ВВЕДЕНИЕ ........................................................ 5 Глава 1 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ФАКЕЛА ............................. 12 1.1. Эффективность низкотемпературной плазмы в процессе воспламенения топлив ..................................... - 1.2. Способы инициирования и повышения активности горения углей ................................................... 15 1.3. Термодинамический анализ процесса термохимической подготовки топлив к сжиганию ............................ 23 1.3.1. Основы системы термодинамических расчетов АСТРА-3 .... - 1.3.2. Модифицированный программный комплекс АСТРА-3 ....... 31 1.3.3. Методика определения исходного химического состава термодинамической системы ........................... 32 1.3.4. Методика определения удельных энергозатрат и электрической мощности плазмотрона ................ 34 1.3.5. Расчет термохимической подготовки энергетических углей к сжиганию .................................... 38 1.4. Кинетическая модель и результаты расчета плазменного воспламенения углей ..................................... 40 Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАЗМЕННОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ УГЛЕЙ 49 2.1. Результаты исследований воспламенения пылеугольной аэросмеси на лабораторных стендах ........................ - 2.2. Результаты испытаний плазменного воспламенения углей на опытно-промышленных стендах .......................... 60 2.2.1. Высокореакционные угли .............................. 62 2.2.2. Тощие угли .......................................... 67 2.2.3. Антрациты ........................................... 72 Глава 3 ПЛАЗМЕННАЯ РАСТОПКА КОТЛОАГРЕГАТОВ ............................. 76 3.1. Характеристика системы плазменного воспламенения ......... - 3.2. Турбулентные горелки .................................... 80 3.3. Щелевые горелки - пылесистема с промбункером ............ 86 3.4. Плоскофакельные горелки - пылесистема с прямым вдуванием пыли .......................................... 89 3.5. Плазменно-угольная стабилизация выхода жидкого шлака .... 93 3.6. Плазменное воспламенение мазутного факела ............... 96 Глава 4 МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПЛАЗМОТРОН ДЛЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА ......................................... 102 4.1. Многоэлектродные плазменные системы .................... 103 4.1.1. Многоструйные устройства ........................... 105 4.1.2. Многодуговые устройства ............................ 107 4.2. Экспериментальное исследование многофазной высоковольтной слаботочной дуги переменного тока в потоке воздуха ....................................... 110 4.2.1. Многоэлектродный высоковольтный генератор плазмы ... 111 4.2.2. Экспериментальная установка ........................ 114 4.2.3. Выбор геометрических параметров генератора плазмы .. 115 4.2.4. Основные характеристики высоковольтной слаботочной дуги ............................................... 117 4.2.5. Оценка температуры дуги ............................ 125 4.3. Модель динамики слаботочных разрядов в газодинамических и магнитных полях ..................... 127 4.3.1. Физическая модель и основные уравнения ............. 128 4.3.2. Эволюция формы дуги в поперечном потоке газа ....... 138 4.3.3. Динамика разрядов во внешних магнитных полях ....... 147 4.4. Моделирование воспламенения угольных частиц высоковольтной дугой ................................... 157 4.4.1. Плазменные эффекты при инициировании горения ........ - 4.4.2. Численный анализ воспламенения пылевидного угля в потоке воздуха с высоковольтной дугой ............ 159 4.5. Высоковольтный плазмотрон для воспламенения пылеугольного топлива .................................. 170 4.5.1. Оптимизация высоковольтного плазменного устройства 171 4.5.2. Испытания и опытно-промышленная проверка высоковольтных плазменных устройств для воспламенения угля ................................. 174 Глава 5 ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПЛАЗМЫ (ПЛАЗМОТРОНЫ) ................ 179 5.1. Общие сведения о линейных плазмотронах .................. - 5.2. Электрофизические процессы в плазмотронах линейной схемы .................................................. 183 5.3. Классификация плазмотронов линейной схемы .............. 191 5.4. Плазмотрон линейно-коаксиальной схемы .................. 195 5.5. Двухкамерный плазмотрон для воспламенения углей ........ 198 5.6. Ресурс работы электродов ............................... 200 5.6.1. Тепловые потоки в электроды через опорные пятна дуги ............................................... 202 5.6.2. Эрозия термокатодов ................................ 210 5.6.3. Удельная эрозия термохимических катодов ............ 216 5.6.4. Влияние скорости перемещения приэлектродных участков дуги на значение удельной эрозии цилиндрических медных электродов ................... 218 5.6.5. О некоторых механизмах, способствующих разрушению электродов ......................................... 221 5.6.6. Эрозия медных анодов ............................... 223 5.6.7. Роль кислорода ..................................... 225 Глава 6 ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ МНОГОДУГОВЫХ УСТРОЙСТВ ...................... 228 6.1. Особенности электропитания многодуговой установки ....... - 6.1.1. Основные положения .................................. - 6.1.2. Математическая модель базовой нагрузки ............. 231 6.2. Системы электропитания с распределительной сетью переменного тока ....................................... 236 6.2.1. СЭП с балластными сопротивлениями .................. 236 6.2.2. Безбалластные СЭП .................................. 239 6.3. Системы электропитания с распределительной сетью постоянного тока ....................................... 242 6.3.1. СЭП с токозадающим активным балластом ............... - 6.3.2. СЭП с токозадающим широтно-импульсным регулятором .. 243 6.3.3. СЭП с токозадающим частотно-импульсным регулятором 245 6.4. Система электропитания с распределительной сетью импульсного тока ....................................... 247 6.4.1. Структуры СЭП и тиристорного регулятора ............. - 6.4.2. Основные электромагнитные явления в СЭП ............ 258 6.4.3. Трехпроводная СЭП с общей группой диодов ........... 261 6.4.4. Трехпроводная СЭП с квазиобщей группой диодов ...... 262 6.4.5. Трехпроводная СЭП с общей группой тиристоров ....... 264 6.4.6. Шестипроводная СЭП на базе нулевой схемы ........... 268 6.4.7. СЭП с общим выпрямителем ........................... 269 6.4.8. Принципы инвариантного управления .................. 271 6.4.9. Источники питания серии СТВ и ТПЧ-500 .............. 274 Глава 7 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАМЕНЫ МАЗУТНОЙ РАСТОПКИ ПЫЛЕУГОЛЬНЫХ КОТЛОВ НА ПЛАЗМЕННУЮ .......................................... 276 7.1. Тенденции изменения структуры мирового топливно- энергетического баланса ................................. — 7.2. Методические оценки эффективности безмазутной растопки котлов ................................................. 278 7.3. Новые требования к методике оценки эффективности инвестиций ............................................. 280 7.4. Экономическая эффективность применения системы плазменного воспламенения углей ........................ 282 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 287