Nghiên cứu tính toán các thông số của FBC
4.8. Thời gian cháy của trấu
Đây là đại l−ợng quan trọng vì nó ảnh h−ởng trực tiếp đến không gian phản ứng (buồng lò). Nó phụ thuộc ở c−ờng độ phản ứng ở bề mặt hạt, kích th−ớc chiều dài hạt, thành phần hoá học của trấu. Từ thời điểm rơi vào lò hạt trấu trải qua các giai đoạn:
1) Nâng nhiệt và nhiệt phân (tạo khí)
Theo [23] khi truyền nhiệt giữa các hạt có nhiệt độ khác nhau bằng tiếp xúc, nhiệt độ tại tiếp điểm của hai hạt cân bằng trong thời gian rất ngắn ∼1/10s. Nhiên liệu là hợp chất h−ũ cơ, khi bị gia nhiệt nó bị phân huỷ tạo thành các hợp chất các bon có kích th−ớc phân tử nhỏ hơn ở dạng khí. Thời gian gia nhiệt phân phụ thuộc vào c−ờng độ cấp nhiệt cho hạt trấu.
2) Cháy khí
Nhiên liệu khí các bua hiđro chủ yếu gồm C, H2, O2 và N2. Để tạo môi tr−ờng khử phải thực hiện quá trình cháy không hoàn toàn, không d− oxi, song cũng không d− cacbon (để tạo CO), không tạo nên muội than. Tốc độ phản ứng cháy
của khí rất lớn, nên thời gian cháy của khí rất lớn, nếu thời gian cháy khí đ−ợc quyết định bằng thời gian nhiệt phân.
3) Cháy phần than cố định (fĩxed cacbon) τ2
Xét hạt than hình cầu có bán kính r phản ứng cháy với c−ờng độ dòng Jc(kg/m2s). Diện tích bề mặt cầu F = 4.π . r2
Trong thời gian dτ, hạt cầu bị phản ứng giảm kích th−ớc bán kính -dr Khối l−ợng nhiên liệu đã phản ứng dm = Jc.F.dτ
Thể tích nhiên liệu đã phản ứng dV=-F. dr; Mặt khác dm =-ρdV Jc.F. dτ =-ρ.F.dr dτ= -ρ.dr/Jc dτ = (-ρ/ Jc)dr dr J d c t R ) ( 0 0 ρ τ = − ∫ ∫ τ2= ρ.R/ Jc (4.14) Với nhiên liệu dạng bản mỏng có chiều dầy δ thì:
τ2= ρ.δ /( 2.Jc) (4.15)
Các công thức trên chứng tỏ thời gian cháy của hạt nhiên liệu phụ thuộc vào phần lớn nhất trong kích th−ớc nhỏ nhất của hạt.
Thay giá trị ρ = m/ F. δ.
τ2= m/.F.2.Jc (4.16) Tính c−ờng độ cháy của hạt cácbon:
Từ công thức (5.14) Jc = ρ.R/ τ2 (4.17) Thay các giá trị bán kính hạt R = 2,5.10-4 m;
Khối l−ợng riêng của hạt fixed cacbon: ρ = 1200.26,36%
τ2∼ 10s vào (4.17):
Jc = 1200. 26.36%.2,5.10-4/ 10 = 0,00791 kg/m2s; Thay giá trị trên vào (4.15) ta có thời gian cháy:
τ2= ρ.δ/ (2.JC) = 724.20%.8,75.10-5/2.0,00791=0,71s; TW=1180 + 268.103/729 = 1547 0C.
Từ kết quả trên ta thấy tỷ số q/α là đại l−ợng chênh lệch giữa nhiệt độ bề mặt hạt và nhiệt độ môi tr−ờng bên trong lò. Nếu đại l−ợng đó nhỏ, nhiệt độ lớn nhất trong lò nhỏ, giảm đ−ợc tổn thất do cấp nhiệt bức xạ qua khe hở thành lò.