Поведение минеральной части

При сжигании исследуемого топлива происходило перераспределение компонентов минеральной части между шлаком и летучей золой. Шлак обогащался оксидами кремния, железа и алюминия, а летучая зола – оксидом кальция. Обогащение шлака перечисленными оксидами происходит в результате сепарации более тяжелых частиц, составляющих внешнюю золу топлива. Оксид кальция, входящий во внутреннюю золу, как наиболее мелкодисперсную, выносится из топки, в основном, с летучей золой.

Известно, что при сжигании канско-ачинских углей тонина помола влияет на перераспределение компонентов минеральной части между летучей золой и шлаком. При одной и той же зольности топлива применение более тонкого помола приводит к обогащению шлака оксидом кремния и обеднению оксидом кальция.

Однако результаты сжигания березовского окисленного угля показывают, что утонение помола с R₁₀₀ = 16,2 % до R₁₀₀ = 12,0 % приводит к обеднению шлака оксидом кремния и обогащению оксидом кальция. Одновременно в уносе значительно увеличивается содержание оксидов кремния и железа, уменьшается – кальция, натрия и калия. Несоответствие полученных данных с выводами, сделанными в работе [38] может быть объяснено следующим образом.

Как было показано выше, минеральная часть окисленного березовского угля представлена, в основном, тонкодисперсным глинистым материалом, примесями, входящими в состав веществ топливообразователей и примесями, находящимися в органо-минеральных сростках или связанных в гуматы.

При горении угля минеральные примеси такого рода образуют очень тонкую золу, которая выносится из камеры сгорания с дымовыми газами в газоход. На стенах камеры горения под действием центробежных сил будут осаждаться и переходить в шлак только частицы, представляющие органо-минеральные сростки, как наиболее тяжелые. Угрубление помола такого угля будет приводить к обеднению шлака оксидом кремния и обогащению оксидом кальция за счет повышения содержания в исходной угольной пыли частиц-сростков с повышенным содержанием внутренней золы, выпадающих в шлак. При попадании в уголь вскрышной породы (как это имело место в настоящих исследованиях) относительно грубый помол приведет при пылевидном сжигании к выпадению кварца, пирита, глинистых частиц в шлак и обогащению соответствующими оксидами последнего. Тонкий же размол (R₁₀₀ £ 20 %) при недостаточной вентиляции мельницы приводит к переизмельчению внешних минеральных примесей, поэтому они при сжигании угольной пыли переходят в летучую золу. Переход этот тем больше, чем тоньше помол. При этом унос обогащается составляющими внешней золы (SiO₂, Fe₂O₃) и обедняется составляющими внутренней золы (СаО, Na₂O, К₂О). Несомненно, что на описанные процессы сказывают значительное влияние конструкция и аэродинамика топочной камеры.

Степень перехода щелочных металлов в летучую золу определяется кроме того и температурным уровнем в топочной камере. Так, при температуре сжигания равной 1350 °С происходит заметное обогащение уноса и обеднение шлака оксидами натрия и калия в результате интенсивного испарения их в объеме топочной камеры и конденсации в газоходе на частицах летучей золы.

Содержание щелочных металлов в летучей золе березовского окисленного угля превышает содержание их в летучей золе, полученной при аналогичных температурах сжигания неокисленного березовского угля на том же огневом стенде [38-100],что связано с более высоким содержанием щелочей в исследуемой партии угля.

Однако увеличение щелочных металлов в летучей золе (по сравнению с золой исходного топлива) у окисленного угля значительно меньше, чем у неокисленного. Это связано с гораздо большей концентрацией мельчайших частиц летучей золы в дымовых газах в случае сжигания окисленного березовского угля, которые играют роль адсорбента и разбавителя щелочей.

Увеличение температуры сжигания исследуемого угля приводит к обогащению летучей золы водорастворимыми щелочами (Na₂O + K₂O)_p (см. табл. 5.3.) Аналогичная зависимость существует и для неокисленного березовского угля. Как и в случае сжигания рядового березовского угля значительная доля оксида кальция в летучей золе окисленного угля находится в свободном виде. В исследуемом диапазоне температур сжигания зависимость содержания свободной (не связанного) оксида кальция в летучей золе окисленного угля от температуры в топке такая же, как и у неокисленного. Однако количество рассматриваемого компонента в летучей золе при сжигании окисленного угля намного больше.