Виды и механизм загрязнений конвективных поверхностей нагрева

Сохранение производительности котла при длительных нагрузках, а также экономичность работы напрямую зависят от состояния поверхности теплообмена котельной установки.

При сжигании золосодержащих топлив, на конвективных поверхностях нагрева котлов образуются шлакозоловые отложения, в результате чего снижаются технико-экономические показатели котельных установок.

Отложения продуктов сгорания топлива на поверхности теплообмена приводят к следующим последствиям:

·         повышение температуры металла из-за отложений на стенках труб приводят к их перегреву и появлению разрывов, а эрозия (износ) — к уменьшению толщины стенок труб

·         снижение теплопередачи (ухудшение коэффициента теплообмена) на 20% от исходных показателей котла при слое в 2 мм

·         снижение рабочего ресурса котла из-за коррозии труб конвективных поверхностей теплообмена, как результат ряда сложных физико-химических процессов, происходящий в районе возникновения отложений

·         увеличение потребления топлива на 15-20% для поддержания производительности котла при длительных нагрузках

·         значительные потери производства и снижение эффективности из-за простоя котла для периодической ручной очистки поверхности теплообмена котла

·         ухудшение показателей экологии, за счет увеличения выбросов СО2 в атмосферу

ВИДЫ И ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ТОПЛИВА НА ТЕПЛООБМЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ  КОТЛА.

Отложения по температурной зоне образования: подразделяются отложения на низкотемпературных и на высокотемпературных поверхностях нагрева.

Первые — формируются в зоне умеренных и низких температур дымовых газов на поверхностях нагрева, имеющих сравнительно низкую температуру стенки (экономайзеры и «холодный» конец воздухоподогревателя).

Вторые — образуются в зоне высоких температур стенки топочной камеры, на экономайзерах котлов с высокими параметрами пара, пароперегревателях, на горячем конце воздухоподогревателя.

По характеру связи частиц и механической прочности слоя отложения: подразделяются на сыпучие, связанные рыхлые, связанные прочные и сплавленные (шлаковые).

По минеральному и химическому составам различают щелочно-связанные, фосфатные, алюмосиликатные, сульфитные и отложения с большим содержанием железа.

В зависимости от места нахождения по периметру омываемой газовым потоком трубы: отложения делятся на лобовые, тыльные и отложения в зонах минимальной толщины пограничного слоя. Спекшиеся отложения на лобовых поверхностях труб обычно образуют гребни, высота которых может достигать 200 - 250 мм.

На тыльной стороне высота шлаковых и зольных отложений бывает меньше. При определенных условиях спекшиеся зольные отложения могут перекрывать межтрубное пространство.

Образование отложений может быть связано не только с осаждением золы, но и с конденсацией на относительно холодных трубах поверхностей нагрева щелочных соединений или оксида кремния, сублимировавшихся из минеральной части топлива в процессе его горения. Температурные пределы и интенсивность конденсации паров щелочных соединений и оксида кремния на поверхностях нагрева зависят в основном от их парциального давления в продуктах сгорания.

В ряде случаев на формирование отложений большое влияние оказывают химические процессы, происходящие в слое отложений (образование сульфатосвязанных соединений и др.).

Места отложений золы и их примерные размеры при различных скоростях запыленного потока

Существенно влияют на загрязнения труб их диаметр, шаг между трубами, а также порядок расположения — коридорный или шахматный. Уменьшение диаметра труб и продольного шага в трубных шахматных пучках значительно уменьшает загрязнение. В коридорных пучках труб загрязнения больше, чем в шахматных.

Для нормальной работы котла необходимо поверхности нагрева поддерживать чистыми. Своевременный контроль за загрязненностью поверхностей теплообмена позволяет определить скорость ее увеличения и периодичность очистки котла.

Основными критериями, которые позволяют установить необходимость очистки котла, являются количество и состав отложений, и теплонапряженность поверхностей нагрева.

Для барабанных котлов наиболее теплонапряженной поверхностью нагрева является экранная система, а для прямоточных котлов — нижняя радиационная часть.

Характеристикой отложений, на поверхностях нагрева является степень загрязненности, которая обычно выражается в количестве граммов отложений, приведенных к единице площади (г/см2).

При установлении периодичности очистки котла также учитывают:

• возможность удаления образовавшихся отложений с минимальными коррозионными потерями металла по отдельным поверхностям нагрева;
• наличие трудноудаляемых компонентов (органические вещества, силикаты и медь);
• необходимость монтажа специальных циркуляционных схем, которые требуют больших затрат средств и времени.