автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Повышение надежности котлов на мазуте путем снижения загрязнения и коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева

УГБ

Национальная академия наук Украины Институт газа

На права* рукописи

ГОРОХОВ Виктор Анатольевич

. УДК 621.187.3:620.197.3

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ КОТЛОВ НА МАЗУТЕ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И КОРРОЗИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев, 1995

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Азербайджанском институте нефти и химии им. Ы. йзизбекова

Официальные оплоненнты:

доктор технических наук . старший научный сотрудник Фиалко Наталья Михайловна

- Ведущая-организация - ДонОРГРЭС Минэнерго Украине

Завита состоится ДО ноября 1995 г.- в 14.00 на заседанш Специализированного ученого срветаД 50.03,01 Института газа Нй] Украины по адреса*. 252ИЗ, г. Кйев-НЗ,' уя. Дегтяревская, 39. Автореферат разослан________,_"1995 г.

Ученый секретарь - ; Специализированного ученого совета доктор технических наук,

кандидат технических наук--Дцбоший Александр'Николаевич

профессор-

В.Я.Конвх

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Несмотря иа тенденцию к увеличению доли углей и газа в топливно-энергетическом балансе Украины, на значительной части электростанций длительное время все еще будет сжигаться мазут в качестве основного или резервного топлива. Преимущественная масса сжигаемого на ТЭС мазута содержит значительное количество серы и золы, что приводит к интенсивному протеканию процессов коррозии и загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева паровых котлов. На основании результатов практически* и теоретических исследований разработан широкий арсенал методов повышения надёжности этих поверхностей. Однако, для оптимизации применения этих методов, а также для возможности прогнозирования коррозии и загрязнения необходим подход, основанный на том, что коррозия и загрязнение низкотемпературных поверхностей нагрева представляют единый комплекс телло-и массообменных процессов, протекающих одновременно и тесно связанных между собой. Ввиду этого вопросы разработки физико-математических моделей коррозии и загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева котлоагрегатов, сжигающих сернистый мазут, являются весьма актуальными.

Цель зяпячи работы. Исследование особенностей процессов коррозии и загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева котлоагрегатов при сжигании сернистого мазута; изучение взаимосвязи этих процессов, в том числе эффектов влияния эоловых частиц на процессы переноса паров серной кислоты ¡к; поверхности нагрева и закономерностей воздействия плёнки кислоты на процесс загрязнения поверхности нагрева.

Научная новизна. Предложена и исследована теоретическая мг ^ ль переноса паров серной кислоты из запылённых дымовых газов, учитывают,л. к.'ряду с конденсацией кислоты на поверхность нагрева, возможность -I угог-ч^доовшия и конденсации на поверхности твёрдых чаепщ. Аналитически •■> экспериментально изучен* динамика загрязнения и коррозии корродирующих поверхностей нагрева в начальный период протекания этих процессов. Разработана методиха прогнозирования процессов коррозии и загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева котельных агрегатов, сжигающих сернистые мазуты. Теоретически обоснованаиэкспериментальио подтзгржденавозможностьснижения низкотемпературной коррозии введением в конвективную шахту дополнительных центров конденсации в виде мелкодисперсных частиц.

Практическая исицдрп. работы, Разработана методика расчёта оптимальных дозировок в мазут или продукты его сгорания антикоррозионных присадок с учётом их дисперсности и способа ввода. Предложена приближенная методика расчёта скорости коррозии и загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева котлов при сжигании различных сортов мазута. Разработан способ защиты низкотемпературных поверхностей нагрева котельных агрегатов, заключающийся во введения в дымовые газы дополнительных центров конденсации паров серной кислоты, позволяющий не только значительно снизить скорость коррозии без применения специальных присадок, но и открывающий путь к использованию для этой цели ряда твёрдых и жидких технологических отходов ТЭС.

