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

. Рис. 8-VIII. Зависимость «критического» коэффициента загрязнения от температуры стенки:

I — при температуре газов 1000° С; II — при темпе­ ратуре газов 900° С.

нения. Снижение температуры стенки трубы приводит к уве­ личению «критического» коэффициента загрязнения. «Кри­ тическая» толщина слоя отложений зависит от их теплопро­ водности и увеличивается с возрастанием К.

Температура газового потока оказывает сильное влияние па толщину .первичного слоя, необходимую для начала по­ явления вторичных отложений. Проведем анализ этого вли­ яния.

Величина теплового потока:

верхности загрязнения.

173

tri до trii при постоянной температуре стенки: t '—const. По­

Подставим в это уравнение величины, полученные экспери­ ментальным путем: t'=120°; е= 0,01 м2 -час-град/ккал. За­ даваясь различными значениями температуры газов и при­ няв си= 1 2 0 ккал/м2 -час-град (определен при скорости га­ зов 1 0 м/сек по нормативному методу для условий сжигания:

Видим, что со снижением температуры газов в газоходекоэффициент загрязнения, необходимый для обеспечения на поверхности загрязнения tup, резко возрастает. Снижение температуры газов с 1300° С до 900° С увеличивает значение:

174

Рис. 9-ѴІІІ. Зависимость «критического» коэффициента загрязнения от температуры газов при температуре

«кал стенки 120° С и коэффициенте теплоотдачи а=120г^"т—— :—г

М . 4 а С . ір<±Д,

критического коэффициента загрязнения в 2 раза. Замеренные в процессе экспериментальных исследований

коэффициенты загрязнения, температура стенки и величина теплового потока позволяют подсчитать условную критиче­ скую температуру на поверхности сформированного слоя первичных отложений. Определение может быть произведе­

но по формуле: tKyc,I= -Q -e+t'. Расчеты показали, что при

нюю величину загрязнения. В действительности же толщина слоя загрязнения по периметру трубы чрезвычайно неоди­ накова.

На рис. 4-Ѵ представлено изменение коэффициента за­ грязнения трубчатой поверхности нагрева во времени при

175

различной температуре стенки труб. Кривая 1 характеризует рост коэффициента загрязнения во времени при температуре газов в районе экспериментальных труб 900° С и температуре стенки трубы 320° С. Стабилизированная величина коэффи­ циента загрязнения по данным, представленным кривой 1, рис. 3-Ѵ, равна 0,0055 м2-час-град/ккал. В течение шестнад­ цати часов работы гребневидные отложения не возникали. Кривые II, III и IV этого же рисунка построены при темпе­ ратуре в газоходе 960—1000°С. Температура стенки труб при построении кривой II составляла 470° С, .кривой III — 500°С и кривой IV — 550° С.

Все три последние кривые имеют перелом, после которого наблюдается резкое увеличение коэффициента загрязнения. Точка перелома соответствует моменту начала образования гребневидных вторичных отложений. Проведем анализ ре­ зультатов на основании приведенных выше расчетных дан­ ных. Пользуясь данными рис. 8-ѴІІІ и 9-ѴІІІ, находим, что

вываться только при коэффициенте загрязнения 0,009 м2час- •град/ккал и выше.

В этих условиях (кривая 1 рис. 4-Ѵ) величина стабили­ зированного .коэффициента загрязнения составляла 0,0055 м2час-град/ккал. Следовательно, в этих условиях об­ разования гребневидных (вторичных) отложений не прои­ зойдет. При температуре газов 1000°С и температуре стен­ ки 500° С образование гребневидных отложений, по расчету, должно начаться при коэффициенте загрязнения 0,002 м2час- •град/ккал (см. рис. 8-ѴІІІ). Перелом кривой 3 (рис. 4-Ѵ) показывает, что именно при этом коэффициенте загрязнения начинается образование гребней. Опытные данные, представ­ ленные кривыми 2 и 4 (рис. 4-Ѵ), совпадают с расчетными данными.

Для определения критического .количества отложений, при

.котором начинается образование вторичных, гребневидных отложений, отдельно отбирали и взвешивали вторичные (корковые) и первичные (подкорковые) отложения. Количе­ ство отобранных первичных отложений с фронта трубы, от­ несенное к полупериметру, приведено в табл. 9-ѴІІІ. Там же указаны величины температуры стенки трубы и газового потока, .поддерживавшиеся в опыте. По данным табл. 9-ѴІІІ построена графическая зависимость (рис. 10-ѴІІІ).

