41872

Зерновая характеристика угольной пыли и её представление

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Зерновая характеристика угольной пыли и её представление. Тонкость помола или дисперсность угольной пыли определяют рассевом её пробы на рассевочной машине оснащённой набором сит с размерами отверстий от 50 до 1000 мкм. Коэффициент полидисперсностиnхарактеризует структуру пыли с точки зрения равномерности помола топлива. Чем выше n тем менее отличаются своим размером частицы пыли друг от друга.

Русский

2013-10-26

57.67 KB

22 чел.

Лабораторная работа №1.

Зерновая характеристика угольной пыли и её представление.

  1.  Общие положения

На современных ТЭС твёрдое топливо перед сжиганием в топке котла проходит процесс подготовки в системе пылеприготовления. В ней куски сырого влажного топлива превращаются в сухую угольную пыль. Последняя представляет собою сухой тонкий полидисперсный порошок с размерами частиц от самых мелких (0,1 мкм) до крупных (500 – 1000 мкм). Тонкость помола или дисперсность угольной пыли определяют рассевом её пробы на рассевочной машине, оснащённой набором сит с размерами отверстий от 50 до 1000 мкм. Результаты рассева определяют массовыми количествами остатка RXпрохода через каждое сито. По данным рассева строится кривая зависимости остатков на разных ситах RXот размера частиц х, называемая интегральной зерновой характеристикой.

Интегральная зерновая характеристика описывается уравнением Розина-Раммлера:

(1.1)

где Rx– остаток на сите с размером ячеек x, мкм

bи n– постоянные коэффициенты, характеризующие соответственно тонкость измельчения и равномерность зернового помола.

Чем больше b, тем тоньше пыль. Числовые значения bколеблются от 4∙10-3 (грубая пыль) до 40∙10-3 (тонкая пыль).

Коэффициент полидисперсностиnхарактеризует структуру пыли с точки зрения равномерности помола топлива. Чем выше n, тем менее отличаются своим размером частицы пыли друг от друга. В предельном случае, когда все частицы имеют одинаковый размер, пыль называется монодисперсной и характеризуется значением n = ∞.

Коэффициент nзависит от типа мельницы и сепарирующего устройства, установленного на выходе из неё. Коэффициент может изменяться в диапазоне:

  1.  n = 0,7 ÷ 1,0 для шаровых барабанных мельниц (ШБМ);
  2.  n = 1,1 ÷ 1,5 для молотковых мельниц (ММ);
  3.  n = 1,1 ÷ 1,3 для среднеходных мельниц (СМ);
  4.  n = 0,9 ÷ 1,3 для мельниц-вентиляторов (МВ).

По результатам рассева полидисперсной пыли на двух ситах коэффициент полидисперсности может быть найден по формуле:

(1.2)

где х1и х2 – размеры ячеек двух сит, мкм;

и  – полные остатки на этих ситах. Величина каждого из них определяется как сумма масс остатков пыли на сите указанного размера и ситах с большим размером ячеек.

Коэффициент b, характеризующий тонкость измельчения:

(1.3)

Массовая доля пыли с размерами xiоднозначно находится из (1.1):

(1.4)

При этом принимается, что  .

Удельная площадь поверхности частиц другой шарообразной формы может быть определена по следующей зависимости:

(1.5)

Кажущаяся плотность  представляет собой массу топлива, отнесённую к его объему, включая объем трещин и пор. Её величина может быть определена из следующего соотношения:

(1.6)

где максимальная влагоёмкость топлива, при которой все его поры заполнены влагой, %.

Действительная плотность сухой массы угля, в свою очередь, определяется как:

(1.7)

где ρ0плотность органической массы3:

  1. для всех углей, кроме тощих (Т) и донецких антрацитов;

(1.8)

  1. для тощих углей и донецких антрацитов.

(1.9)

Зольность сухой массы:

(1.10)

Cухая беззольная масса углерода:

(1.11)

Cухая беззольная масса водорода:

(1.12)

При математическом моделировании горения пылеугольного топлива, результаты которого являются базой для принятия основных решений по схеме организации сжигания топлива и конструкции топки, в настоящее время реализуется один из двух подходов представления полидисперсной пыли в виде среды, состоящей из:

  1. совокупности некоторого числа монодисперсных фракций (многофракционная пыль);
  2. частиц одного размера (монодисперсная пыль).

В обоих случаях считается, что частицы имеют шарообразную форму. Отличие их формы от реальной в расчетах учитывается с помощью коэффициента формы. Величина последнего всегда больше единицы и зависит, в основном, от марки топлива.