Аппобапия работы. Основные результата работы доложены на I

Республиканской конференции молодых учёных и специалистов (Ташкент, 1974), V Республиканской научно-технической конференции энергетиков (Ташкент, 1976), 1 Республиканской конференции молодых учёных и специалистов по проблеме эффективности использования газа и резервных видов топлива в народном хозяйстве (Ташкент, 1977), ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Азербайджанского института нефти и химии им. Азизбекова (Баку, 1975-1980 г.г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 статьях. Структура ц объём писсептаиии. Писсертяпипниая работа состоит из введения четырёх глав и заключения, изложенных на 163 стр. текста, 12 таблиц, 38 рисунков, списка условных обозначений и приложений. Перечень использованной литературы включает 149 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе рассматриваются опубликованные в литературе данные обширных исследований процессов.коррозии и загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева котлоагрегатов. Анализ литературных данных приводит к выводу о том, что коррозия и загрязнение представляют собой единый комплекс одновременно протекающих процессов тепло- и массо-обмена и могут быть представлены структурной моделью, показанной на рис. 1.

Рис.1. Структурная схема процессов коррозии и загрязнения поверхностей нагрева.

Здесь: 1 - образование 803, 2 - ассоциация паров Н2804. Образующаяся кислота принимает участие в трёх возможных процессах: гетерогенная конденсация

на поверхности нагрева (3) и в объёме -либо в виде гомогенного тумана (4), либо на поверхности эоловых и сажистых частиц в потоке дымовых газов (5), Часть кислоты, конденсирующейся в объЗме, попадает на поверхность нагрева, а остальная эвакуируется из конвективной шахты (7). Попавшая на поверхность кислота принимает участие в процессе коррозии (б), продукты которой служат одной из составных частей слоя загрязнений на поверхности нагрева (10). Другая составная часть отложений - твёрдые частицы (летучая зола и сажа), образующиеся при сжигании топлива (8). Перенос частиц на поверхность (9) определяется, в основном: силами термофсреза и адгезии частиц к поверхности. В качестве адгезионного агента, видимо, выступает слой кислоты на поверхности нагрева и на поверхности частиц (12). В свою очередь, доля осевшей золы определяет и количество кислоты, переносимой частицами на поверхность нагрева (Ь),

Рост слоя отложений, обладающих низкой теплопроводностью, приводит к увеличению температуры их поверхности. Этот фактор выступает в качестве "обратной связи" » влияет практически на все протекающие процессы. С ростом температуры поверхности снижается интенсивность конденсации кислоты на ней и после превышения значений точки росы конденсация может вообще прекратиться.

Снижение температурного градиента "газ-стенка" замедляет процессы конденсации в объёме и уменьшает за счёт сил термофореза перенос на поверхность как • тумана, так и твёрдой фазы. Таким образом, процесс можно назвать "самозатухаюшнм."

Закономерности протекания отдельных этапов, изображённых на рисЛ, достаточно глубоко изучены. К таким можно отнести сопросы образования БО^ и ассоциации паров серной кислота. Многими авторами исследовались процессы гетерогенной конденсации паров кислоты не, поверхность нагрев п низкотемпературной коррозии. Менгше изучен вопрос об объёмной кондаь '• кпа паров кислоты и её влияние на перенос кислоты из дымовых газоа. 7!о многих работах обращается внимание на осложнение классической картины нгрвноса паров кислоты в связи с присутствием а дымовых газах летучих •золезых и сажистых частиц л, л частости, снижение в этом случае коррозионной активности газов.

Перенос твёрдых частиц ня посерхкость подробно издался в работах по исследованию слияния минерально;! часта твёрдых теплив на условия работы котяоагрегата. Видимо, не следует ожидать принципиальных отличий в поведении летучих'частиц з потоке газов и их осаждении на поверхности, с той только разницей, что в случае сжигания мазута силы сцепления частиц с поверхностью во многом определяйте;! наличием кислотной плёнки. Однако, роль её в образовании отложений, елп&шге интенсивности н формы ягргяоса кислоты гга динамику роста слоя отложений окончательно не лена.

Всё зышесяаззнкое определило направление дальнейших наследований.

рассмотрены ос Ценности процесса переноса паров серной кислоты на поверхности нагрева котлоатрегстез в присутствии зелоэы* и сажистых частиц. Для этого предложена схема, опксыкисшя процесс перенос?, в канале круглого сечения (ркс.2), охлаждаемом снаружи. Внутри канала протехает газ. содержащий пары серной кислоты и твёрдые летучие частицы в количествах, соответствующих условиям в конвективной шахте котла, сжигающего мазут. Температура потока газов выше точки росы, а температура стенки ниже неё.

