Экспериментальные исследования. 
Исследование водоугольного топлива из бурых углей

Перед подачей на сжигание были проведены гидравлические испытания суспензии на установке.

Испытательный контур состоял из участков труб с различными диаметрами (36, 52 и 81 мм), с установленной на них измерительной аппаратурой. Пробы отбирались через каждый час в течение шести часов на каждой трубе. Определялись структурная вязкость и содержание твердой фазы в ВУС. Анализ полученных данных показал, что изменений в значениях содержания твердой фазы в ВУС в процессе проведения испытаний не произошло (44,6% в начале и в конце эксперимента). Значения структурной вязкости снизились с 0,67 до 0,48 Па.с.

На трубе диаметром 81 мм были проведены испытания на стабильность. Суспензию оставили в трубе в статических условиях. Через 10 сут. был осуществлен повторный запуск установки. Результаты показали, что необходимое для пуска давление увеличилось в 1,6 раза по сравнению с начальным.

В результате проведенных испытаний установлено, что при транспортировании ВУС потери давления на 1 км при скорости течения 1 м/с составят от 0,21 до 0,13 МПа при диаметре труб от 81 до 1000 мм соответственно.

После проведенных гидравлических испытаний ВУС была сожжена в топочной камере, специально смонтированной для этого. Сначала было организовано горение мазута. Через 15 мин после начала горения мазута температура стенки верхней части топочной камеры достигла 920 ОС. Затем на сжигание была подана суспензия. Воспламенение ВУС произошло сразу же, и совместное горение суспензии и мазута продолжалось еще 15 мин. Затем подача мазута была отключена. Устойчивое горение суспензии продолжалось в течение 30 мин. Измерения показали, что температура газов на расстоянии от сопла 0,5 и 0,9 м составила соответственно 940 и 990 ОС. Несовершенство топочной камеры не позволило получить более детальные характеристики процесса сжигания ВУС.

Проведенные исследования показали, что ВУС на основе бурых углей Березовского разреза может быть получена, транпортирована и сожжена при соответствующем техническом обеспечении, подбор и опробование которого является дальнейшей задачей.

Промышленные испытания В ходе исследовательской работы были проведены промышленные испытания по сжиганию ВУС из угля Бородинского месторождения. Сжигание проводилось в печи обжига цементного завода, которая была оборудована дополнительной суспензионной форсункой. Форсунка была защищена воздушной рубашкой, подаваемой по трубе диаметром 320 мм. Подвод воздуха на форсунку производился из существующей на комбинате воздушной магистрали. В период испытаний давление в системе подачи воздуха поддерживалось на уровне 3 кгс/см2 (0,29 МПа). Расход воздуха составил 2400 нм3/ч, а расход ВУС — 4850 кг/ч.

Подготовленная к сжиганию суспензия имела следующие характеристики:

¦ содержание твердой фазы — 39,8% (по абсолютно сухой массе угля);

¦ структурная вязкость — 0,5 Па. с;

¦ низшая теплота сгорания ВУС — 8296 кДж/кг;

¦ гранулометрический состав: 0−200 мкм — 97%, из них меньше 50 мкм — 70%.

Сжигание ВУС осуществлялось совместно с пылеугольным сжиганием кузнецкого угля. При температуре вторичного воздуха от 450 до 600 ОС воспламенение и горение ВУС происходило в виде «бенгальских огней». Горение осуществлялось на расстоянии 3-х м от среза форсунки. При температуре вторичного воздуха выше 600 ОС горение ВУС происходило в виде мазутоподобного факела, при этом факел «подтягивался» и располагался на расстоянии 0,5 м от среза форсунки.

Было установлено, что нормальное сжигание ВУС совместно с кузнецким пылевидным углем в значительной степени зависит не только от температуры вторичного воздуха, но и от равномерности подачи шихты в печь.

Аналогично было проведено сжигание ВУС, полученных из смеси углей разной степени метаморфизма, в частности, антрацита Листвянского месторождения и бурого березовского угля. Следует отметить, что сжигание композиционных ВУС имеет особенности, которые необходимо исследовать более детально.