Вопрос использования пневматической подачи в топку древесной пыли и опилок для сжигания их факельным способом составил предмет многочисленных дискуссий. Многие специалисты-теплотехники до сих пор считают, что факельный способ сжигания мелких древесных отходов при подаче их в топку пневмотранспортным устройством неприемлем вообще, поскольку количество подводимого при этом воздуха определяется условиями транспортирования топлива по трубам, а не условиями эффективного сжигания его в топочном устройстве.
Расчет пневматической подачи в топку древесной пыли и опилок имеет целью доказать, что возможно обеспечить надежную подачу древесной пыли и опилок в топку пневмотранспортной установкой при обеспечении сжигания их с оптимальными параметрами процесса. В качестве исходных данных приведем рекомендуемые скорости движения воздуха в трубах пневмотранспорта и массовые концентрации аэросмеси.
Массовой концентрацией аэросмеси называют отношение производительности установки к расходу воздуха. Массовая концентрация определяется по формуле
μ = GM/GB (5.1)
где μ - массовая концентрация аэросмеси, кг/кг; GM - производительность установки, кг/с; GB - расход воздуха, кг/с. Для сжигания 1 кг топлива L0 в кг/кг взаимосвязаны следующим уравнением:
α = 1/λL0 (5.2)
Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива (кг/кг) можно подсчитать по формуле
L0 = 0,115СР + 0,342НР -0,0431Ор
где Ср; НР; ОР - содержание на рабочую массу соответственно углерода, водорода и кислорода, %.
Коэффициент избытка воздуха α, массовая концентрация аэросмеси μ и теоретически необходимое количество воздуха с учетом этих зависимостей коэффициент избытка воздуха можно определить по уравнению
α = 1/μ (0,115СР + 0.342НР - 0,043OР) (5.3)
Подсчитанный по этой формуле коэффициент избытка воздуха для различных концентраций аэросмеси показан в виде графиков для различной влажности рабочего топлива. Анализ результатов произведенных расчетов позволяет сделать вывод, что возможный коэффициент избытка воздуха по условиям транспортирования топлива при концентрации μ = 0,3 кг/кг ниже коэффициента избытка воздуха, определяемого из условия минимальных тепловых потерь. Как известно, расчет пневматической подачи в топку древесной пыли и опилок в факеле максимальный коэффициент избытка воздуха по условию минимальной суммы тепловой потери на химическую неполноту сгорания и потери тепла с отходящими газами составляет примерно α = 1,2.
Принимая максимальное значение коэффициента избытка воздуха равным α = 1,2, можно определить зависимость концентрации аэросмеси от влажности топлива по формуле
μ = 1/1,2 (0,115СР + 0.342НР - 0,0431ОР)
Весьма сложный расчет пневматической подачи в топку древесной пыли и опилок при задаче регулирования котельной установки. При решении этой задачи условие поддержания оптимального режима горения противоречит условию необходимости обеспечить потребную скорость воздуха в пневмопроводах при уменьшении расхода воздуха, необходимого для сжигания.
Для обеспечения возможности регулирования,проводят расчет пневматической подачи в топку древесной пыли и опилок, диаметр трубопровода надо вести из условия, что при минимальной теплопроизводительности котлоагрегата скорость воздуха в трубе пневмотранспорта для опилок и пыли должна быть равна 14, а для стружки 17 м/с. При номинальной производительности котлоагрегата скорость воздуха в трубе пневмотранспорта при этом не должна превышать 36 - 38 м/с.