4^8 Ъявях&у

18"

Иапра&лыня расчета

т-1 т

I'

I

Тпобевхмости

Рис.2.

Расчетная схема пристенной зоны исследуемого канала.

Ввиду сложности интегрального описания, применен позонный метод расчёта. Канал разбит по длине на п участков, для каждого из которых условия тепло- и массопереноса усредняются. Температура эоловых частиц принята близкой к температуре газа, поэтому в турбулентном ядре потока объёмна* конденсация исключена. Она стаковится возможной в условиях большого градиента температур только в ламинарном пограничном слое, который также разбит на т коаксиальных тонких слоев. Расчет начинается с определения общих для данного участка параметров. Затем, начиная с ближнего к оси канала слоя и последовательно перемешаясь к стенке, ведётся расчет конденсации на поверхности находящихся в потоке частиц, образования зародышей тумана и конденсации кислоты на поверхности капель тумана. Количество кислоты, сконденсированной на поверхности канала в данном участке, определяется с учетом падения парциального давления паров кислоты за счёт конденсации в объёме при диффузии их от ядра потока к стенке. Модель реализована в виде компьютерной программы. Расчёты показали, что присутствие в потоке газов твёрдых частиц за счёт конденсации большого количества кислоты на их поверхности в объёме газа резко снижает интенсивность конденсации непосредственно на поверхность канала, причём снижение температур газа и поверхности и увеличение концентрации частиц в потоке усиливают этот эффект. Физическая сущность протекающих явлений ясна из рассмотрения рис.3.

Количество кислоты, скон»гнсиро»анной на по^еркиости Количество жисмш

частиц при их ъиангтр* тнж» при СтО

Развитие процессов конденсации по глубине ламинарного слоя.

Объёмная конденсация, идущая в первом случае за счёт образования гомогенного* тумана, а в трёх последующих - за счёт конденсации кислоты на поверхности частиц, начинается вблизи от стенки и протекает настолько интенсивно, что парциальное давление кислоты срабатывается не доходя до стенки канала. Чем больше удельная поверхность частиц, тем раньше начинается и тем интенсивнее протекает объёмная конденсация. Можно сделать вывод, что основное количество кислоты попадает на поверхность канала на золовых частицах, а, не в процессе гетерогенной конденсации.

Для проверки влияния частиц на перенос кислоты были: пйовадвны> экспериментальные исследования на установке, основым узлом которой'являлась стеклянная или алюминиевая термостатированная трубка, через- которую прокачивался воздух, содержащий пары серной кислоты» Летучие- частицы имитировались соответствующей по размерам стеклянной« пьшьнп, что исключало взаимодействие материала частиц с парами, кислоты. Количество' кислоты» сконденсированной на поверхности, определённое титрованием! смыва; характеризовало интенсивность масропереноса.

Опыты на стеклянной поверхностнпоказали, что мрисутствиетвёрдых частиц« в потоке газов увеличивает интенсивность массопереноса кислоты. Однако) известен; факт снижения коррозионной активности дымовыхгазовс увеличением содержания в них твёрдой фазы. Исследования конденсации нв> алюминиевую поверхность показали, что в присутствии твёрдых частип количество свободной серной кислотыг на поверхности на порядок превышает значения* .полученные длх конденсацин<иа^ незапылённого потока, в то время как алюмштй«дяжсн<бил>связатьлракгаческш всю выпавшую кислоту. Видимо, кислота* на поверхности' частиц- находится; в< адсорбированном состоянии и поэтому менее реакционно способна.

Расчёты по разработанной модели также позволили определить размеры ш концентрацию твёрдых частиц для максимального снижения., гетерогенной! конденсации на поверхность. Результаты ра,с.чётов;показали хорошую сходимость с оптимальными дозировками жидкихи1тв£рдых. алггикорйозионных присадок в мазут или продукты его сгорания, ранее опр^еяённьимнш'ими'иесдедователями > экспериментально, что позволяет, испоадаоадъ разработанную' модель для расчётного определения оптимальных'дозировок различных прнсадок с учётомг способа ввода, а также зольности и серрсодережания мазута.

