Загрязнение поверхностей нагрева

Важной характеристикой летучей золы служит ее склонность к спеканию. Исследования по спеканию производилось по известной методике [105]. С увеличением температуры в топочной камере с 1200 до 1350 °С склонность к спеканию летучей золы увеличивается. Следует отметить, что аналогичный характер зависимости был получен и для неокисленных углей Канско-Ачинского бассейна [106]. Сравнение полученных данных с результатами работы [106] показывает, что летучая зола окисленного березовского угля проявляет гораздо большую склонность к спеканию, чем унос неокисленного угля. По-видимому, это связано с большим содержанием в летучей золе окисленного угля наиболее мелких частиц.

Таким образом, при сжигании окисленного березовского угля формируется летучая зола более склонная к упрочнению за счет протекания процессов спекания. Кроме того, высокое содержание в уносе свободного оксида кальция будет способствовать упрочнению золовых отложений за счет процессов сульфатизации.

Специальные исследования были проведены по изучению склонности окисленного угля к загрязнению поверхностей нагрева с помощью экспериментальных зондов с различной температурой стенки, которые устанавливались в газоходе огневого стенда на участке с температурой газов 880 – 1060°С.

Исследования показали, что образование первичных отложений при сжигании окисленного березовского угля начинается при температуре стенки трубы t_cm = 510 – 560 °С, а при сжигании неокисленного угля при t_cm =630–700°С. Скорость роста вторичных (гребневидных) отложений у окисленного угля при всех температурах газов значительно больше, чем у неокисленного. Наиболее интенсивное образование вторичных отложений при сжигании окисленного угля начинается при температуре газов t_г = 980 – 1000 °С. В случае же с неокисленным углем увеличение роста отложений при повышении температуры газов происходит плавно.

Как первичные, так и вторичные отложения, полученные при сжигании окисленного угля, обладают небольшой механической прочностью.

Одной из характерных особенностей сжигания окисленного угля является значительное обогащение золовых отложений, особенно первичных, оксидом кремния. Такое явление не свойственно для неокисленных канско-ачинских углей. В литературе имеются данные о том, что при сжигании рядовых КАУ обогащаются кремнием (но не столь значительно как в нашем случае с окисленным углем) гребневидные (вторичные отложения). Первичные же отложения существенно обедняются оксидом кремния по сравнению с летучей золой [78]. Установленный факт следует объяснить сублимацией соединений кремния из горящих угольных частиц и последующим осаждением SiO₂ – тумана на поверхность нагрева. SiO₂ – туман, как тонкодисперсная часть летучей золы, наиболее активное участие принимает в формировании первичного слоя отложений.

Большое содержание оксидов кремния в отложениях, по-видимому является одной из основных причиной их небольшой механической прочности. Так как окисленный уголь характеризуется незначительным содержанием пирита, находящегося в тонкодисперсной форме, то другой, наиболее вероятной, причиной может быть малое содержание клейких частиц золы, несущих на себе пленку, состоящую из сульфидов железа и кальция, и образующих первоначальные связи в отложениях. Следует иметь ввиду также низкую концентрацию оксидов серы в дымовых газах и малое время нахождения зондов в газоходе (время опыта 3 часа). Одной из причин низкой прочности отложений следует считать отсутствие уплотнения слоя отложений крупными частицами летучей золы. В опытах же по определению прочности спекания летучей золы образцы перед термической обработкой слегка уплотнялись.