Многофракционное представление пыли при математическом моделировании топочного процесса позволяет в полной мере детализировать описание горения частиц разного размера на всех стадиях процесса, включая и начальные: выход и горение летучих, воспламенение коксовых частиц. Однако такое представление достаточно сложно в реализации, требует значительных вычислительных ресурсов и времени счета.

Монодисперсное представление, которое проще с точки зрения реализации вычислений, нашло применение в вариантных расчетных исследованиях при определении характера и степени влияния режимных (тонины помола, начальных температур сред, избытка окислителя и др.) и конструктивных параметров (размеров и компоновки горелок, сопел ввода отработанного сушильного агента, третичного воздуха, газов рециркуляции) на ход и картину топочного процесса, его интегральные характеристики.

При этом в обеих моделях степень адекватности результатов расчета реальным процессам во многом зависит от правильности принятия характеристик пыли в математической модели. В полифракционной модели это достигается оптимальным выбором числа и диаметров частиц фракций. Отыскание такого решения является одной из задач настоящей работы.

В качестве основного критерия оптимальности замены полидисперсной пыли некоторым числом монодисперсных фракций принят уровень соответствия их удельной поверхности значению поверхности исходной пыли. Выбор её в качестве основного критерия объясняется тем, что при гетерогенном горении  интенсивность выгорания топлива прямо пропорциональная её величине. При этом в работе разбиение всего спектра пыли на фиксированное число фракций nф по размерам частиц осуществлялось с шагом, определяемым по закону геометрической прогрессии.

При представлении реальной пыли в виде однофракционной среды диаметр частиц обычно выбирается исходя из той задачи, которая решается при моделировании. В том случае, если исследуется влияние различных факторов на характер протекания начальной стадии горения (воспламенения), диаметр определяется из равенства поверхности 1 кг однофракционной среды реальной поверхности полидисперсной пыли. Условный диаметр такой полифракционной пыли однозначно находится по формуле

(1.13)

которая следует из совместного рассмотрения следующих соотношений:

(1.14)

(1.15)

Здесь N0 – общее число частиц в 1 кг монофракционной пыли, fп.0 – удельная поверхность пыли [м2/кг]. За величину последней может быть принята величина, найденная при полифракционном представлении:

fп.0=fdist.0

(1.16)

Внекоторыхслучаяхпри оценке воздействия различных факторов на выгорание топлива используется диаметр частиц dэкв.R, косвенно характеризующий одновременно тонкость и однородность реальной пыли. Его величина определяется половинным остатком на сите с ячейкой данного диаметра (R(dэкв.R)=0.5) и может быть рассчитана по формуле, вытекающей из закона Розина-Раммлера(1.1) :

(1.17)

И, наконец, в указанных выше исследованиях, и в первую очередь, – общей структуры топочного процесса, может использоваться средний диаметр, определяемый по соотношению:

(1.18)

где mi и di – массовая доля и средний диаметр частиц i-й фракции.

Одна из задач лабораторной работы состоит в исследовании влияния характеристик полидисперсной пыли на значения эквивалентных диаметров частиц монодисперсной пыли, определенные различными способами (dэкв.f, dэкв.R и dэкв.m). Однако обоснованность выбора одного из них для проведения конкретных исследований проверяется по степени адекватности полученных при моделировании результатов опытным данным.

  1.  Задачи работы:
  2. определение удельной поверхности полидисперсной пыли fп исходя из ее представления в виде совокупности шарообразных монодисперсных фракций nф и определение минимального числа этих фракций nф.min, поверхность которых с заданной точностью соответствует найденной величине fп.
  3. установление характера и степени влияния коэффициента полидисперсностиn на величину удельной поверхности пыли при представлении ее в виде совокупностиnф.min фракций и монодисперсной среды с диаметром частицdэкв.0, а такжеdэкв.R и dэкв.m , определённых из условий равенства остатка  и  (где mi и di – массовая доля и средний диаметр частиц i-й фракции).
  4. установление характера и степени влияния остатка на сите R90на величину удельной поверхности пыли при представлении её в виде совокупности nф.min фракций и монодисперсной среды с диаметром частиц dэкв.0иdэкв.m.
  5. сопоставление результатов расчёта величин удельной поверхности пыли для заданного числа фракций , определенных из условия разбиения спектра на фракции по закону геометрической прогрессии (по программе dust©) и арифметической прогрессии (при ручном счете).
  6.  Исходные данные для проведения работы
  7. марка топлива;
  8. тип мельницы;
  9. значения остатков на ситах R90 и R200;
  10. заданное число фракций для ручного счета nф*;
  11. допускаемая погрешность по удельной поверхности пыли e.
  12.  Порядок выполнения работы
  13.  Подготовка данных для проведения расчётных исследований.
    1. По таблицам нормативного метода определяется состав топлива: Wr, Ar, Vdafи.
    2. По зависимостям, данным в пункте 1, вычисляются следующие величины : коэффициент полидисперсностиn по (1.2), коэффициент тонины помола b по (1.3), действительная плотность сухой массы угля (1.7):

Плотность золококсовой частицы:

(1.19)

где

выход летучих на рабочую массу, %.