В третьей гляя^ приведены результат исследования механизма защязиения поверхностей нагрева и его влияние натнадроеть назкотемлераг/рной коррозии; Л1, рис.! видно, что загрязнение, в основном* является результатом диухпроцеесов;— образования продуктов коррозии и-оседания-н*.поверхность летучих частиц)из< потока. В первом приближении эти -процессы можно условно представить независимыми друг от друга и рассматривать отдельно.

Хорошей моделью для изучения закономерностей загрязнения за счёт оседающих частиц могут служить некорродирующие поверхности нагрева, например, стеклянные. Нами были проанализированы данные, полученные в ЦЭЛСМ Башкирэнерго при исследовании загрязнения стеклянного змеевика на котле, сжигавшем сернистый мазут.

Очевидно, .что масса загрязнений зависит от концентрации летучих частиц

б

в потоке газов МЧ(1СТ, объёмного расходе газов Угяз, средней массы частицы МЧ4СТ, времени т и адгезии поверхности а:

(МчзстУги* ^часп т'< 8>

Основным адгезионным агентом в данном случае является липкая плёнка серной кислота, выпавшей на поверхность. Количество свободной серной кислоты, выпавшей на поверхность, можно описать уравнением:

где В и п0 - функциональные коэффииенты, зависящий а основном от температуры поверхности, а г - время.

Соответственно, поток или скорость отложений кислоты на ЛОййрхйость:

Н2304

Л50* = й - Вп0е ""т - <3)

в йт

Адгезия поверхности, видимо, пропорциональна потоку кислота -г йМсзт аналогичную зависимость от временя, с той только разницей. тто к^зде.'сация кислоты со временем может уменьшиться до нуля при преем;: ц-чик температуры поверхности отложений над температурой точки росы. Но де-гч сухие отложения обладают какой-то минимальной сцепляемостью, т.е. можно записать:

а = а0*е'л<! + ат <4>

где а0 + ёц. максимальная адгезия в первый момент времени (при r=0), а а,, адгезия сухих отложений.

В (I) все члены, кроме г и а не зависят от времени и могут быть объединены в виде одной постоянной А . Тогда:

MSirp*A(aBe-niT + aT)*r (S)

Аппроксимация данных ЦЭЛСМ Башкирэнерго позволила получить следующие выражения:

Аас - 6,76 * 10й (Ттш - 273)"5'52 * 3,34

да

Лат ' 2ПЖТооа - 273)-0'69 - 6,55 ^

п - 3,39 * Ю^Гда, - 273) «■ 0,3753

IШ,

та ' ^ - Аа^'яг(\-пг)*Лат т

Аж, - скорость загрязнения поверхности в установившемся режиме, кош конденсация кислоты на поверхность уже не происходит. Произведение /Ц, характеризует изменение скорости загрязнения поверхности а зависимости от количества конденсирующейся кислоты, уменьшаясь со временем от Аа, при г«0 до нуля при т-» о>. С увеличением температуры поверхности скорость загрязнения уменьшается, что отвечает представлениям, заложенным в основу схемы процессов (рис.1).

Полученная модель (5)+(8) проверялась на данных ВТИ пс исследованию загрязнения стеклянных воздухоподогревателей. Статистический анализ показал, что модель адекватно описывает процессы загрязнения некорродируюшвх поверхностей нагрева при сжигании топлива различного состава и даже в случае применения присадки МдОД.

Однако, основное количество низкотемпературных поверхностей нагрева выполнено из обычных сталей. Поэтому особый интерес представляет возможность создания моделипррцессов, протекающих на корродирующих поверхностях нагрева, для чего были поставлены специальные исследования на стендовой установке, представлявшей собой байпасный газоход котла ТП-200. Продукты горения сернистого мазута забирались до воздухоподогревателя 2 ступени и сбрасывались на всас дымососа. На участках короба с опускным, горизонтальным и'подъемным движением газов были размещены продольно и поперечно обтекаемые змеевика, ' собранные из отдельных коррозионных образцов, температура которых находилась в пределах 320^420 К. Скорости коррозии и загрязнения определялись по уравнениям:

„ ах-а>

(10)

Нт

Ог - < Яг

(И)

где: О, - масса образца до опыта; - масса образца после опыта до отмывки; Оэ - масса образца после опыта и отмывки; Н -- поверхность образца; г - время испытания.

