Aby kotel s práškovým ohništěm
spolehlivě najel a začal ve velkém
generovat páru, je nezbytné uhelný
prášek zapálit přídavným palivem.
Zpravidla mazutem, zemním plynem,
lehkými topnými oleji apod.
Přídavná paliva však mají velký
význam i pro následnou stabilizaci
hoření při sníženém výkonu kotle.
Jejich aplikace ovšem prodražuje
výrobu a nezřídka zhoršuje ekologické
parametry zařízení.
Zajímavé substituční řešení představuje
tzv. plazmová technologie.
Zabezpečí nejenom spolehlivý start
kotle a stabilizaci hoření práškového
ohniště. Současně omezuje nedopal
příznivě se promítá do celkové
spotřeby paliva. Implementace plazmové
technologie neklade zvýšené
nároky na konstrukci kotle. Úpravami
projdou pouze hořáky, které
třeba vybavit plazmatrony. Co se
týká jejich energetické náročnosti,
představuje cca 2-3 % z množství
tepelné energie uvolněné v hořáku
působením nízkoteplotní plazmy.
Obsluha plazmové technologie není
náročná na počet pracovníků a lze ji
úspěšně automatizovat.
JE A JAK PRACUJE
NÍZKOTEPLOTNÍ PLAZMA?
nezbytnou mírou zjednodušení
pro krátký novinový článek se
jedná o částečně ionizovaný plyn.
Heterogenní reakce s uhelným práškem
vykazuje 2 fázové stavy – plyn
plazma) a pevnou látku (jako disperzní
prostředí vzduchu a uhelného
prášku).
Plazma působí přímo na uhlí, resp.
aerosměs pohybující se v práškovém
hořáku. Počáteční teplota
osciluje v rozmezí 60-100 0C. Teplota
plazmy na výstupu plazmatronu
mezi 3000 - 4000 K. Při střední rychlosti
výtoku plazmy (cca 200 m.s-1)
při průměru trysek 40-50 mm je
Reynoldsovo číslo 10 000.
Fyzikálně-chemická transformace
heterogenních soustavách (uhelný
prach a okysličovadlo) s plazmovým
zdrojem zahrnuje složité procesy
různých typů, destrukci paliva
výronem těkavých látek, reakce
těkavých látek s okysličovadlem,
ohřev koksového zbytku do teploty
zplyňování i reakce koksového
zbytku s plynnou fází. Při kontaktu
proudu studené aerosměsi vytékající
trysky plazmatronu, se souběžně
nahřívá vzduch a uhelné částice. Do
pásma vzájemného působení proniká
3-5 % aerosměsi. Vzduch v aerosměsi
se zahřívá vlivem plazmového
zdroje. Částice uhlí při rychlosti
ohřevu 103 -104 0C.s-1 dostávají
tepelný šok. Částice energetického
uhlí (do 0,25 mm) se vlivem tepelného
namáhání za 0,01-0,05 s rozpadají
až na 10 úlomků. V důsledku
tzv. tepelného výbuchu částic prudce
vzrůstá povrch rozmezí plynné
a pevné fáze a reakční schopnost
paliva se dynamicky zvětšuje.
Tepelný rozklad uhelných částic
radikálně urychluje výron těkavých
látek. Vznikají velmi jemné částice,
které se za zlomek času ohřívají
na rozkladnou teplotu.
K ČEMU SLOUŽÍ PLAZMATRON?
Generátor nízkoteplotní plazmy
napomáhá k rozkladu uhelného prášku
a k uvolňování hořlavých látek
zahřátých na zápalnou teplotu. Cíl
plazmového rozkladu je zřejmý:
uvolnění hořlavých látek v plynné
formě na úrovni 30 % z celkového
objemu hořlaviny. Hořlavá směs
obsahuje uhlovodíky, oxid uhelnatý
a koksový zbytek. Směs nutno
ohřát na 950-1000 0C, aby v topeništi
došlo k bezpečnému zapálení při
smíchání se studeným sekundárním
vzduchem.
V ČR jsou podobná zařízená
zatím unikátem. Ve světě se nejčastěji
používá plazmatron lineárního
typu. Ke generování nízkoteplotní
plazmy slouží suchý čistý vzduch.
Pokud by obsahoval také vodní nebo
olejové páry, výrazně by to omezilo
životnost elektrod. Výkonová řada
plazmatronů 10-350 kW umožňuje
stavbu práškových hořáků o tepelném
výkonu 1-35 MW (při spalování
uhelného prášku s 10procentním
obsahem prchavky).
Spotřeba tlakového plazmatvorného
vzduchu osciluje v rozmezí 3-50
g.s-1. Požadovaný provoz tlak činí
0,25-0,3 MPa. Hodinová spotřeba
chladicí vody (o provozním tlaku 0,4
MPa a vstupní teplotě 20 °C) činí 8
kg.kW-1 příkonu plazmatronu.
Progresivní plazmová technologie
vykazuje rovněž pozitivní ekologické
efekty. Klesá nejenom celkový
objem zužitkovaného paliva,
ale i emise SOX a NOx. Nedopal se
zmenší až na 1/3 původního stavu. /uai/
