Численное моделирование параметров субмикронных частиц, образующихся при сжигании углей
Вероятным механизмом образования экологически опасных субмикронных частиц при сжигании углей считается объемная конденсация паров веществ, выделяющихся из минеральной части углей в процессе горения. Дополнительным негативным фактором, связанным с образованием частиц при сжигании углей, является то, что на их поверхности могут конденсироваться некоторые токсичные микроэлементы, содержащиеся в углях. Для организации процесса улавливания, который позволит снизить выброс субмикронных частиц в атмосферу при сжигании углей, требуется информация о параметрах образующихся при горении конденсационных аэрозолей. Необходимые данные, в частности о концентрации частиц и их распределении по размерам, могут быть получены на основе численного моделирования процесса объемной конденсации. В данной работе предложена конденсационная модель образования субмикронных частиц сульфата калия и натрия при сжигании углей. Модель базируется на применении комплексного подхода: термодинамического и кинетического – к описанию процесса объемной конденсации в продуктах сгорания углей. Использовано допущение, что образование алюмосиликатов калия и натрия в объеме горящей угольной частицы “замораживается” после прекращения горения и снижения температуры частицы; часть калия и натрия в составе алюмосиликатов удаляется из продуктов сгорания со шлаком и летучей золой; другая часть, не вошедшая в алюмосиликаты, остается в газовой фазе и с понижением температуры образует сульфатный конденсационный аэрозоль. С использованием компьютерной реализации предложенной модели проведено численное моделирование объемной конденсации паров сульфата калия в продуктах сгорания углей при их охлаждении в технологическом тракте. Получены данные по концентрации и распределению по размерам образующихся частиц. Проведено сопоставление расчетных и экспериментальных данных по фракционному составу частиц.