Опыты проводились а интервале времени от 4 до 20 ч. Полученные результаты носили характер типичной коррозионной кривой с максимумом в области 370-380 К и минимумом в области 350 К. С увеличением длительности опыта от 4 до 20 ч. скорость коррозии резко уменьшаете», причём при продольном обтекании в опускном, горизонтальном и подъемном потоках, скорость коррозии имела близкие значения. Полученная зависимость убыли массы металла от времени для поверхностей с различной температурой хорошо описывается известным уравнением вида:

Мк - {кг?* 02)

Аппроксимация экспериментальных данных позволила определить значения К и П} , приведенные в таблице 1. Можно отметить, что эти значения гораздо больше, чем рекомендуемые а 'Методике определения коррозионной агрессивности продуктов сгоранюг сернистого жидкого топлива и прогнозирования скорости коррозии металла поверхностей нагрева котлов* (РТМ 108.030.07-75). Это связано с тем, что в РТМ данные по скорости коррозии; как правило, усреднялись в интервале от 0 до 250 ч, а в начальной период коррозия протекает более интенсивно.

Таблица 1

- Расчетные значения функциональных коэффициентов

Температура поверхности Поперечное обтекание Продольное обтекание

.к п к» к п к»

I 333 19,44 0,7750 9,97 4,4« 1,0464 . 4,81

I 343 (20,14 0,5644 14,92 3,34 1,0736 3,65

353 63,17 0,6283 13,53 3,00 1,1148 3,41

I 363 ' 29,74 0,6254 8,35 2,12 1,1399 2,36

373 21,11 0,6872 8,13 1,65 1,2533 1,8«

383 52,03 0,6147 11,35 1,83 1,2513 2,12

393 5,59 0,9418 5,06 1,08 1,3440 ■ 1,11

403 - - - 1,07 1,3143 1,09

4.3 - - 0,69 1,6477 0,54

Значительное влияние на протекание процесса коррозии оказывает не только время образования плёнки кислоты, С ростом толщины слоя отложений увеличивается температура их поверхности, и, соответственно, снижается перенос на неё кислоты. Отложения становятся суше и со временем, под действием аэродинамических сил, могут осыпаться. При этом вновь увеличивается перенос кислоты на поверхность и скачкообразно растёт скорость коррозии. Далее прдцессы протекают в чередующихся фазах нарастания и осыпания слоя отложений.

Скорость роста отложений для поперечно обтекаемых поверхностей также больше, чем для продольных, поэтому чередование осыпания и нарастания слоя отложений происходит здесь с большей частотой. Видимо, это явилось причиной, по которой многими авторами при длительных сроках испытаний отмечено, чтоусреднённая скорость коррозии для поперечно омываемых поверхностей значительно больше, чем при продольном обтекании.

Важная роль отложений в протекании процесса коррозии заставила обратить особое внимание на динамику их роста. Однако периодическое осыпание отложений нб позволило аналитически описать этот процесс. Поэтому полученные экспериментальные данные были описаны уравнением регрессии, аргументами которого являлись время, температура поверхности, масса прокорродиров&вшего металла, а также их квадраты и парные взаимодействия. Выходная функция - масса отложений на поверхности:

для поперечного обтекания:

Л*, - -2,793Ы2,2323Ы,5113МК-0,0907(ГПОВ-273)-0,4559т2-

- 0,0031(Г^в-273)2 - 0,0074М2 - 0,0157^7^-273) -

- О.ОШгЛ/, ♦ 0,0073(7^-273)^ О»

для продольного обтекания: М3 = -20,2417 + 7,4282г + 1,7022м* + 0;2294(ГПОВ -273) + 0,3743т2

- 0,0007(Гя<нГ273)2 - 0.0094М* - 0,0454т(Гдал-273) -

(14)

- 0,1975тМк * 0,0002(ТПОВ-273)МК

Эти уравнения описывают процессы загрязнения в интервале от 0 до 15-20 ч и представляют функции, близкие по виду к показательной (рис.4).

2' ИР

1 м< I т

5 40!

§

5

4 в гг (6 4

Время

Рис.4. Изменение массы отложений на поверхности нагрева* при продольном обтекании и Тпов = 353 К.

