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

Рис. 6-ѴІІ. Зависимость степени сульфатизации натрубных отложений от температуры стенки трубы (назарет­ ский уголь):

I — температура газов 950— 1050° С; II — температу­ ра газов 540—620° С.

жаясь .к температуре стенки трубы. Поэтому и степень суль­ фатизации нижних и верхних слоев отложений различна. Следовательно, можно говорить о какой-то средней темпе­

степени сульфатизации от средней температуры слоя отло­ жений представлена на рис. 7-ѴІІ.

Результаты, полученные при различной температуре га­ зов и стенки, хорошо описываются одной кривой. С увели­ чением средней температуры слоя отложений степень суль­ фатизации растет и достигает максимума при температуре 820—850° С, а затем резко падает. Падение вызвано начи­ нающимся разложением сульфатов.

Характер зависимости согласуется с данными М. С. Шарловской и А. С. Рлвкина [80]. Однако максимум кривой -(рис. 7-ѴІІ) сдвинут в сторону более низких температур, по сравнению с данными М. С. Шарловекой и А. С. Ривкина, примерно на 80ч-100°С.

Это объясняется следующим. В опытах М. С. Шарловекой и А. С. Ривкина все частицы золы находились при одной тем­ пературе. В условиях реального слоя отложений нижние ча­ стицы, прилегающие непосредственно к поверхности нагре­ ва, могут не сульфатизироваться в том случае, если темпе-

130

Рис. 7-ѴІІ. Зависимость степени сульфатизации натрубных отложений от средней температуры слоя.

ратура поверхности нагрева достаточно низка (вне зоны об­ разования сульфатов). Частицы, находящиеся на наружной поверхности слоя отложений, имеют максимальную темпера­ туру слоя. Поэтому при сравнительно низкой средней тем­ пературе слоя отложений в верхней части их может проис­ ходить распад сульфатов.

Величина сдвига максимума кривой по сравнению с за­ кономерностью, полученной Шарловской и Ривкиным, зави­ сит от толщины слоя отложений, их теплопроводности, тем­ пературы газов и стенки.

Из вышеизложенного можно сделать л еще один вывод. Поскольку в летучей золе до ее осаждения на поверхность нагрева СаО полностью связаться в сульфаты и силикаты не успевает, независимо от времени образования слоя отложе­

ний в .нем следует ожидать наличие свободной окиси каль­ ция, если температура стенки настолько низка л.ибо темпе­ ратура наружной поверхности загрязнения настолько вы­ сока, что она выходит за пределы «зоны образования суль­ фатов». При достижении на наружной поверхности загряз­

к уменьшению степени сульфатизации за счет «разбавления», слоя непрооульфатнзнрова.вшнмИ'Ся отложениями.

По этим причинам, во-первых, нельзя рассчитывать на полную сульфатизацию реальных отложений при температу­ рах газов в лабораторных экспериментах М. С. Шарловской и А. С. Ривкина; во-вторых, температура максимальной сульфатизации, найденная Шарловской (~950°С ), может и не соответствовать средней условной температуре слоя, при ко­ торой наблюдается максимальная скорость сульфатизации.

При любой температуре сжигания, любой температуре тазов в районе образования слоя отложений и любой темпе­

ричных отложений показал, что во вторичных отложениях окислы кальция в значительной степени связаны в сложные соединения. В этом отношении свойства вторичных отложе­ ний приближаются к свойствам шлаков. Так же, как и шла­

первичные рыхлые. Следовательно, в упрочнении слоя вторич­ ных отложений основную роль играют силы адгезии и спека­ ние, а не сульфатнзация.

Значительный интерес представляет изучение изменения степени сульфатизации фронтальных и тыльных отложений раздельно, поскольку характер отложений с фронта и тыла труб различен. Результаты определения степени сульфатизации по фронтальны*! и тыльным отложениям при разной тем­

отложений с тыльной стороны трубы на всех режимах работы наміного выше, чем с фронта. В некоторых случаях степень сульфатизации тыльных отложений в 2—3 раза больше, чем

132

фронтальных. Однако более высокая степень сульфатизации не приводит к большему упрочнению слоя. Как раз наобо­ рот: тыльные отложения, несмотря на большую степень суль­ фатизации, остаются всегда рыхлыми. Поскольку различие температурных условий образования слоя с фронта и тыла трубы 'незначительно, причину неодинаковой степени суль­ фатизации следует искать в другом. Большая степень суль­ фатизации тыльных отложений может быть объяснена тем, что они формируются за счет более тонких фракций летучей золы. Имея большую поверхность реагирования и более рых­ лую структуру ввиду отсутствия упрочнения слоя, тыльные отложения сульфатизируются быстрее. Это доказано рабо­ той Д. Е. Криводушного. Основные данные приведены в табл. 5-ѴІІ. Из таблицы видно, что отложения с фронта тру­ бы, отобранные после четырех часов работы, содержат сво- •бодной окиси кальция в 2—5 раз больше, чем тыльные. По­ следнее нельзя объяснить одним селективным осаждением более мелких частиц на тыльной стороне трубы, хотя они и успевают в полете просульфатизироваться больше, чем круп­ ные (табл. І-ѴІІ).

О процессе сульфатизации в слое отложений можно су­ дить по результатам, полученным на огневом стенде КПИ при сжигании назаровских углей тем же автором [256]. Не­ которые из этих данных приведены в табл. 4-ѴІІ.

Степень сульфатизации отложений увеличивается с ро­ стом времени их образования. Объяснить это изменением хи­ мического состава .вследствие увеличения крупности частиц, идущих на формирование отложений, нельзя, так как с уве­ личением размера частиц степень их сульфатизации умень­ шается (см. табл. 1-ѴІІ). Степень сульфатизации отложе­ ний повышается за счет процесса сульфатизации, протекаю­ щего непосредственно в слое. Чем выше температура газов и чем выше температура стенки трубы, тем интенсивнее этот процесс. -

Следовательно, более высокая (чем у летучей золы) сте­ пень сульфатизации отложений может вызываться не только продолжающимся процессам сульфатизации в слое, но и се­ лективным осаждением мелких частиц летучей золы, име­ ющих уже в момент оседания более высокую степень суль­ фатизации. Об этом можно судить по результатам анализа отложений, полученных в области температуры газов ниже 500° С, а также по степени сульфатизации отложений с фрон­ та и тыла трубы.

134

Т а б л и ц а 4-ѴІІ

Зависимость степени сульфатизации отложений от времени в различных температурных условиях

(уголь назаровский)

На поверхности нагрева процесс сульфатизации продол­ жается. Однако одного этого процесса для упрочнения слоя отложений недостаточно, Несмотря на более высокую сте­

протекает значительно медленнее, чем в потоке газов. Это объясняется охлаждающим действием поверхности нагрева.

Температура сжигания безусловно влияет на степень сульфатизации отложений. Как видно из табл. 1-ѴІІ, степень сульфатизации отдельных фракций летучей золы с повыше­ нием температуры сжигания в начале увеличивается, а за­ тем падает. Это соответствующим образом отражается и на степени сульфатизации натрубных отложений. Изменение температуры сжигания (Тт), например с 1450° С до 1550° С,

135