ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

В процессе работы парогенератора возникает загрязнение внешних поверхностей нагрева. На экранах и ширмах топки, работающей на пылевидном твердом топливе, возможны отложения шлака. Эти отложения об­разуются при температуре газов на выходе из топки, более высокой, чем температура размягчения золы, а так­же в высокотемпературных зонах топки при неудовлетворительной аэродинамической организации топочного процесса в тех случаях, когда рас­плавленные частицы золы, не успев­шие охладиться и затвердеть, выносятся потоком газов на стенки топок и трубы экранов. Обычно шла­кование начинается в промежутках между экранными трубами, а также в застойных зонах и участках топки.

Если температура топочной среды в зоне образования шлаковых отложе­ний ниже температуры начала деформации золы t_A, то наружный слой шлака состоит из отвердевших частиц. При повышении температуры наружный слой шлака может оплавляться, что способствует налипанию новых частиц и прогрессирующему шлакованию. При температуре окружающей среды выше точки начала жидкоплавкого состояния t_C наружный слой шлака будет оплавляться и дальней­шего его нарастания не будет, так как шлак будет стекать со стенок топки. В таком режиме работают ошипованные экраны топок с жидким шлакоудалением.

Шлакование уменьшает тепловосприятие поверхностей нагрева, расположенных в топке, и повышает тем­пературу продуктов сгорания на вы­ходе из топки, что может привести к нарушению нормального гидроди- намического режима работы экранов и ширм. В области пароперегревателя, если температура газов ниже t_A, имеют место уплотненные отложения твердых частиц золы. Прочные отложения образуются при наличии в золе топ­лива свободной извести СаО, которая, соединяясь с SO₃, образует сульфат кальция, связывающий между собой и поверхностью труб частицы золы.

В экономайзере образуются рых­лые сыпучие отложения мелких фрак­ций золы, причем рост загрязняющего слоя сопровождается разруше­нием его более крупными частицами, в результате чего устанавливаются динамическое равновесие и устойчивое состояние загрязняющего слоя.

В зоне низких температур могут образовываться липкие связанные отложения. Переход от сыпучих к вязким отложениям в области низких температур, где может иметь место конденсация влаги, связан с тем, что в результате смачивания золы серной кислотой образуется гипс – вещество с вяжущими свойствами.

Отложения золы на конвективных поверхностях нагрева образуются в основном на кормовых поверхностях труб, а при малых скоростях потока - и на лобовых их поверхностях. Более крупные частицы золы оседают на лобовых поверхностях, более мелкие, огибая трубы и попадая в вихревую зону, оседают на кормовых поверхностях.

Количество отложений на конвективных поверхностях нагрева зависит от скорости потока продуктов сгорания, геометрических характеристик поверхности нагрева и физических свойств золы.

Существенно влияет на загрязняющие отложения скорость потока газов. Число соприкосновений с трубами мелких частиц увеличивается пропорционально скорости потока, а разрушающие действия крупных частиц растут пропорционально этой скорости в третьей степени. В итоге с увеличением скорости потока динамическое равновесие между процессами оседания золы и разрушения ее осевшего слоя наступает при меньших размерах потока.

Существенно влияют на загрязнение труб их диаметр, шаг между трубами, а также порядок их расположения — коридорный или шахматный. Уменьшение диаметра труб и продольного шага в шахматных пучках значительно снижает их загрязнение. Коридорные пучки труб подвержены загрязнению больше, чем шахматные.

Уменьшение размера частиц золы повышает загрязнение конвективных поверхностей нагрева. Однако частицы с размером менее 20 мк практически не оседают на трубах. Крупные частицы золы оказывают разрушающее влияние на слой отложений золы. Зольность топлива не влияет на толщину загрязнений. По достижении определенной толщины загрязнений зола больше не осаждается на загряз­ненных трубах. Толщина липких за­грязнений в области низких темпера­тур зависит от зольности топлива и характеристик золы и прогрессирует во времени.

Вследствие загрязнения конвективных поверхностей нагрева ухудшаются ус­ловия теплопередачи и повышаются их аэродинамические сопротивления. В результате повышается температура уходящих газов, увеличиваются по­тери теплоты с уходящими газами и расход электроэнергии на тягу. Для нормальной и надежной ра­боты котла поверхности нагрева необходимо поддерживать чистыми.