им тиском. Це визначається властивостями сланцю.
Киплячий шар - це плаваюча (витающая) система дрібних твердих частинок в газовому потоці, внутрішній рух якої схоже зі властивостями рідини, виникає т.зв. псевдозрідженому шар.
Шар твердих частинок перетворюється в гравітаційному полі в киплячий в тому випадку, якщо динамічний тиск на частинки газового потоку, який проходить через шар, врівноважується силою тяжіння. Якщо направити в шар золових частинок, температура якого дорівнює як мінімум температурі займання палива, тонкого помелу паливо, то воно буде стійко горіти без необхідності збільшення температури. Тому горіння палива в киплячому шарі відноситься до низькотемпературної технології спалювання палива.
У разі палива з низьким вмістом мінеральної частини матеріалом киплячого шару служить звичайний пісок. Сланець - паливо, що містить большoе кількість мінералів, тому зола сланцю виконує роль киплячого шару.
Особливість цікрулірующего киплячого шару полягає в тому, що гази горіння виходять з топки разом з частинками золи направляються в сепаратор, де частки золи відокремлюються від газів і знову направляються в топку. Таким способом створюється циркуляційний контур твердої фази, в якому підтримується рівновага між подається в топку паливом і циркулюючої золою, що забезпечується безперервним видаленням частинок з сепаратора і золи з дна топки.
Основна частина топки киплячого шару - це топкова камера з гратами розподілу повітря, де дрібне паливо направляють або в безпосередньо киплячий на решітці шар, або в обсяг близько киплячого шару, туди ж соплами з великою швидкістю подається вторинне повітря. Стіна топкової камери екранована поверхнею теплообміну, існує можливість додаткового використання обсягу топкової камери у вигляді розміщення там обширної ширмового поверхні нагрівання. Горіння палива, виділення теплоти горіння, процеси в мінеральній частині і освіту золи відбуваються як у шарі, так і в надслойном обсязі і частково можуть продовжуватися і після виходу з топки.
У циркулюючому киплячому шарі концентрація палива низька (близько 0,5 - 2%), тому теплота горіння вивільняється розподілений по всьому об'єму топки, це врівноважує сприймане поверхнями нагріву тепло і з цієї причини в топці не виникає високотемпературних зон і тому відсутня потреба раполагать в шарі додаткову поверхню нагрівання.
Топку з циркулюючим киплячим шаром в даний час обладнають повітря-киплячий шар теплообмінником, який встановлений у зворотному потоці частинок золи з сепаратора, і особливістю якого є інтенсивна тепловіддача від киплячого шару до розташованої там поверхні нагрівання.
Малюнок 9 -Котел з циркулюючим киплячим шаром зі внутрітопочним сепаратором,
При спалюванні сланцю в киплячому шарі сірку повністю пов'язують із золою і тому двоокису сірки у вихідних газах практично немає. Таким чином, для зв'язування сірки не потрібно ні абсорбент додавати в паливо, ні чистити гази, що йдуть від двоокису сірки. Це пояснюється високим мольному співвідношенні Са/S і тим, що при термічному розкладанні карбонатних мінералів утворюється вільна вапно, яка є активним сполучною сірки. Це є серйозною перевагою технології спалювання сланцю в киплячому шарі. При цій технології спалювання проявляються значні її відмінності від пилоподібної технології спалювання: 1. в температурі в топці, 2. у фракційному складі частинок золи в газоходах за топкою.
Дуже перспективним вважається спалювання твердого палива в киплячому шарі під надлишковим тиском. Перевага цієї технології виражається в тому, що енергію газів горіння можна повністю перетворити в корисну роботу в газовій турбіні і кінцевим результатом є скачкоообразное збільшення к.к.д. теплосилової установки. У таких установках з двома турбінами (паровий і газової) знаходить застосування термодинамічний бінарний цикл. Технологія спалювання твердого палива в киплячому шарі під тиском вже знайшла значне застосування в декількох країнах.
Технологія спалювання сланцю в киплячому шарі під тиском поки відсутня, але можливості її застосування і пов'язані з цим явища були досліджені на лабораторних установках і пілотній установці класического киплячого шару тепловою потужністю 1МW. Результати дозволяють зробити висновок, що спалювання в киплячому шарі під тиском підходить для спалювання сланцю. Особливо важливим при цьому є та обставина, що при спалюванні сланцю з високим карбонатним вмістом карбонатні мінерали не розкладаються через високий протитиску вуглекислого газу СО 2 і тому при спалюванні сланцю значно зростає кількість виділяється теплоти горіння і знижується емісія (викиди) СО 2 в оркужающую середовище. І також зола пов'язує практично повністю сірку.
