§ 2.5. Золовый износ и низкотемпературная коррозия

Золовый износ. Максимально допустимый золовый износ (м) стенки трубы в наиболее опасном сечении определяется по фор­муле

h_maх=amηβ_кμ_зл(β_ww)³τ, (2.50)

где а — коэффициент, учитывающий абразивные свойства золы, м·с³/(кг·ч); т — коэффициент, учитывающий сопротивляемость металла износу и равный: для углеродистых труб т=1, для хромомолибденовых m=0,7; η — коэффициент, учитывающий вероятность ударов частиц золы о поверхность трубы; β_к — ко­эффициент неравномерности концентрации золы; μ_зл — концент­рация золы в продуктах сгорания, кг/м³; β_w — коэффициент нера­вномерности скорости газов; w — средняя скорость газа в узких промежутках между трубами, м/с; τ — длительность работы по­верхности нагрева, ч.

Концентрация золы (кг/м³) в продуктах сгорания

, (2.51)

где A^p — содержание золы в топливе, %; а_ун — доля золы топ­лива, уносимая продуктами сгорания; V_г — объем продуктов сгорания, м³/кг; θ' — температура газов на входе в пучок, °С.

Низкотемпературная коррозия. Для предотвращения коррозии в трубах воздухоподогревателей необходимо, чтобы температура стенок труб была выше температуры точки росы продуктов сгорания.

Температура точки росы (°С) продуктов сгорания определяет­ся по формуле

, (2.52)

где S — приведенная сернистость топлива, кг·%/МДж; а_ун— доля золы топлива, уносимая продуктами сгорания из топки, равная для слоевых топок 0,2...0,3, для камерных — 0,85; А— приведенная зольность топлива, кг·%/МДж; t_к — температура конденсации водяных паров, °С.

Задача 2.83. Определить максимально допустимый золовый износ стенки хромомолибденовой трубы воздухоподогревателя котельного агрегата, если известны коэффициент, учитывающий абразивные свойства золы а=10·10^-9м·с³/(кг·ч), коэффициент, учитывающий вероятность ударов частиц золы о поверхность трубы, η=0,334, коэффициент неравномерности концентрации золы β_к=1,2, коэффициент неравномерности скорости газов β_w=1,25, средняя скорость газа в узких промежутках между трубами w=10м/с, длительность работы поверхности нагрева τ=8160 ч, доля золы топлива, уносимая продуктами сгорания из топки а_ун=0,85, температура газов на входе в пучок θ'=407°С и коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,3. Котельный агрегат работает на карагандинском угле марки К состава: С^р=54,7%; Н^р=3,3%; S=0,8%; N^p=0,8%; O^p=4,8%; А^р=27,6%; W^p=8,0%.

Ответ: h_max=0,52·10^-3 м.

Задача 2.84. Определить максимально допустимый золовый износ стенки углеродистой трубы воздухоподогревателя котельного агрегата, если известны коэффициент, учитывающий аб­разивные свойства золы, а=14·10 м·с³/(кг·ч), коэффициент, учитывающий вероятность ударов частиц золы о поверхность трубы, η=0,334, коэффициент неравномерности концентрации золы β_к=1,2, коэффициент неравномерности скорости газов β_w=1,25, средняя скорость газа в узких промежутках между трубами w=12м/с, длительность работы поверхности нагрева τ=8160 ч, доля золы топлива, уносимая продуктами сгорания из топки, а_ун=0,85, коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,3, объем продуктов сгорания V_г=7,24 м³/кг и температура газов на ходе в пучок θ'=412°С. Котельный агрегат работает на донецком угле марки Д с содержанием золы А^р=21,8%.

Ответ: h_max=1,54·10^-3 м.

Задача 2.85. В топке котельного агрегата сжигается донецкий уголь марки Т состава: С^р=62,7%; Н^р=3,1%; S=2,8%; N^р=0,9%; О^р=1,7%; A^р=23,8%; W^p=5,0%. Определить температуру точки росы продуктов сгорания, если известны доля золы эплива, уносимая продуктами сгорания из топки, а_ун=0,85 и температура конденсации водяных паров t_к=50°С.

Ответ: t_p=132°C.

Задача 2.86. Определить максимально допустимый золовый износ стенки углеродистой трубы воздухоподогревателя котель­ного агрегата и температуру точки росы продуктов сгорания, если известны коэффициент, учитывающий абразивные свойства золы, а=14·10^-9 м·с3/(кг·ч), коэффициент, учитывающий веро­ятность ударов частиц золы о поверхность трубы, η=0,334, коэф­фициент неравномерности концентрации золы β_к=1,2, коэффици­ент неравномерности скорости газов β_w=1,25, средняя скорость газа в узких промежутках между трубами w=9 м/с, длитель­ность работы поверхности нагрева τ=8160 ч, доля золы топлива, уносимая продуктами сгорания из топки, а_ун=0,85, температура газов на входе в пучок θ'=427°С, коэффициент избытка воздуха в топке α_т=1,4 и температура конденсации водяных паров t_к=50°С. Котельный агрегат работает на подмосковном угле марки Б2 состава: С^р=28,7%; Н^р=2,2%; S=2,7%; N^p=0,6%; О^р=8,6%; А^р=25,2%; W^p=32,0%.

Решение: Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (1.12):

Q=338C^p+1025H^p-108,5(O^p-S)-25W^p=338·28,7+1025·2,2-108,5(8,6-2,7)-25·32,0=

=10 516 кДж/кг.

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива, определяем по формуле (1.27):

V⁰=0,089C^p+0,226H^p+0,033(S-O^p)=0,089·28,7+0,266·2,2+0,033(2,7-8,6)=2,94 м³/кг.

Объем сухих газов при α_т=1,4, по формуле (1.43),

V_сг=V+V+(α_т-1)V⁰=0,0187(C^p+0,375S)+0,79V₀+0,8N^p/100+(α_т-1)V⁰=

=0,0187(28,7+0,375·2,7)+0,79·2,94+0,8·0,6/100+(l,4-1)2,94=4,06 м³/кг.

Объем водяных паров при α_т=1,4 определяем по (1.44):

V=V+0,0161(α_т-1)V⁰=0,0124(9·2,2+32,0)+0,0161·1,4·2,94=0,7 м³/кг.

Объем продуктов полного сгорания находим по формуле (1.31):

V_г=V_сг+V_HгO=4,06+0,7=4,76 м³/кг.

Концентрация золы в продуктах сгорания, по формуле (2.51),

=0,0175 кг/м³.

Приведенная зольность топлива, по формуле (1.24),

А_пр=А^р/=25,2/10516=2,39 кг·%/МДж.

Приведенная сернистость топлива, по формуле (1.26),

S_пр=/=2,7/10516=0,257 кг·%/МДж.

Максимально допустимый золовый износ стенки трубы нахо­дим по формуле (2.50):

h_maх=amηβ_кμ_зл(β_ww)³τ=14·10^-9·1·0,334·1,2·0,0175(1,25·9)³8160=1,13·10^-3 м.

Температуру точки росы продуктов сгорания определяем по формуле (2.52):

=122°С.

Задача 2.87. В топке котельного агрегата сжигается челябинс­кий уголь марки БЗ состава: С^р=37,3%; Н^р=2,8%; S=1,0%;N^p=0,9%; О^р=10,5%; А^р=29,5%; W^p=18,0%. Определить тем­пературу точки росы продуктов, сгорания, если известны доля золы топлива, уносимая продуктами сгорания из топки, а_ун=0,85 и температура конденсации водяных паров t_к=50°С.

Ответ: t_p=102°C.