Wpływ składu chemicznego i właściwości fizykochemicznych węgli oraz ich popiołów na wskaźniki żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów energetycznych

Na proces spalania w przemysłowych kotłach energetycznych istotny wpływ oprócz konstrukcji i sposobu eksploatacji pieca, ma substancja mineralna zawarta w węglu. Podczas spalania zachodzą skomplikowane zjawiska fizykochemiczne, w wyniku których z substancji mineralnej powstają popioły o zróżnicowanych właściwościach. W wyniku przeprowadzonych badań wyznaczono wskaźniki charakteryzujące skłonność węgli GZW do żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów energetycznych. Analiza danych wykazała zależność tych wskaźników od zawartości popiołu oraz od jego temperatury topnienia i składu chemicznego. Stwierdzono, że 91% wszystkich badanych węgli ze względu na wskaźnik żużlowania Rs oraz 59% węgli, ze względu na wskaźnik stosunku SiO2 charakteryzuje się małą skłonnością do żużlowania (rys. 1 i 2). W przypadku wskaźnika zanieczyszczania Fu tylko 3% badanych węgli odznaczało się brakiem skłonności do zanieczyszczania powierzchni grzewczych, a pozostałe zaliczono do węgli o dużej skłonności do zanieczyszczania (rys. 3). Ze względu na liczbę alkaliczności AK badane węgle charakteryzowały się zróżnicowanymi właściwościami (rys. 4). Wzrost zawartości popiołu w węglach powodował zmniejszanie się skłonności do żużlowania (spadek wartości wskaźnika Rs oraz wzrost wskaźnika stosunku SiO2) oraz wzrost skłonności do zanieczyszczania powierzchni grzewczych (zwiększanie się liczby alkaliczności AK) (rys. 5, 6, 8). W przypadku wskaźnika zanieczyszczania powierzchni Fu zaobserwowano zmniejszanie się jego wartości w miarę wzrostu zawartości popiołu, co odpowiada zmniejszającej się skłonności do zanieczysz-czania powierzchni grzewczych (rys. 7). Zawartość siarki całkowitej w węglu nie wpływała jednoznacznie na wskaźniki żużlowania i zanie-czyszczania powierzchni grzewczych (rys. 9-12). Obniżenie temperatury topnienia popiołu powodowało wzrost wartości wskaźnika żużlowania RS (rys. 13). Wzrost temperatury topnienia popiołu (rys. 14) powodował wzrost wskaźnika stosunku SiO2 (SR). W miarę obniżania się temperatury topnienia popiołu następował wzrost wartości indeksu Fu popiołu. Tylko kilka spośród badanych węgli miało temperaturę topnienia powyżej 1500oC i nie wykazywało skłonności do zanieczyszczania (Fu < 0,6) (rys. 15). Węgle sklasyfikowane na podstawie liczby alkaliczności AK jako mało skłonne do zanieczyszczania powierzchni grzewczych charakteryzowały się zmienną temperaturą topnienia popiołu od 1170 do 1500oC (rys. 16). Wraz ze wzrostem zawartości SiO2, Al2O3, K2O i TiO2 oraz spadkiem udziału Fe2O3, CaO i MgO w popiele następowało obniżanie się wartości wskaźnika żużlowania Rs (rys. 18-25). Wskaźnik stosunku SiO2 (SR) zwiększał się w miarę wzrostu zawartości SiO2, Al2O3, K2O i TiO2 w popiele oraz w miarę spadku udziału Fe2O3, CaO, MgO i Na2O (rys. 27-34). W miarę wzrostu zawartości Fe2O3, MgO, CaO i Na2O w popiele wzrastał również wskaźnik skłon-ności do zanieczyszczania powierzchni grzewczych Fu. Równocześnie stwierdzono, że przy wzroście udziału SiO2, K2O, Al2O3 oraz TiO2 w popiele wskaźnik Fu obniża się i maleje skłonność węgla do zanieczyszczania powierzchni (rys. 36-43).  Liczba alkaliczności AK wzrastała wraz ze wzrostem zawartości SiO2, Al2O3, K2O, TiO2 oraz spad-kiem udziału Fe2O3, MgO, CaO i Na2O (rys. 45-52). Analiza uzyskanych wyników wykazała, że zależności wskaźników żużlowania (wskaźnik żużlowa-nia Rs oraz stosunku SiO2) od zawartości popiołu, składu chemicznego popiołów oraz zależności temperatury topnienia od tych wskaźników w badanych węglach są podobne. Jednakże biorąc pod uwagę uzyskane wielkości korelacji oraz ich istotności bardziej wiarygodnym parametrem jest wskaźnik stosunku SiO2 (SR). Uzyskane wyniki zależności wskaźnika zanieczyszczania Fu oraz liczby alkaliczności AK od zawar-tości popiołu, składu chemicznego popiołów oraz zależności temperatury topnienia od tych wskaźników w badanych węglach wykazują odmienne wyniki. Na podstawie wartości korelacji oraz ich istotności można uznać, że bardziej wiarygodne są wyniki uzyskane dla wskaźnika zanieczyszczanie Fu.

Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka