Файл: Деринг И.С. Поведение минеральной части твердого топлива в парогенераторах пособие по курсу Парогенераторы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 156
Скачиваний: 0
го (табл. 7-ѴІ). Это и (вызывает большую степень их влияния на упрочнение отложений золы березовского угля.
Процесс кристаллизаций способствует связыванию части водорастворимых соединений в сложные, нерастворимые (табл. 7-ѴІ). На связывание Na и К в сложные трудно,воз гоняемые соединения указывают и другие авторы [270, 271]. Следовательно, процессы предварительной кристаллизации пробы уменьшают ее активность не только вследствие уве личения кристаллической фазы, но и за счет уменьшения со держания водорастворимых соединений.
С увеличением времени выдержки в муфельной печи проч ность образцов вначале резко увеличивается, затем скорость роста прочности снижается [277]. Б. Н. Кирпичниковым и В. М. Хмыровым получен аналогичный характер зависимости для частиц,'размер которых превышал 5 микрон.
§ 6. Влияние температурного уровня в топке на прочность спекания узких фракций летучей золы, полученной при сжигании назаровских и березовских углей
На одном и том же промышленном котлоагрегате прак тически невозможно изменять в широких пределах темпера туру в топочной ка'мере. При сравнении результатов сжига ния одной и той же марки топлив в разных агрегатах с раз личной температурой в тапке выявлено, что на свойства ле тучей золы оказывают значительное .влияние конструктивные особенности топочных устройств. Поэтому эксперименты бы ли проведены на огневом стенде. Сжигали назаровский и березовский угли. Максимальная температура в ядре факела варьировалась от 1230 до 1640° С, а при сжигании назаровского — от 1350 до 1550° С. Исследовалась фракция летучей золы от 5 до 10 микрон. Результаты показали (рис. 9-ѴІ и 10-ѴІ), что с повышением температуры сжигания прочность спекания возрастала как при сжигании березовского, так и назаровского угля. Увеличение температуры спекания вызы вало почти эквидистантное смещение кривых в область больших прочностей.
Следует отметить, что аналогичный характер зависимости спекания от температуры предварительной обработки был получен Э. П. Диком, И. Я- Залкиндом, Ю. Я. Кусковой при изучении кристаллизационной способности золы назаровоко-
го угля, прокаленной при температурах |
1 0 0 0 , 1 2 0 0 и |
1400'° С [37]. |
|
109
Р $ ІО'1
50
25
20
15
10
5
1200 |
ІіОО |
1400 |
1500 |
1600 |
t,TeC |
Рис. 9-VI. Зависимость прочности спекания
(Р) от температуры сжигания (tT). Уголь березовский, фракция 5— 10 микрон.
I — температура спекания 850° С; II — тем пература спекания 900° С; III — температу ра спекания 950° С.
Полученные результаты можно объяснить изменением хи мического состава летучей золы. Однако температура сжи гания влияет на химический состав летучей золы очень не значительно. С увеличением температуры сжигания несколь ко уменьшается .содержание окиси кальция и увеличивается— окиси кремния. Столь незначительные сдвиги не могут явить ся причиной изменения прочности спекания. Увеличение тем пературы сжигания сопровождается значительным обогаще нием мелких фракций (0—5 микрон) щелочными соединения ми как при сжигании назаровских, так и березовских углей. Однако количество водорастворимых соединений во фракции б— 1 0 микрон почти не изменяется при изменении температу ры сжигания (рис. 11-ѴІ и 12-ѴІ). Если судить по содержа нию водорастворимых соединений, то прочность спекания^
ПО
Рис. 10-ѴІ. Зависимость прочности спекания
(Р) от температуры сжигания (tT). Уголь назаровский, фракция 5 — 10 микрон.
I — температура спекания 850° С; II — тем пература спекания 900° С; III — температу ра спекания 950° С.
фракции 5—10 микрон «е должна была бы сильно изменять ся с повышением температуры сжитання. Эксперимент пока зал влияние этой температуры.
