Основные технологические характеристики водотопливных суспензий

До настоящего времени топливная политика в теплоэнергетике строилась исходя из минимизации издержек при использовании топлива и повышении его качества и удобства использования. При дороговизне газа и мазута на рынке должно появиться топливо с высокими экологическими показателями, которое, с одной стороны, позволит уменьшить издержки при его приобретении, а с другой – при минимальных капитальных затратах у потребителя [5].

Как показывает опыт России и многих других стран мира, таким топливом может быть водонаполненное угольное топливо, в отечественной литературе чаще носящее название водоугольное топливо (ВУТ) или водоугольные суспензии (ВУС).

Водоугольная суспензия – это равномерная смесь мелких частиц угля с водой, обладающая свойством текучести, достаточным для распыливания её в форсунках для жидкого топлива при организации топочного процесса. В этом случае ВУС называют водоугольным топливом (ВУТ). Водоугольная суспензия никогда не окисляется, её топливная характеристика постоянная. Минимальная теплота сгорания ВУТ, при которой оно эффективно сгорает, составляет примерно 1500 ккал/кг. Многочисленные исследования показали, что при использовании ВУТ температура воспламенения капель слабо зависит от выхода летучих исходного угля и в зависимости от марки угя она колеблется в пределах 400 – 500 ˚С, вместо 550 – 1050 ˚С для сухого угля.

При традиционном сжигании рядового угля поверхность топливных частиц изолирована от кислорода подаваемого на сжигание воздуха слоем сорбированных продуктов реакции угля (углекислотой и др.), для десорбции которых и последующего воспламенения требуется высокий температурный уровень.

При сжигании капли водоугольной суспензии она не распадается, а сохраняет свою структуру до полного выгорания углеродистых соединений, при этом зона испарения воды с поверхности распространяется на внутренние слои, где образуется повышенное давление, что приводит к увеличению пористости углеродной матрицы. В результате чистая угольная поверхность после испарения влаги легко вступает в реакцию с кислородом воздуха при более низких значениях температур.

По мнению некоторых исследователей, находящаяся в каплях суспензии вода на стадии воспламенения, испаряясь, играет роль активного промежуточного окислителя и катализатора, за счет чего активизируется реакционная поверхность угольных частиц в капле, что значительно снижает температуру воспламенения топлива.