В интервале 12-18 ч кривые постепенно переходят в прямые с очень малым' утлом наклона и дальнейший рост отложений может быть описан уравнением прямой:

мз-а + Ьг (15)

Коэффиценты этого уравнения могут быть найдены, если прямую, касательную к кривой загрязнения в интервале 12-18 ч продолжить до пересечения с осью ординат. В этом случае а будет равно отрезку оси ординат от 0 до точки пересечения, а Ь -есть тангенс наклона прямой к оси абсцисс, (рис.4, пунктирная кривая). Таким образом, рост слоя отложений продолжается до достижения критической толщины, определяемой- моментом, когда температура поверхности отложений превысит точку росы, после чего конденсация кислоты на неё прекращается. Затем следует период попеременного осыпания и нарастания слоя отложений и его толщина, а дальнейшем, колеблется около критической. На базе этих представлений разработана методика прогнозирования процессов коррозии и загрязнения низкотемпературных трубчатых поверхностей нагрева котлоагрегатов, сжигающих сернистый мазут. Блок-схема программы представлена на рис. 5.

Исходные данные: температуры газа я поверхности нагрева, теплопроводность и плотность отложений, серосодержание и зольность топлива, диаметр труб, их материал (корродирующий или некорродирующий) и характер )бтекания поверхности. На первом этапе определяется масса прокорродировавшего

металла для заданного момента времени по уравнению (12). Далее определяется мсса загрязнений для заданных ТП08 и и определённого Мх: для корродирующих говерхпостей нагрева по уравнениям (13) и (14), а для некорродирующих - по (5)-9).

Масса отложений пересчитывается в толщину слоя с учётом кривизны оверхносги. Температура поверхности отложений может быть определена при равнении потоков теплоотдачи от газа к поверхности с^ и теплопередачи в слое гложений

1кхо&ые данные

/ Тюз ; Яш

Определение массы /У* я/аауго&греМшего него**

(¿г ) : пг* { .

Задание но/жп

¿несение №ра$о« к М*

Определение носсиМ» зогрщнениа

лобс&нояъ

5р/гюрре димкхная пс£у*юст,

9 )

/"уесуег носе*' сглвччте Лтыпцину слоя

Определение тепп*ратиш 11. Юверхиссти оглшкемш ( /8 )

Конец быниемний к дача ф . оонння

Я» * Цоит,'

Л^мешиеве/раАк

К*

Задание или расчетное апреЗеле-

НОС ТОЧКи рОШ 7^*1*

криг

Рис. 5.

Блок-схема программы расчета по методике прогнозирования процессов коррозии и загрязнения

Яа ~ аот^газ ~ Тотл)

(16)

<?Х - ^ -

(17)

т,

отл =

даа * а ат&отз?|

*оглг + ¿огл»

(18)

где аотл и Хотя - коэффиценты теплоотдачи от газа к поверхности отложений и теплопередачи в слое отложений; $„л - -голшина слоя отложений; Тг„ и Тпо, -температура газов и металла поверхности нагрева;

Тотл сравнивается с заранее рассчитанной или экспериментально определенной точкой росы дымовых газов Тр . Программа составлена по шаговому принципу и если Тотл < Тр, то задаётся следующий момент времени и расчёт повторяется до тех пор,

пока Тотл не будет равно или больше Тр. Здесь вычисления заканчиваются и следует выдача данных о критическом значении массы отложений, их толщине, хритичесхом периоде времени и температуре поверхности отложений, соответствующей этому моменту.

Если критический период больше, чем 12-18 ч., то программа автоматически переходит от зависимостей (13) и (14) к уравнению (15). Для возможности . использования программы в случаях, когда качество топлива и условия работы котлоагрегата отличаются от тех, при которых были получены уравнения (12), (13) и (14), программа вводит поправки на серосодержание топлива, коэффицент избытка воздуха и относительную нагрузку котлоагрегата.

В четвёртой глазе описаны результаты разработки стендовых и промышленных исследований способа предотвращения коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева. Как показано ранее, наличие в потоке дымовых газов твёрдых центров конденсации, независимо от их химического состава, должно снижать скорость коррозии. Как известно, наилучший эффект дабт распылившие жидких присадок, капли которых, испаряясь, образуют твёрдые кристаллики. В качестве таких веществ могут бьггь использованы солевые сточные воды химводоочисток ТЭС. В частности, нами предложено применение отработанного регенерационного раствора Ш -катионитных фильтров. В состав раствора входят МвС12 ,СаС12 и №С1. Концентрация твёрдой фазы раствора около 0.05 % от массы мазута. Учитывая большое содержание солей натрия, которые могут образовывать липкие отложения на поверхностях нагрева с температурой стенки

более 700 К, раствор вводился в дымовые газы в зоне температур 570-620 К. Распыливающие устройства были подобраны соответственно рассчитанным оптимальным размерам капель и дозировки присадки.