Теплота сгорания сухой массы топлива:

(1.20)

  1.  Проведение расчётных исследований.
    1.  Первый этап. С использованием программы dust©проводятся вариантные расчёты для следующих значений числа фракций: nф = 10, 20, 80, 100 и 200.

При этом значения следующих величин принять равными:

  1. время протекания процесса τ = 0с;
  2. температура газового потока Тг = 1000К;
  3. концентрация кислорода в газовом потоке О2 = 0.21;
  4. коэффициенты корректировки времени прогрева, начала горения кокса и выгорания кокса – 1.

Результаты этих расчётов сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

nф

10

20

80

100

200

, м2/кг

, м

, м

, м

где  – величина удельной поверхности 1 кг пыли,;

эквивалентный диаметр монодисперсной пыли, определяется по формуле:

(1.21)

Для заданного числа фракций из протокола результатов программы dust© в таблицу 2 выписывают значения размеров частиц d0i и массовых долей фракций

Таблица 2

Величина

1

2

...

, м

...

, кг/кг

...

где .

  1. Обработка результатов 1 этапа расчётных исследований.

Строятся графические зависимости:

,

,

.

.

.

Приняв в качестве величины полной удельной поверхности пыли её значение при, т.е. ,вычисляются погрешности определения удельной поверхности пыли в случае представления её в виде совокупности 10, 20, 80 и 100 фракций:

(1.22)

По заданной точности (ε) с использованием графических зависимостей определяются минимальное число фракций .

Затем по построенным зависимостям вычисляются значения, ,  при .

  1.  Второй этап.Для заданной величины R90 с использованием программы dust© проводятся расчётные исследования по оценке степени достоверности представления полидисперсной пыли в виде монодисперсной с диаметрами частиц, рассчитанными по остатку на сите R(d)=0.5, по массовым долям фракций и по эквивалентной удельной поверхности пыли при различных коэффициентах полидисперсностиn.

Для этого по типу мельницы, приведенному в задании, и материалам «Общих положений», находится диапазон изменения коэффициента полидисперсности[nmin, nmax] и вычисляются его узловые значения, для которых в дальнейшем выполняются расчеты:

(1.23)

Затем для найденных значений выполняют расчёты с использованием программы dust©с фиксацией в таблице 3 величин и , вычисленных описанными выше способами. Кроме того, при n=n1 и n=n5 в таблицу 4 записываются распределения массовых долей по фракциям частиц.

Таблица 3

, м2/кг

, м2/кг

, м2/кг

, м

, м

, м

Таблица 4

Коэффициент полидисперсности

Величина

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

, м

, кг/кг

Коэффициент полидисперсности

Величина

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

, м

, кг/кг

  1. Обработка результатов 2 этапа исследований.

Для каждого способа представления пыли по таблице 3 строятся графические зависимости удельной площади пыли от коэффициента полидисперсности:

По таблице 4 строятся графики распределений массы по фракциям частиц для двух значений коэффициента полидисперсностии .

  1.  Третий этап.Для заданной величины коэффициента полидисперсностиn с использованием программы dust© проводятся расчётные исследования по оценке степени достоверности представления полидисперсной пыли в виде монодисперсной с диаметрами частиц, рассчитанными по массовым долям фракций и по эквивалентной удельной поверхности пыли при различных значениях остатка на сите R90.

Для этого вычисляются узловые значенияостатка на сите R90, для которых в дальнейшем выполняются расчеты:

(1.24)

Затем для найденных значений выполняют расчёты с использованием программы dust©с фиксацией в таблице 3 величин и , вычисленных описанными выше способами. Кроме того, при и  в таблицу 4 записываются распределения массовых долей по фракциям частиц.

Таблица 5

, м2/кг

, м2/кг

, м

, м

Таблица 6

Остаток на сите

Величина

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

, м

, кг/кг

Остаток на сите

Величина

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

, м

, кг/кг

  1. Обработка результатов 2 этапа исследований.