Третьей возможной причиной упрочнения образцов могло бы явиться спекание в твердой фазе вследствие протекания процессов кристаллизации. Результаты рентгеноструктуріных анализов показали значительное уменьшение содержания кристаллической фазы в летучей золе с повышением темпе ратуры сжигания. Увеличение количества аморфной фазы создает условия для протекания процессов кристаллизации
i l l
Рис. 11-ѴІ. Зависимость содержания легкораство римых соединений (С) от температуры сжигания (tT). Унос березовского угля.
I — фракция 0 —1 микрон; II — фракция 1—5 ми крон; III — фракция 5 — 10 микрон; IV — фрак ция 10—20 микрон; V — фракция 20 —50 микрон.
с%
з
2
1
D
Рис. 12-VI. Зависимость содержания легкораство римых щелочных соединений (С) от максимальной температуры в топке (tT). Унос назаровского угля.
I |
— фракция |
0 — 1 микрон; |
II |
— фракция |
1— |
|
5 |
микрон; III |
— фракция 5 — 10 микрон; |
IV |
— |
||
фракция 10—20 микрон; V |
— |
фракция |
20—50 |
|||
|
|
микрон. |
|
|
|
|
112
Рис. 13-VI. Зависимость прочности спекания
(Р)от содержания свободной окиси кальция (СаОсвоо.)- Унос назаровского угля:
I — температура спекания 850° С; И — тем пература спекания 900° С; III — температу ра спекания 950° С.
в эоловых отложениях, аѴследовательно, и увеличивает склонность золы к спеканию.
И наконец, четвертый фактор, который может повлиять на прочность спекания, — содержание в золе свободной оки си кальция. Исследования Барнхарта и Вильямса [40] го ворят о том, что присутствие свободной окиси кальция за медляет протекание процессов твердофазового, спекания.
Прочность спекания на базе соединений щелочных ме таллов можно значительно снизить присадкой окиси каль ция [ПО]. Эти сведения подтвердили и эстонские ученые. Нами также замечена взаимосвязь прочности спекания проб
летучей золы с содержанием свободной окиои кальция (рис. 13-ѴІ и 14-ѴІ).
Таким образом, установлено, что причина возрастания прочности спекания монофракции уносов березовского и на заровского углей при увеличении температуры в топке за ключается либо в увеличении содержания аморфной фазы, либо в уменьшении содержания свободной окиси кальция.
8. Заказ 84 |
113 |
Рис. 14-ѴІ. Зависимость прочности спекания
(Р) от содержания свободной окиси кальция (СаОсвоо.). Унос березовского угля:
I — температура спекания 850° С; II — тем пература спекания 900° С; III — температу ра спекания 950° С.
§7. О возможности прогнозирования склонности
кобразованию прочносвязанных первичных отложений
на основании исследования спекаемости летучей золы
Спекание частиц летучей золы может явиться одной из основных причин упрочнения первичного слоя золовых от ложений. Так-, исследованиями американских ученых пока зано, что с повышением прочности спекания склонность к об разованию прочносвязанных отложений увеличивается [281]- Кесслером предложен параметр R:
114
n _ (F e20 3 |
CaO MgO |
-1- Na20 |
-1- KoO) |
ЛІ ^ |
K |
SlU2 + A12U3 |
+ T1U2 |
= |
Na2U- |
Он считал, что этот параметр, с увеличением которого проч ность спекания в его исследованиях возрастала, может быть использован для «прогнозирования» шлакующих свойств топ лива. Нами проведены исследования, направленные на про верку применимости этого параметра для характеристики за грязняющих свойств углей Советского Союза.
