Работа топочной камеры

Для исследований была взята партия березовского угля из средней зоны окисления (степень окисленности 58 %) опытно-промышленного разреза «Березовский» в количестве 15 тонн следующего состава:

=24 – 27 %; A^d =₍20 - 21 %; = 36 – 39 %; = 2 - 3 %;

= 0,5 – 0,6 %; = 15 – 17 %; = 0,4 - 0,5 %; = 50 – 51 %;

= 11800 – 12600 кДж/кг; SiO₂ = 25 –-30 %; Al₂O₃ = 5 – 6;

Fe₂O₃ = 18 –20 %; TiO₂ = 0,4 – 0,6 %; CaO =37 – 39 %;

MgO = 5 – 4 %; K₂O = = 0,5 – 0,8 %; Na₂O = 1,12 – 1,23 %.

Из приведенных данных видно, что отобранный уголь отличается высокой зольностью, не характерной для средней зоны окисления, и повышенным содержанием оксида кремния в золе по сравнению с другими неокисленными и окисленными канско-ачинскими углями. Этот факт объясняется тем, что при отборе партии топлива с помощью экскаватора в него попало некоторое количество породы вскрыши. Это обстоятельство необходимо учитывать при анализе результатов сжигания.

Наблюдения за работой топочной камеры показали, что при температуре около 1200 °С начинается селективное плавление минеральной части окисленного березовского угля. Коэффициент шлакоулавливания при этом составил примерно 9 %. Устойчивое горение угольной пыли было достигнуто при максимальной температуре в топочной камере равной 1350 °С. При этом наблюдалось интенсивное плавление минеральной части, а коэффициент шлакоулавливания составил 52 %.

Проведенные нами ранее исследования по сжиганию неокисленных березовских углей на этом же стенде показали, что устойчивое горение происходило при температурах 1000 °С – 1300 °C (A^d около 8 %)[95], а вытекание шлака наблюдалось только при температурах выше 1550 °С (A^d = 4,9 %).

Следует отметить, что неустойчивое горение и низкие температуры в данных опытах связаны не с высокой зольностью, а с низким качеством органической части окисленного угля. Известно, что как внутренние, так и внешние минеральные примеси практически не оказывают влияния на процесс горения угольной пыли [96-99]. Интенсивное образование шлака при сравнительно низких температурах сжигания окисленного березовского угля вызвано попаданием в него при добыче породы вскрыши, в составе которой преобладает кварц.

Исследования показали, что топочная камера огневого стенда очень сильно реагировала на изменение тонины помола окисленного березовского угля, что объясняется его низким качеством. При увеличении тонины помола R₁₀₀ более 30 % данное топочное устройство не обеспечивало нормального режима горения – пламя затягивалось в экспериментальный газоход, где происходило догорание угольных частиц. При этом отмечалась сильная сепарация крупных угольных частиц в нижнюю часть топочной камеры. Следует отметить, что сжигание на стенде пыли неокисленных березовского, назаровского и ирша-бородинского углей с R₁₀₀ = 13,6 + 52 % не вызвало затруднений, а температура в опытах составляла от 1530 °С до 1640 °C [100].

Таким образом, при сжигании окисленного угля топочный процесс очень сильно реагирует даже на незначительное угрубление помола, что связано с низким качеством органики. Между тем, расчетная экономическая тонина помола для канско-ачинских углей при размоле их в молотковых мельницах и мельницах – вентиляторах составляет R₉₀ = 60 % [65]. Следовательно, при поступлении окисленных углей возникнут трудности, связанные с обеспечением необходимой тонины их помола.

Шлак, полученный при температуре сжигания 1350 °С имел очень пористую структуру.с объемным весом 1,1 – 1,15 г/см³. Таким образом, при сжигании окисленного березовского угля в топках котлов возможно появление «плавающего» шлака. Случаи появления такого шлака отмечались при эксплуатации котлов на канско-ачинских углях и вызывали очень тяжелые последствия [101-102].

Причинами появления легких шлаков являются: газификация выпавших из факела в шлак частиц угля и, прошедших недостаточную температурную обработку, частиц золы; повышенная вязкость шлака за счет высокого содержания оксида кремния. Названные факторы имели место при сжигании окисленного березовского угля на огневом стенде.