Большой разброс точек объясняется трудностью отделе-

176

12. Заказ 84

Рис. 10-ѴІІІ. Зависимость количества «подкорковых» от­ ложений от разности температур газа и стенки:

I — экспериментальные данные; II — расчетные данные.

ния вторичных отложений от первичных, приводящей к ошиб­ кам в измерении, а также некоторым колебаниям температу­ ры стенки трубы. Для построения зависимости количества «подкорковых» первичных отложений от разности темпера­ туры газов и стенки (кривая 1) использованы данные, по­ лученные при сравнительно низкой температуре стенки тру­ бы (от 115 до 148° С). Изменялась в основном . температура ■газов. При построении кривой 1 применяли корреляционный метод обработки. Считая, что количество «подкорковых» отло­ жений пропорционально коэффициенту загрязнения, то есть, что^

(7-ѴІІІ>

£l g«l>i

и пользуясь данными рис. 8-ѴІІІ, построим расчетную кривуюзависимости «критического» количества от разности темпера­ тур.

178

12’

Результаты, представленные на рис. 10-ѴІІІ, показывают, что с увеличением температуры газов при сравнительно по­ стоянной температуре стенки трубы количество отложений, необходимых для получения на поверхности слоя критиче­ ской температуры, уменьшается. Зависимость (кривая 1) близка к расчетной (кривая II).

Согласно приведенным ранее рассуждениям с увеличе­ нием температуры стенки трубы коэффициент загрязнения, обеспечивающий возникновение на поверхности отложений критической температуры, уменьшается. Следовательно, дол­ жна уменьшаться и толщина отложений. В действительности

вобласти высокой температуры газов количество отложений

впервичном (подкорковом) слое с повышением температуры

стенки трубы увеличивается (см. табл. 9-ѴІІІ). Пользуясь данными рис. 10-ѴІІІ и произведя расчет по равенству 7-ѴІІІ, получим, что при температуре стенки трубы 500° С количест­ во отложений должно составлять 100 г/м2. В действительно­ сти же эта величина равна 400 г/м2.

Значительное увеличение (в 4 раза) отложений по срав­ нению с расчетным при высокой температуре стенки объяс­ няется, по нашему мнению, тем, что высокая температура стенки и газов способствует попаданию на поверхность ча­ стиц, обладающих повышенными адгезионными свойствами (см. пар. 4, гл. VIII). При этом частицы укладываются плот­ но, количество пустот и пор между ними уменьшается, уве­ личивается площадь контакта, усиливается процесс спекания, вследствие чего повышается коэффициент теплопроводности слоя. Поэтому при высокой температуре стенки необходимое термическое сопротивление слоя отложений достигается при значительно большей его толщине.

Следовательно, причиной образования вторичных (греб­ невидных) отложений является повышение температуры на поверхности загрязнения до величины, обеспечивающей в месте контакта с оседающими частицами летучей золы тем­ пературу, при которой подавляющее большинство частиц приобретает адгезионные свойства.

При образовании вторичных отложений существенную роль могут играть, кроме названных легкоплавких эвтектик, влияющих на образование прочного подслоя в первичном

слое отложений, также сульфатно-сулыфидиая эвтектика, на­ личие сульфатов щелочных металлов и других соединений.

180

§6. Методика определения условий, обеспечивающих образование вторичных (гребневидных) отложений

Поток тепла от газов к 'Поверхности нагрева через слой' загрязнений, когда этот слой достиг «критической» величины,, можно выразить формулой:

(обозначения те же, что и в § 5).

TQT же поток тепла через слой загрязнений можно запи­

t„y[°C] — «критическая» условная температура на наружной поверхности загрязнения, при которой начинается образование: вторичных отложений (см. § 5).

Приравняв правые части уравнения 8-ѴІІІ и 9-ѴІІІ и произведя преобразования, получим:

Для каждого конкретного случая величины sK и tKy могут быть определены экспериментально. Для этого следует вве­ сти в газоход .котла охлаждаемый воздухом либо паром зонд. Следует 'замерять: расход охлаждающей среды через зонд, ее температуру на входе и выходе, скорость и температуру газов в месте установки зонда, температуру стенки зонда. Все перечисленные величины фиксируются в тот момент, ко­ гда на зонде начнут образовываться гребневидные отложе­

18L