Для сравнительного анализа были использованы уносы, отобранные изокинетично из газоходов промышленных паро генераторов, в которых сжигали гусино-озерский (Улан-Удэн ская ТЭЦ, котел БКЗ-220) и назаровский (Назаровская ГРЭС, котел ПК-38), угли, а также уносы, полученные при сжигании назаровского и березовского углей на огневом стен де КИИ. Известно, что березовские угли в промышленных парогенераторах не сжигались. Поведение же летучей золы назаровского угля в газоходах промышленных парогенера торов достаточно хорошо изучено. Поэтому березовокий и назаровский угли были сожжены в экспериментальном ог невом стенде при одинаковых условиях. Для сравнения по лучена зола при сжигании назаровского угля в промышлен ных парогенераторах. Унос гусино-озерского угля взят но той причине, что при сжигании этого угля на конвективных по верхностях нагрева прочносвязанных отложений не обра зуется. Поэтому летучая зола этого угля является хорошим материалом для сравнения с летучей золой угля назаровско го. С целью исключения влияния размера частиц была взя та узкая фракция (от 5 до 10 микрон), выделенная из проб летучей золы методом воздушной классификации. Химиче ский состав этих проб .представлен в табл. 12-ѴІ. Спекание проб производилось в воздушной среде по методике, опи санной ранее (§ 2 этой главы).
На рис. 15ДП представлена зависимость прочностных характеристик проб от температуры спекания. Сравнивая прочность спекания проб уносов, отобранных из промышлен ных парогенераторов, видим, что летучая зола, полученная при сжигании назаровского угля (кривая I) спекается проч нее, чем гусино-озерского (кривая II), что соответствует склонности этих углей к образованию прочносвязанных от ложений (при сжигании их ,в. парогенераторах).
При сжигании назаровского угля на экспериментальном стенде получена летучая зола, обладающая значительно мень-
8* |
1 1 5 |
Рис. 15-ѴІ. Зависимость прочности образцов от темпера туры спекания (фракция 5 —10 микрон):
I.— унос назаровского угля;
II — унос гусино-озерского угля (промышленные котлы); III — унос назаровского угля;
IV -- унос березовокого угля (огневой стенд КПИ).
шей прочностью спекания (кривая III), чем летучая зола из промышленного парогенератора. Это можно объяснить как различными условиями сжигания, так и разным химическим составом. Из табл. 8 -ѴІ видно, что в золе назаровского угля, сжигавшегося в огневом стенде, содержалось СаО в 1,5 ра за больше, чем в угле, который использовали в промышлен ном парогенераторе. Этим, по' нашему мнению, и объясня ется различие в прочности спекания.
116
Сравнение прочности опекамия летучей золы назаровского и березовского углей, сжигавшихся в одном огневом стенде (при температуре 1350—1360°С), показало значи тельно меньшую прочность спекания у летучей золы березовского угля (кривая IV).
Если принимать во внимание только процессы спекания (без учета процессов сульфатизации), то летучая зола березовского угля должна обладать очень малой склонностью к образованию прочносвязанных отложений.
Для иоследовашых нами углей был подсчитан параметр Кесслера (R). Расчеты показали (табл. 8 -ѴІ), что увеличе ние этого .параметра не на всем диапазоне сопровождается увеличением прочности спекания. Так, параметр R имел мак симальное значение для летучей золы березовского угля, а прочность спекания у этой золы наименьшая, соизмеримая с прочностью спекания летучей золы гусино-озерСкого угля.
Исследования показали, что прочность спекания узкой фракции летучей золы отражает склонность к упрочнению натрубных отложений и может явиться одним из элементов общей зависимости, характеризующей агрессивность летучей золы.
Вы в о д ы
1.Процесс спекания, наряду с процессом сульфатизации, может играть значительную роль в упрочнении отложений, а
также в образовании прочной связи |
натрубных отложений |
с оксидной пленкой трубы. Скорость |
образования прочного |
подслоя, крепко связанного с оксидной пленкой трубы, в зна чительной степени может определяться наличием в летучей золе мелких частиц магнетита.
2. Закрепление частиц магнетита на оксидной пленке тру бы следует ожидать при температуре стенки 500° С и выше.
3.Для выходной ступени пароперегревателя с температу рой стенки, близкой к 600° С, время, необходимое для за крепления на ней частиц магнетита, исчисляется десятками минут.
4.С температуры поверхности 700° С и выше начинается закрепление на ней частиц, несущих на своей поверхности пленку из K2SO4. Особенно резкое увеличение числа закреп-
11.7