Золовые отложения
Зола твердого топлива представляет собой смесь компонентов минеральных веществ, в том или ином количестве входящих в состав любого сорта топлива. Вещества эти негорючи и после выгорания горючей массы остаются в твердом виде. Содержание золы в твердом топливе колеблется в широких пределах. Дрова содержат золу в количестве, отнесенном на сухую массу, до 1%; торф - до 11%; донецкий каменный уголь – 17 - 22%; а высокозольные сорта - до 34%; подмосковный уголь - до 35 %.
Распространенное мнение, что малозольные топлива приводят к меньшему загрязнению поверхностей нагрева, чем многозольные, опытами не подтверждено: при сжигании малозольного топлива толщина слоя загрязнений поверхности нагрева сыпучими отложениями не снижается и обдувка их так же необходима, как и при сжигании многозольного топлива. Лишь интервал между очистками этих поверхностей для малозольного топлива может быть увеличен.
Золовые отложения на трубах протекает следующим образом. В первую очередь оседают мелкие частицы сыпучей золы, формирующие под влиянием сил молекулярного сцепления слой отложений. При небольших скоростях газового потока слой этот быстро увеличивается. Затем рост слоя прекращается (рис. 4-12,а), так как он подвергается разрушающему механическому действию со стороны более крупных частиц запыленного газового потока; крупные частицы разрушают слой мелких частиц. Эффект самоочистки возрастает с увеличением скорости газового потока. Однако увеличение скорости газов сверх допустимых величии связано с ростом аэродинамического сопротивления газового тракта и перерасходом электроэнергии на тягу.
Процентное содержание золы в топливе или количественное содержание летучей золы в продуктах сгорания еще не определяют возможной степени загрязнения поверхности нагрева, так как большую роль в процессе образования отложений играют физико-химические свойства неорганической части топлива. С увеличением тугоплавкости и абразивности золы максимально возможная толщина слоя загрязнений уменьшается.
Степень загрязнения труб, характеризуемая коэффициентом загрязнения Ɛ, зависит также от конструктивных особенностей и компоновки поверхностей нагрева. С увеличением диаметра труб загрязнения увеличиваются (рис. 4-12,6) из-за ухудшения аэродинамических условий для процесса самоочистки. Коридорные пучки труб загрязняются больше, чем шахматные (рис. 4-12,е), и требуют более частой очистки. Это обстоятельство необходимо учитывать обслуживающему персоналу при составлении графиков обдувки.
Одной из эффективных мер ограничения золовые отложения являются правильная отладка температурного режима топки в зависимости от температурной характеристики золы сжигаемого топлива. Зола твердого топлива, кроме дров, характеризуется степенью ее тугоплавкости в зависимости от температуры. Различают золу тугоплавкую с температурой плавления выше 1425°С, среднеплавкую с температурой плавления 1 200 - 1 425 °С 100 и легкоплавкую с температурой плавления ниже 1 200 °С. При сжигании топлива с тугоплавкой золой на поверхности нагрева отлагается сыпучая, легковесная масса, удаление которой не представляет затруднений. Наибольшие трудности возникают при сжигании топлива с легкоплавкой золой. Если температура в топке выше температуры жидкоплавкого состояния золы, находящиеся в газовом потоке расплавленные частицы осаждаются на конвективных поверхностях нагрева, быстро ими охлаждаются и прилипают, образуя плотные отложения. Удалить их не удается не только увеличением скорости газов (т. е. с увеличением нагрузки котла), но даже обдувочными средствами. Для предупреждения образования таких отложений необходимо, чтобы температурный режим топки соответствовал температурным свойствам золы сжигаемого топлива. Во всех случаях температура газов на выходе из топки должна быть ниже температуры начала деформации золы и не выше 1 150 °С. Тепловые напряжения топочного объема не должны превышать нормативных величин для данной конструкции топочного устройства и марки сжигаемого топлива.
Надежным средством ограничения влияния золовых отложений является создание условий для самообдувки поверхностей нагрева потоком дымовых газов. Эффект самообдувки заключается в том, что при высокой скорости газов и при продольном обтекании поверхности нагрева значительная часть летучей золы уносится с продуктами сгорания. Чтобы обеспечить самообдувку, например, водяного экономайзера, скорость газов при максимально длительной нагрузке должна составлять от 6 до 8 м/сек, а для озоленных топлив - от 7 до 9 м/сек (верхний предел скорости для последних ограничивается условиями золового износа металла). Для непрерывности осуществления процесса самообдувки котла скорость газов должна быть не менее 3 м/сек. Исходя из условий самообдувки и для достижения общей экономичности невыгодно распределять поровну общую сниженную нагрузку котельной между работающими котлами, а целесообразно выделить один котел для корректировки нагрузки.
