- •2. Пылеугольные горелки.
- •3. Теплота, полезно потраченная на производство пара. Расход топлива и кпд котла.
- •4 Теплообмен в топке
- •5. Потеря теплоты с уходящими газами.
- •6. Расчет теплообмена в топке
- •7. Потеря теплоты от химической неполноты сгорания
- •8Схемы организации движения потока воды и пароводяной смеси в парогенераторах.
- •10 Гидродинамика парогенераторов с естественной циркуляцией. Схема расчета циркуляции.
- •12 Водяной режим и продувка парогенератора.
- •16 Абразивный износ
- •17 Немеханизированные и полумеханические топки
- •19. Механические топки с цепными решетками
- •22 Коррозия металла внутренних поверхностей нагрева
- •23 Особенности сжигания твердого топлива в пылевидном состоянии
- •24. Загрязнение поверхностей нагрева
- •25. Основные схемы пылеприготовления
- •27. Сушка топлива
- •28 Снижение содержания оксидов азота и серы в продуктах сгорания
- •29. Размол топлива
- •32. Аэродинамические схемы организации сжигания твердого топлива.
- •33. Схема горения частиц натурального твердого топлива
- •34. Сушка топлива
16 Абразивный износ
Продукты сгорания твердого топлива выносят из топки значительное количество частиц золы и несгоревшего топлива. Считают, что в мире к 1990 г. при сжигании твердого и жидкого топлива, учитывая современные способы очистки продуктов сгорания, в атмосферу будет выбрасываться до 40 млн. т/год уноса и до 170 млн. м3/год S02.
Средняя концентрация частиц уноса в потоке газов, г/м3, определяется по формуле
где— содержание золы в рабочей массе топлива, %;— доля золы в продуктах сгорания; Гун — содержание горючих в уносе, %;— объем продуктов сгорания, м3/кг; — температура продуктов сгорания на входе в конвективную поверхность нагрева, °С.
Например, при сжигании АШ в топках с сухим шлакоудалением μ= 0,14 г/м3.
Находящиеся в потоке газов частицы уноса встречают на своем пути трубы поверхностей нагрева. Крупные (инерционные) частицы (размером более 20 мкм) под действием кинетической энергии, возникающей при их движении вместе с газами с относительно высокой скоростью, пробивают пограничный слой, ударяются о трубы и вызывают их истирание— абразивный износ наружной поверхности.
Золовой износ за промежуток времени т определяется по формуле
(25.2)
где —износ, мм или г/м2, за время ; а= (2-9,5) • 10-9— коэффициент, характеризующий абразивные свойства частиц, мм-с3/(гч); — концентрация уноса в потоке газа, г/м3;w — средняя скорость потока газов, м/с; — коэффициент, учитывающий вероятность ударов частиц о поверхность;m — коэффициент, учитывающий сопротивляемость металла износу;m=1для углеродистых труб и m = 7 для хромомолибденовых труб.
При длительном истирании толщина стенки труб уменьшается, снижается ее прочность, что может привести к разрыву труб, работающих под давлением. Наибольший местный абразивный износ в шахматном пучке труб поверхности нагрева, мм, характеризуется выражением
(25.3)
где — коэффициент неравномерности концентрации золы в газоходе, обычно (1,2-1,25);w — средняя скорость потока газов, м/с, в наиболее узком месте;— коэффициент неравномерности поля скоростей в газоходе, (1,2-1,4);— длительность работы поверхности нагрева, ч; к — средняя концентрация частиц в потоке газов.
Из формул (25.2) и (25.3) видно, что износ в основном определяется скоростью потока газов и местной концентрацией крупных частиц в потоке. Наибольшую скорость поток газов имеет в каналах около труб, расположенных у стенок газоходов. Характер распределения концентрации частиц зависит от аэродинамических условий движения потока. Наибольшая концентрация крупных частиц имеет место у задней стенки газохода в местах поворота газов, и поэтому износу наиболее подвержены змеевики экономайзера, расположенные в верхней части конвективной шахты непосредственно за поворотной газовой камерой.
Неравномерность скорости потока газов и концентрации в нем крупных частиц уноса (рис. 25.1) вызывает и неравномерный износ поверхностей нагрева. При поперечном обтекании поверхности нагрева большему износу подвержены шахматные пучки труб, расположенные в зоне наибольшей концентрации крупных частиц уноса. Наибольшему износу подвержены участки труб при угле атаки потока 30—50°.
При продольном обтекании абразивный износ возникает на входных участках труб вследствие увеличения в этих местах скорости потока, а также прямого удара частиц уноса о поверхность. Предельно допустимая по условиям абразивного износа скорость газов на входе в первый пакет конвективной шахты (между трубами), м/с, определяется по формуле
(25.4)
где — коэффициенты неравномерности полей скоростей газов и концентрации золы (при П-образнон компоновке=1,25;=1,2; при повороте газов на 180°=1,6,=1,6); τ — срок службы труб, ч;— максимально допустимый износ стенки трубы, мм;—коэффициент, равный 1,15 для котлов сD>120 т/ч и 1,3—1,4 для котлов с D = 50-75 т/ч;R90— остаток золы на сите 90 мкм, %.
Существенное влияние на износ оказывают абразивные свойства золы и несгоревших частиц топлива. Легкоплавкие зольные частицы оплавляются и меньше истирают трубы. Частицы тугоплавкой золы, а также несгоревшего топлива имеют шероховатую поверхность с острыми кромками, что повышает их абразивные свойства. При жидком шлакоудалении частицы золы оплавлены и имеют меньшие размеры, поэтому износ поверхностей нагрева уменьшается.
Уменьшение износа может быть достигнуто за счет снижения скорости газового потока, а также уменьшения концентрации в нем уноса, в частности, путем применения топок с жидким шлакоудалением. Допустимая скорость продуктов сгорания может быть определена исходя из желаемого срока службы труб и допустимой остаточной толщины стенки по условиям ее прочности. Допустимый износ трубы примерно 0,2 мм/год. Скорость газовw, определяемая условиями истирания абразивной золой, при пылеугольном сжигании АШ иs/d = 2,5 составляет 11,5 м/с.
С целью защиты рабочих поверхностей нагрева в местах наиболее интенсивного износа на трубах устанавливают уголки и накладки на сгибах змеевиков и приваривают прутки на прямых участках труб. В трубчатых воздухоподогревателях во входных участках, где имеет место наибольший износ, устанавливают вставки длиной 150—200 мм.