4. Зміна якості палива

Під зміною якості палива розуміється зміна його складу (зольності, вологості), а також теплоти згорання, фракційного складу пилу, температурних характеристик золи.

Збільшення зольності зумовлює зменшення відсоткового вмісту горючих елементів і зменшення теплоти згорання палива. Відповідно зменшуються теоретичні об'єми повітря і продуктів згорання з розрахунку на 1 кг палива. При постійній витраті натурального палива зменшуються повне тепловиділення топки і температура газів на виході з топки. Частка тепла, що передається радіацією, зростає і зменшується конвективне теплосприйняття у зв'язку із зменшенням об'ємів газу і температурних напорів. Відносне зниження температури газів по газовому тракту до кінця його поступово зменшується.

При збільшенні зольності для підтримки заданої паропродуктивності необхідно збільшити витрату натурального палива. При цьому температура газів по всіх газоходах, повний об'єм газів, швидкості їх в конвективних газоходах, повне теплосприйняття поверхонь практично не змінюються.

Збільшення зольності помітно відбивається на роботі і показниках котлоагрегата, що знаходить вираження в збільшенні випромінювання факела, зростанні втрат від механічного недопалу, посиленні шлакування і забруднення золою поверхонь нагріву, а також в зниженні експлуатаційного ККД брутто котлоагрегата. ККД нетто котлоагрегата знижується ще більшою мірою через збільшення витрати електроенергії на розмелювання палива і транспорт золи.

На рис.46 показана залежність втрат з механічним недопалом від приведеної зольності для котлоагрегата, який працює на АШ. Дану залежність можна розглядати як характерну для палив з низьким виходом летких, спалювання яких супроводжується значним механічним недопалом.

Р ис.46. Залежність втрати тепла з механічним недопалом від приведеної зольності для двох значень приведеної вологості (паливо АШ);

Збільшення робочої вологості палива також викликає зниження теплоти згорання палива, проте більшою мірою, ніж це визначається відповідним зниженням вмісту горючих елементів, оскільки збільшується витрата тепла на випаровування вологи.

Теоретична температура горіння при збільшенні вологості палива зменшується, що випливає з виразу:

. (5)

У виразі (16.3) у випадку збільшення вологості палива об'єм сухих газів зменшується в тій же мірі, що і чисельник, об'єм водяної пари збільшується, тому знаменник рівняння (16.3) зменшується у меншій мірі, ніж чисельник.

Зменшення t_т призводить до зниження теплосприйняття радіаційних поверхонь нагріву, температурного рівня по всьому газовому тракту і теплосприйняття конвективних поверхонь нагріву. Внаслідок відставання зниження V_г (нм³/кг палива) від зниження при збільшенні вологості втрата тепла з відхідними газами збільшується, не дивлячись на деяке зниження температури відхідних газів.

З меншення теплоти згорання палива, зниження ККД брутто у випадку збільшення вологості при незмінній витраті палива призводить до зниження паропродуктивності. Для збереження постійної паропродуктивності при збільшенні вологості потрібно збільшити витрату палива. При цьому мають місце ті ж явища, що і при зростанні навантаження: зростає температура відхідних газів, ще більшою мірою зростає втрата тепла з відхідними газами і зменшується ККД котлоагрегата. Температура газів і температурні напори зростають по всьому тракту, в результаті збільшення об'єму і швидкостей газів збільшується інтенсивність теплообміну в конвективних газоходах; при деякому зниженні в порівнянні з розрахунковою величиною частки тепла, що передається радіацією, паропродуктивність і теплосприйняття конвективних поверхонь нагріву зростають, зростає температура перегрітої пари або відведення тепла в пароохолоджуючих пристроях. На рис. 47 у загальному вигляді приведені характеристики котлоагрегата при зміні вологості палива [3].

Зміна теплоти згорання палива є результатом зміни його складу. Зміна за умови збереження паропродуктивності котлоагрегата призводить до відповідної зміни витрати натурального палива, зв'язок між цими величинами визначається рівністю B₂ =B₁ . Зменшення теплоти згорання викликає збільшення баласту в димових газах і зростання їх об'єму. Як вторинні явища можливе погіршення процесу горіння і збільшення топкових втрат. На рис.48 показана залежність втрат з м еханічним недопалом від теплоти згорання палива при спалюванні АШ.

Основними характеристиками золи є характеристики плавкості, що визначаються температурними точками початку деформації t₁, початку розм'якшення t₂ і початку рідкоплавкого стану t₃. Енергетичне вугілля по плавкості золи умовно розділяється на три групи: з легкоплавкою золою (t₃< 1350° С ), із золою середньої плавкості (t₃=1350—1450°С), з тугоплавкою золою (t₃>1450°С).

Відхилення від прийнятої для розрахунку характеристики золи не впливає безпосередньо на режим топки і котлоагрегата. Проте при цьому можливі порушення режиму рідкого шлаковидалення, підвищене забруднення (шлакування конвективних поверхонь нагріву), зумовлюючи як вторинне явище серйозне порушення топкового режиму і режиму роботи поверхонь нагріву.

Фракційний склад пилоподібного палива визначається зерновою характеристикою вугільного пилу. Звичайно в якості характеристики пилу розглядаються R₉₀ і R₂₀₀—залишки після просівання пилу на ситах з розміром комірок 90 і 200 мкм. Чим менший розмір частинок пилу, тим меншою є величина механічного недопалу, але при цьому витрачається більше електроенергії на розмелювання. Оптимальна тонина розмелювання повинна відповідати мінімуму суми цих втрат.

У загальному випадку вплив фракційного складу пилу на роботу котлоагрегата має ширший характер. Так, збільшення механічного недопалу може поєднуватися із збільшенням хімічного недопалу; зміна тонини розмелювання відбивається на режимі утворення відкладень на поверхнях нагріву, зокрема для котлоагрегатів, що працюють на АШ, при спалюванні тоншого пилу збільшується кількість відкладень на поверхні нагріву конвективного пароперегрівника.