Эффективность метода проверена в стендовых и промышленных условиях. При этом скорость коррозии по всему диапазону температур поверхности снижались в среднем в два раза. Способ внедрён на Сумгаитской ТЭЦ-1 и дал существенный экономический эффект.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Установлены общие закономерности влияния процессов коррозии и загрязнения низкотемпературных поцерхиостей нагрева на надежность эксплуатации котлов, работающих на высокосернистом мазуте.

.2, Предложена обобщённая схема тепло- и массообменных процессов, протекающих при конденсации паров, серной кислоты и осаждении золовых и сажистых частиц на низкотемпературных поверхностях нагрева котлоагрегатов.

3. Разработана теоретическая модель переноса паров серной кислоты из запылённых Дымовых газов котельных агрегатов, учитывающая, наряду с непосредственной конденсацией кислоты на поверхность, возможность туманообразования и конденсации кислоты на поверхности твёрдых частиц в ламинарном пограничном слое газов.

4. На основании выполненных вычислительных и натурных экспериментов показано, что основное количество серной кислоты переносится на поверхность нагрева в виде плёнки на, золовых и сажистых частицах. Это позволило теоретически объяснить наличие оптимума в значениях доз жидких и твёрдых антикоррозионных присадок и предложить метод его расчётного определения.

5. На базе представлений о механизме совместного протекания процессов конденсации кислоты Ii оседания летучих частиц из потока газов разработана математическая модель загрязнения некорродирующих низкотемпературных поверхностей нагрева котлоагрегатов при сжигании сернистого мазута.

6. На основании результатов проведенных экспериментальных исследований разработана математическая модель процессов коррозии и загрязнения корродирующих поверхностей нагрева котельных агрегатов, которая для малых . периодов времени от 1 до 20 ч. дополняет РТМ 108.030.07-75 и позволяв прогнозировать скорость загрязнения поверхностей нагрева.

7.. Предложено, испытано и внедрено с положительным эффектом применение бросового отработанного регенерационного раствора Na- катионитрвых фильтров в качестве антикоррозионной присадки к дымовым газам котлоагрегатов, сжигающих сернистый мазут, что одновременно устраняет загрязнение водоёмов . указанными сточными водами.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Некоторые результаты исследований коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева парогенераторов при сжигании бакинских мазутов."За технический прогресс", Баку, 1977, Na 12, с.12-17. Авт.: K.M. Абдуллаев, В.А.

Горохов, С.З. Адхемзаде, Т.М. Кулиев.

2. Цирульников Л.М., Абдуллаев К.М., Горохов В.А. К вопросу прогнозирсванияэагрязненийнекорродирующихнвзкотемпературныхповерхностей нагрева парогенераторов при сжигании сернистого мазута. "Известия ВУЗов", "Энергетика", 1978. N« 5, с. 60-66.

3. Горохов В.А. Об экспериментальном изучении процессов коррозии и загрязнения низкотемпературных поверхностей нагрева парогенераторов при сжигайиисернистогомазута.'Учёныезаписки". АзИНЕФТЕХИМим.М.Азиэбекова. 1978, № 1, с.80-83.

4. Горохов В.А, Конденсация паров серной кислоты из дымовых газов парогенераторов."Теплоэнергетика", 1979, N"2, с. 67 69.

5. Горохов В.А. Об особенностях конденсации паров серной кислоты из запылённых дымовых газов. "Коллоидный журнал", 1979, №2, с. 218-226.

6. ]. Ratafia- Brown, V. Gorokhov, et. at. "Toxic Materials Emitted from Coal-Fired Technologies: Assessment of Sources, In-situ Generation, Control Options Measurement, and Environmental Effect," SAIC, Contract No. DE-AC22-89PC88400, November 1991.

