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

118

ГЛАВА VII. О РОЛИ ПРОЦЕССА СУЛЬФАТИЗАЦИИ

ВОБРАЗОВАНИИ НАТРУБНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

§1 . Связывание свободной окиси кальция по длине факела.

Зависимость степени сульфатизации уноса от режима работы топки

Значительную роль в упрочнении натрубных золовых от­ ложений играют процессы сульфатизации окиси кальция [57, 70, 71 и др.]. Наиболее легко сульфатизируется свобод­ ная окись кальция, содержание которой в летучей золе за­ висит от топочного режима. В исходном топливе СаО может находиться в составе солей гу.миновых кислот [235, 236] и при лирогенетическом разложении топлива выделяется в сво­ бодном виде. Известно, что процесс сульфатизации протека­ ет очень быстро в интервале температур 850—1100° С. При более высокой температуре происходит связывание' свобод­ ной окиси кальция в более сложные соединения.

М. С. Шарловекой и А. С. Ривкиным [72] на лаборатор­ ном стенде доказана возможность полного связывания сво­ бодной окиси кальция при высокотемпературном сжигании топлива. Следует отметить, что условия обработки исследу­ емых проб в экспериментальной установке значительно отли­ чались от промышленных.

Исследованиями В. И. Бабия и И. П. Ивановой [61, 62] установлено, что частицы топлива при сгорании нагреваются почти мгновенно до очень высокой температуры. Это долж­ но отразиться не только на изменении минералогического и

зали наличие свободной окиси кальция в летучей золе даже при сравнительно высокой температуре сжигания. Наличие

120

свободной окиси кальция при сжигании назаровского угля в- промышленных котлоагрегатах М. С. Шарловская и А. С. Ривкин объясняют неравномерностью полей темпера­ тур и концентраций. Однако сжигание канеко-ачииоких углей в огневом стенде с вертикальной циклонной топкой с футе­ ровкой значительной толщины из хромо-магнезитового кир­ пича, в которой имелось очень равномерное поле температур (максимальное изменение температуры по высоте топки не превышало 80° С), показало, что окись кальция оставалась в овободном виде в количествах, близких к промышлен­ ным [259].

Причина неполного связывания СаО в сложные соединения при. высокотемпературном сжигании заключается в следую­ щем. При размоле топлива значительная доля его мине­ ральной части выделяется в чистом виде [7]. Поэтому от­ дельные частицы оказываются очень неоднородными по хи­ мическому составу. Наряду с частицами, содержащими по­ вышенное количество Si02, имеются и сильно обогащенные окисью кальция. В них-то и остается СаО несвязанной в сложные соединения из-за нехватки в этой частице окиси кремния, хотя в среднем содержание этих соединений в золе-

.исходного топлива вполне достаточно для полного связыва­ ния СаО.

По результатам работы огневого стенда КПИ было уста­ новлено влияние температуры сжигания и времени на свя­ зывание окиси кальция (при работе на назаровскомугле) [64]. Однако к .полученным данным следует подходить ос­ торожно по следующим причинам. В процессе отбора про­

значительное количество недожога. Даже в процессе «мяг­ кого» озоления при 500° С в муфельной печи образуются кар­ бонаты и, по-видимому, сульфаты. Поэтому, рассматривая приводимые ниже данные, нужно последнее учитывать. При отборе пробы, а также выжигании навески в муфеле,, может уменьшиться количество окиси кальция, связанной в карбонаты и сульфаты, и количество свободной окиси каль­ ция. Наиболее достоверными являются сведения о связыва­ нии окиси кальция в сложные соединения, поскольку ни в процессе отбора, ни в процессе выжигания навески условий для образования сложных силикатов и ферритов не возни­ кало.

121

Для графического представления результатов исследова­ ния была подсчитана доля окиси кальция, связанная в слож­ ные соединения:

СаОСВО(5ОЛ + СаОкарб Ч СаОСуЛЬф

Тт=1550°С — на расстоянии 3 'М от устья горелки.

С повышением температуры сжигания процесс связыва-. ния СаО протекает более полно. При температуре Тт=1350°С в сложные соединения связывалось всего около 40% СаО, я при 1550°С эта величина достигает почти 80%. Остальные 20% состояли, по результатам анализов, из сульфатов, кар­ бонатов и свободной окиси кальция.

Исследованиями Ференса, Бритта и др. установлено, что разложение отдельных карбонатов начинается при 500— 850° С, а при температуре 1000° С оно протекает чрезвычай­ но быстро [223, 224].

При движении с потоком газов в газоходах котла лету­ чая зола сульфатизируется. Этому способствует большая по­ верхность реагирования, содержание окислов серы в продук­ тах сгорания и благоприятные температуры. На рис. 2-ѴІГ представлена зависимость степени сульфатизации летучей зо­ лы (Kso3 %), отобранной на выходе из экспериментального газохода огневого стенда, от температуры сжигания (Тт° С) (подсчитана по методике [79]). Видим, что при повышении температуры сжигания степень сульфатизации летучей золы возрастает и достигает максимума в области 1600—1650° С. Это возрастание объясняется увеличением содержания легкосульфатизирующихся щелочных соединений, а также по­ вышением температуры газов в газоходах, что интенсифици­ ровало протекание процессов сульфатизации. Дальнейшее

122