Файл: Деринг И.С. Поведение минеральной части твердого топлива в парогенераторах пособие по курсу Парогенераторы.pdf

Рис. 2-Ѵ. Изменение удельного количества отложений от скорости газов:

удельные отложения при tCT= 350°C; ІІ«а» — удельные отложения по фронтальной стороне этих труб; 11«б» — то . же по тыльной сто­

роне.

ускоряется процесс закрепления осевших частиц летучей зо­ лы при повышении температуры стенки. Влияние этого про­ цесса превалирует над влиянием сил термофореза. Что ка­ сается изменения распределения количества загрязнений между фронтальной и тыльной сторонами трубы, то удель­ ное количество фронтальных (кривые І«я» и ІІ«а») и тыльных

77

отложений (кривые I «б» и II «б»), при низкой и высокой температурах стенки трубы .соответственно уменьшается с увеличением скорости газового потока. При малой скорости газов количество отложений с фронта и тыла трубы вырав­ нивается. Увеличение скорости газового потока уменьшает количество удельных отложений в основном с фронталь­ ной стороны трубы. На тыльные отложения скорость газо­ вого потока влияет значительно слабее.

Эоловые отложения на поверхностях нагрева ухудшают процесс теплообмена. Причем существенное влияние на про­ цесс теплообмена оказывает не только толщина слоя, но и его теплопроводность, которая, в свою очередь, зависит от химического состава отложений, размера и пористости ча­ стиц, плотности их «укладки». Все эти факторы учитываются в коэффициенте загрязнения, уменьшить который мы стре­ мимся. Поэтому в дальнейшем рассматривается влияние раз­ личных факторов на коэффициент загрязнения, определен­ ный по опубликованной ранее методике [ 1 2 ].

Испытания разбиты на две группы [11]. В первой груп­ пе (температура газов не выше 900° С и температура стенки трубы 320° С) вторичные (гребневидные) отложения не воз­ никали. Результаты представлены графически на рис. 3-Ѵ кривыми 1 , 2 и 3; скорость газового потока при этом была ра­ вна 7,11 и 33 м/сек соответственно.

Во второй группе испытаний, проведенных при более вы­ соких температурах стенки и газов, гребневидные отложения образовывались (рис. 4-Ѵ).

Рис. 3-Ѵ. Изменение коэффициента загрязнения по вре­ мени: I — при скорости газов 7 м/сек: II — при скорости газов 11 м/сек: II — при скорости газов 32 м/сек.

78

о.т

температуре стенки 500° С; IV — при тем­ пературе стенки 550° С.

Загрязнение поверхности нагрева в первой группе ха­ рактеризуется тем, что на всем протяжении образования слоя поверхности нагрева достигали в основном гранулирован­ ные частицы, не обладавшие «липкими» свойствами. Внача­ ле термическое сопротивление слоя росло быстро. Затем, ко­ гда образовавшиеся отложения придали трубе обтекаемую форму, условия закрепления частиц на трубе ухудшились, угол удара летящих частиц о поверхность отложений умень­ шился и при той же силе удара количество сбиваемых ча-

79

Стин увеличилось, приближаясь к количеству частиц оседа­ ющих. Коэффициент загрязнения стремился к некоторой ста­ билизированной величине. Чем больше скорость газов, тем быстрее наступал процесс стабилизации отложений, тем мень­ шей была стабилизированная величина слоя загрязнений. Режим, близкий к стабилизированному, наступал при скоро­

грязнения при скорости газов 33 м/сек была на 30—35% меньше, чем при скорости 7 м/сек [11].

Кривая 1 рис. 4-Ѵ характеризует работу без образования вторичных отложений и аналогична кривой II рис. 3-Ѵ (тем­ пература стенки 320° С, температура газов 900° С). Повыше­ ние температуры газов до 960—1000° С и температуры стен­ ки до 470, 500 и 550° С (кривые II, III и IV соответственно) приводит к образованию вторичных отложений. Чем выше температура стеийи трубы, тем раньше начинается образова­ ние вторичных отложений. Так, при температуре стенки 550° С их образование отмечается через 30 минут (кривая IV). Сни­

необходимое для начала образования вторичных отложений (соответственно: 2 часа и 2 часа 50 мин). Это можно объяс­ нить следующим. Интенсивное образование отложений на­ чинается в тот момент, когда температура наружной поверх­ ности загрязнений достигает «критического» значения, при котором частицы, ударяющиеся о поверхность загрязнения, приобретают «липкие» свойства. При уменьшении темпера­ туры стенки требуется большая толщина отложений, чтобы на поверхности слоя загрязнений возникла «критическая» температура. А для образования большего слоя отложений необходимо большее время.

Кривые (рис. 4-Ѵ) соответствуют скорости газов 11 м/сек. При увеличении скорости газов характер кривых II, III и IV остается тем же, только они несколько сдвигаются вправо. Это значит, что с увеличением скорости газового потока уменьшается скорость образования отложений и требуется большее время для создания термического сопротивления, необходимого для возникновения на поверхности загрязне­ ния «критичеакой» температуры. При определенных значе­ ниях скорости газового потока и температуры стенки «ста­ билизированный» слой отложений уже не в состоянии создать

80

термическое сопротивление, необходимое для возникновения на поверхности загрязнения «критической» температуры.

В этом случае образования гребневидных отложений во­ обще не наблюдается.

Это дает возможность рекомендовать в качестве одного из методов борьбы с образованием гребневидных (вторичных) отложений — увеличение скорости обтекания поверхностей нагрева потоком газов в зоне, опасной с точки зрения обра­ зования вторичных отложений. Скорость обтекания должна быть выбрана такой, чтобы «стабилизированный» коэффици­ ент загрязнения оказался меньше «критического».

Вторичные (гребневидные) отложения растут быстро и равномерно с фронта трубы навстречу потоку газов (рис. 4-Ѵ). Темп роста не замедляется со временем. Эти от­ ложения образуются за счет крупных фракций летучей зо­ лы, выделяющихся под действием сил инерции. Количество отложений с тыльной стороны трубы в период образования гребневидных отложений почти не изменяется.

Из вышеизложенного следует:

1. Увеличение температуры газов приводит к умень­ шению удельного количества отложений даже в условиях отсутствия процессов сульфатизации и спекания. При изме­ нении температуры в топке с 1350° С до 1530° С происходит эквидистантное смещение зависимости в область меньших значений GyA.. Дальнейшее повышение температуры на сме­ щение кривой не влияет. Следовательно, процессы, вызываю­ щие уменьшение количества образующихся отложений, за­

сы спекания и сульфатизации, объясняется это изменением фракционного состава летучей золы с повышением темпера­ туры сжигания.

2. Уменьшение удельного количества отложений на по­ верхностях нагрева, вызванное увеличением скорости газов, •происходит в основном за счет фронтальных отложений.

3.Влияние скорости газового потока на процесс образо­ вания отложений уменьшается с повышением температуры стенки.

4.Величина «стабилизированного» слоя отложений (или

ГЛАВА VI. РОЛЬ СПЕКАНИЯ В ОБРАЗОВАНИИ НАТРУБНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

§ 1. Анализ влияния процесса спекания на образование связанных натрубных отложений

Процессы, протекающие ® золовык отложениях, очень сложны іи разнообразны. В настоящее время большинство исследователей считают, что основной причиной упрочнения слоя отложения является процесс сульфатизации СаО [4, 33, 34, 35 и др.]. Некоторые исследователи придают большое значение влиянию сульфидов на образование плотных отло­ жений [38, 41]. Влияние процессов спекания на упрочнение слоя отложений отмечают как зарубежные [42, 43 и др.], так

иотечественные .ученые.

Взависимости от условий на упрочнение слоя отложений могут оказывать влияние все перечисленные факторы в боль­ шей либо .меньшей степени. Однако влиянию процесса спе­ кания до последнего времени уделялось недостаточно вни­ мания.

Наиболее детально процессы спекания исследованы ме­ таллургами. В настоящее время известно не менее десяти теорий процесса спекания, но ни одна из них до конца не доказана [6 , 28, 180, 181 и др.]. В практике различают спе­ кание в твердой фазе и жидкостное спекание.

Спекание в твердой фазе происходит при сравнительно! низкой температуре, обеспечивающей отсутствие плавления отдельных компонентов золы или их эвтектиік. Спекание в твердой фазе происходит, в основном, за счет диффузии вещества. Все то, что усиливает подвижность молекул, уско­ ряет и процесс спекания (повышение температуры, рекри­ сталлизацию, процессы восстановления и др.). Сильное вли­ яние на процесс спекания оказывает газовая физа.. Так, уста­