7. J. Ratafia-Brown, V. Gorokhov. "Comprehensive Performance and Economic Assessment of Ultra-High Efficiency FGC Technologies as Applied to Advanced PC-fired Power Plants," SAIC. Contract No. DE-AC22-89PC88400, October 1992. (Unpublished)

8. J. Ratafia-Brown, V. Gorokhov. "FGD Waste Disposal Cost and Sensitivity Analysis". Tenth Annual Coal Preparation, Utilization, and Environmental Control Contractors Meeting. July 1994.

9. Горохов В.А. и др. А.С. N» 637058 "Способ защиты поверхностей нагрева парогенераторов от сернокислотной коррозии", 1980;

10. Горохов В.А. и др. А,С. N" 734246'Многофункциональная присадка к мазуту", 1980. Бюллетень №18;

Горохов В.А. Шдвищеиня надшност! коттв на мазуп шляхом зниження шбруднення та корозП низькотемпературних поверхень narpisy. Днсертацм на здобуття вченого ступени кандидата техн!чних наук за спец1альн1стю 05.14.04 -промислова теплоенергетика. Институт газу HAH Укранш, м. Кшв 1995.

Захищаються 10 наукових праць, що мютять у coöi теоретичш та експериментальн! досл!дження п^цвищення надГйност! котл!в на мазуп шляхом зниження забруднення та корози низькотемпературних поверхень нагршу. Показано, що над1йн!сть експлуатащТ котл!в на високоЫрчистому мазут! у значн!й Mipi визначаеться пропесами корозита забруднення низькотемпературних поверхень нагршу. Розроблено теоретичну модель переносу пари сфчаио» кислоти з запилених димових ra3ie котелышх агрегат1в, яка враховуе поряд з безпосереднього кондексашею кислоти на поверхшо можлив!сть туманоутворення та кондепсаци кислоти на поверхшо твердих частинок у лямшарному пограничному шар! газш, Встановлено на шдстав1 розрахунк!втаекспериментальнахдосл!джень. що основна

Kinudcn. с1рчано> кислота переноситься на поверхню у вигляд! пл1вки на золових та сажистих частниках. Визначено оггпмум у значениях доз редких та твердих ант1короз!йних присадок та залропоновано метод його розрахункового визначення. Розроблено методику, яка дозволяе спрогнозувати швидк(сть забруднення та корозП поверхень нагр1ву. Одержано позитивний ефект застосування бросового розчину Ыа-катюннрованнх ф!льтр1в як аш1короз1йна присадка додимових г'аз!в котМв. Це одночасно усувае забруднення водойм!в вказаними сточними водами.

Ключевые слова: загрязнение, , коррозия,' мазут, котел, низкотемпературная поверхность нагрева.

Gorokhov V.A. Increase of reliability for boilers firing fuel oil by reduction of fouling and corrosion of tow temperature heat exchange surfaces. Thesis for Ph.D. Degree in technical sciences by speciality OS Л 4.04 - Industrial thermal energetics. Institute of Gas National Academy of Sciences of Ukraine. Kiev, 1995.

10 scientific works are defended. These works contain results of theoretical and experimental research on increase of reliability of boilers firing fuel oil by reduction of fouling and corrosion on low temperature heat exchange surfaces. It is shown that the reliability of boilers firing high sulfur oil is determined by fouling and corrosion of low temperature heat exchange surfaces.. The theoretical model of sulfuric acid vapor transfer in dusted boiler flue gas is worked out This model takes into account not only direct acid condensation on boiler surface, but also possibility of mist formation and add condensation on solid particles in laminar boundary layer. According to results of calculation and experiments the main quantity of sulfur acid is transferred to the surface as a film on ash and soot particles. The optimum quantity of liquid and solid anti-corrosion additives is determined, the method of its calculation Is proposed. A methodology was developed to forecast rate of fouling and corrosion of heat exchange surfaces. The positive effect is received for utilization of Na-cation filter waste solution as anti-corrosion additive to boiler flue gas. Implementation of this method simultaneously reduces pollution of reservoirs by mentioned waste water.

Подписано к печатиHJO.iS9Br. формат 60x84/16 .Бумага офсетная Уоя.-печ.лист, 1.0.Уч.-иад.лес* 1.0, Тираж юо, Закаа -ЩЧ. '

Полиграф, уч-к Института электродинамики АН Украины, : 252057, Киев-67, проспект Победы, 56.