Для каждого способа представления пыли по таблице 3 строятся графические зависимости удельной площади пыли от коэффициента полидисперсности:

По таблице 4 строятся графики распределений массы по фракциям частиц для двух значений остатков на сите.и .

  1.  Четвёртый этап.Непрерывный спектр размеров частиц полидисперсной пыли разделяется на фракции по закону арифметической прогрессии. Минимальный размер частиц принимается равным нулю, а максимальный – определяется из закона Розина-Раммлера в соответствии с заданной погрешностью eR=0.001, равной массовой долеотбрасываемого «хвоста» фракционного распределения:

(1.25)

Диапазон размеров частиц одинаков для всех фракций и вычисляется по формуле:

(1.26)

Минимальный, максимальный и средний размеры частиц для i-ой фракции рассчитываются по формулам

,

(1.27)

,

(1.28)

(1.29)

Массовая доля i-ой фракции определяется как разность остатков на ситах с размерами ячеек, равными граничным размерам частиц данной фракции:

,

(1.30)

, гдеx=dimin, dimax

(1.31)

Поверхность частицi-ой фракции рассчитывается как произведение поверхности одиночной частицы на количество частиц:

(1.32)

В таблицу 5 записываются значения среднего размера частиц, массовой доли и поверхности частиц для каждой фракции.

Таблица 5

Величина

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

, м

, кг/кг

, м2/кг

После этого общая поверхность частицfS вычисляется суммированием по всем фракциям и сопоставляется с результатом расчета по программе dust© (величина ) при nф=nф*.

Заключение

На базе обработки полученных результатов, в соответствии с поставленными задачами, делаются выводы по работе.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55054. ПОСЛІДОВНОСТІ. АРИФМЕТИЧНА ПРОГРЕСІЯ 161.5 KB
  Запишіть послідовність з семи чисел перший член якої дорівнює 3 а кожен наступний на 4 більший за попередній. Запишіть послідовність з восьми чисел перший член якої дорівнює 8 а кожен наступний удвічі менший.
55056. Урок розвитку зв’язного мовлення 46 KB
  1 ir – mil: Good morning Good morning Wht cn I do for you I’m sending letter nd wnt my mother to receive it quickly. Good bye. Good bye 2 Prcels: Good morning Good morning Wht do you...
55057. Зображення постаті людини. Образ літературного героя 815.5 KB
  Мета уроку: Сформувати уявлення про пропорції постаті людини; навчити учнів аналізувати та в залежності від віку зображати фігуру людини. Обладнання уроку: музичні...
55058. Посвящение в первоклассники 54 KB
  Донецк Посвящение в первоклассники Первоклассники торжественно заходят в зал под мелодию Школьный корабль Ведущий 1. Наши первоклассники Ведущий 1. Позвольте праздник Посвящение в первоклассники считать открытым Ведущий 2. Дорогие первоклассники Чуть больше месяца назад вы пришли в нашу школу не зная её правил и законов.
55059. Посвята в старшокласники 87 KB
  Шановні радіослухачі У зв’язку з проведенням традиційного свята Посвята в старшокласники до нас прибув почесний гість сам Папа Римський Бенедикт Шістнадцятий. На сцені з’являються Папа Римський і перекладач. Папа Римський. Доброго дня шановні пані та панове Папа римський.
55060. Природно – ресурсний потенціал Полтавської області 55 KB
  Анотація: Розробка уроку для 9 класу, мета якого – визначити особливості географічного положення Полтавської області; розвивати знання про природно – ресурсний потенціал регіону; закріпити вміння і навички працювати з картою і розв’язувати задачі; розвивати аналітичне мислення і творчий підхід до засвоєння матеріалу.
55061. Bасиль Королів-Старий «Потороча хрипка». Що значить бути доброю людиною? 82.5 KB
  Подивилася на нього ще зблизька побачила який вiн наскрiзь мокрий як вiн увесь тремтить iз холоду й нарештi наскiльки вистачило у неї голосу ласкаво промовила: Любий хлопчику Не бiйся мене й скажи чого ти тут шукаєш.– Й вiн заридав. Давно вже вiн не чув щоб хтось озвався до нього ласкавим словом. Вiн ще трохи похлипав й почав розповiдати.
55062. Совершенствование техники выполнения ранее изученных элементов баскетбола 63.5 KB
  Задачи урока: Образовательная ведение мяча по кругу; ведение мяча с изменением направления; передача мяча в парах в движении; ведение мяча два шага бросок в кольцо;...