10, 6, 3 и 1. На чувствительных весах была опреде лена масса частілц Мф разных фракций. 30 Средняя масса одной частицы М|Ср каждой фракции определена, как средняя величина масс двадцати пяти - тридцати частиц каждой фракции. Количество частиц каждой фракции рав35 няется 40 Средний диаметр частиц определили по формуле 45 где de и dH - диаметр ячеек сит соответственно с нижним и верхним пределами измерений для данной фракции частиц. Поверхность одной частицы приблизи50 тельно равняется Si = Jt 6 ср, см . Общая поверхность частиц каждой фракции , см . ф S