Среди новых факторов, влияющих на шлакование и направленность соответствующих исследовании, применительно к пылеугольным топкам, отметим следующие:
а) сращивание или более тесные коммерческие и финансовые связи угледобывающих компаний и и за рубежом повысили долю сжигания непроектного топлива и усугубили проблемы шлакования. В частности, из отечественных и казахстанских примеров можно выделить сжигание гораздо более шлакующих углей в котлах с высокими теплонапряжениями и высокой температурой дымовых газов по тракту, спроектированных на иешлакуюший экибасгузский уголь.
б) замена проектного угля альтернативным для снижения выбросов оксидов серы и твердых частиц с позиций шлакования в целом неоднозначна, в том числе может усугублять проблемы шлакования в силу более высоких шлакующих и загрязняющих свойств углей с малой зольностью. В частности, наиболее экологически чистый березовскии уголь имеет весьма высокие шлакующие и загрязняющие свойства;
в) мировая тенденция увеличения параметров пара для повышения эффективности энергоблоков пока не реализуется в отечественной энергетике. Очевидно, что при этом, наряду с необходимостью решения проблем по повышению надежности работы металла, прогнозируется и обострение проблем шлакования. В частности, с ростом температуры поверхности ее шлакование начинается при более низкой температуре газового потока (снижается температура фактического начала шлакования). Кроме того, при этом снижается температура газов, при которой начинается образование прочных железистых отложений.
Приведенные на рисунке зависимости получены при исследованиях, выполненных в кратковременных опытах при помощи зондов. В количественном отношении они могут отличаться от тех, которые наблюдаются в длительной эксплуатации. Вместе с тем, можно сделать заключение, что при использовании достаточно холодных поверхностей нагрева образование железистых отложений можно, по-видимому, предотвратить.
Для проектируемых и реконструируемых котлов разработан ряд технических решений, направленных на уменьшение шлакования путем применения «холодных» поверхностей нагрева. В частности, в Красноярском политехническом институте (КПИ) предложены компоновки пароперегревателя с размещением «холодных» поверхностей нагрева в зоне максимальных температур газов, что, однако, не оптимально с позиций теплообмена В УралВТИ предложено использование таких поверхностей нагрева в качестве локальных защитных в местах максимального шлаковании.
Образование первичного слоя и прочность его сцепления с трубам и зависят от материала последних» и этот фактор может использоваться для локальной защиты особо опасных по шлакованию мест. Например, на ширмах котла П-57 образование железистых отложений в неоптимальных режимных условиях наблюдалось на трубах из стали перлитного класса. На аустенитных трубах даже в зоне более высоких температур их образование не происходило или было в значительно меньшей мере.
Для низкореакционных углей применяются утепленные зажигательные участки. Их использование во многом сводит на нет достоинства таких углей, которые не склонны к образованию прочных железистых отложений и имеют низкий шлакующий потенциал. В частности серьезные проблемы со шлакованием топок, вплоть до их реконструкции, наблюдались при сжигании кузнецких углей марок СС и Т и отсутствии при этом прочного первичного слоя. Уменьшение шлакования топок с утепленными участками достигается, в первую очередь, оптимизацией их расположения и размеров;
г) внедрение мероприятий по повышению параметров пара экономически оправдано для котлов мощных блоков, что связано с повышением тепловых напряжений и температуры газов в топке, ростом неравномерности полей температур. Уровень локальных температур является определяющим в процессах шлакования. Ниже температуры начала шлакования шлаковые отложения не образуются, при ее превышении интенсивность образования отложений и их упрочнение возрастают с ростом температуры. С увеличением температуры горения увеличивается возгонка активных компонентов и образование загрязнений на базе активных щелочей. Повышение эффективности цикла за счет предварительной сушки топлива ведет к повышению температур по газовому тракту и шлакования топочных камер.
В то же время наблюдаются благоприятные последствия роста температурного уровня сжигания с позиций шлакования. Ускорение выгорания пирита ведет к ликвидации или уменьшению образования прочных железистых отложений, уменьшается склонность к образованию сульфатно-связанных отложений;
д) в общем виде внедрение технологических методов снижении оксидов азота из-за создания зон с низкими избытками воздуха и с восстановительной атмосферой ведет к усилению шлакующих свойств летучей золы в разных аспектах. При локальном и общем недостатке воздуха изменяется объем дымовых газов и выгорание топлива с изменением температуры газов и частиц летучей золы. Для некоторых углей при этом ухудшаются шлакующие свойства летучей золы из-за затягивания выгорания пирита и возрастания в силу этого склонности к образованию железистых отложений, а также из-за уменьшения степени окисленности железа и изменения в худшую сторону свойств шлаковых отложений.
Отметим различие влияния для разных углей и при разном исходном уровне избытков воздуха на шлакующие свойства и шлакование в целом. Отмечена закономерность в том, что, чем менее шлакующий уголь, выше значение отношения кислых к основным оксидам ко, тем сильнее влияние изменения избытка воздуха. Из исследовавшихся углей наиболее существенное влияние и, в частности, снижение tшл (более 50 °С) определено для экибастузского угля в диапазоне низких избытков воздуха (α = 1,08-1,2); при более высоких значениях α влияние этого фактора проявляется, по-видимому, слабее.
Неблагоприятное влияние на шлакование низких избытков воздуха, в том числе и для углей типа КАУ, для которых инструментально не зафиксировано изменение шлакующих свойств, чаще всего, связано с уменьшением объемов дымовых газов и ростом температуры дымовых газов на выходе из топки, которое дополнительно растет за счет увеличения шлакования экранов. Однако, в схемах со ступенчатым сжиганием топлива и подачей высокой доли рециркуляции в зону горении и в схемах с набросом факела на экраны эффект по исследованиям СибВТИ на котле БКЗ-420 может быть противоположным из-за изменения степени выгорания топлива.
Отметим при этом, что ухудшение шлакующих свойств летучей золы за счет меньшей окисленности в ней железа не исчезает полностью при последующем прохождении зон с повышенными избытками воздуха что, в частности, иллюстрируется результатами измерения степени окисленности и форм железа при трехступенчатом сжигании угля.
В этой связи снижение образования оксидов азота топочными мероприятиями диктует создание толок большего размера и с более низкой температурой факела, что способствует уменьшению проблем шлакования. Однако в отечественной практике снижение оксидов азота реализуется пока путем реконструкции существующего оборудования, что в ряде случаев из-за затягивания окисления пирита и железа в расплаве при недостаточном объеме топки ведет к возникновению или усилению проблем шлакования. Также не всегда оптимально перераспределение температур факела в реконструируемых топках;
е) предварительная температурная обработка угля. В нашей стране технологии предварительной термообработки разрабатывались для снижения оксидов азота, на Украине — дополнительно для уменьшения расхода природного газа при сжигании антрацита и тощего угля. В США технология отрабатывается и применяется в качестве одного из вариантов умаления ртути (в основном технологии удаления ртути связаны с обработкой продуктов сжигания). В этом варианте удаляется примерно 70 % ртути. Исследования интенсивности образования отложений с помощью зондов не выявили заметного различия для суббитуминозного угля и показали заметное увеличение темпа образования отложений для термообработанного лигнита по сравнению с необработанным.
Производство антикоррозийных работ на всех типах поверхностях можно заказать на Глобал Трейд. Также доступна продажа различных лакокрасочных материалов и сопутствующих товаров.