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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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