ZESZYTY NAUKOWE PO LITECH NIKI ŚLĄ SKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 125
1995 N r kol. 1280
M arek PRONOBIS
I n s ty tu t M aszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska
WPŁYW POPRAWY JAKOŚCI PRZEM IAŁU
WYNIKAJĄCEJ Z ZASTOSOWANIA PIERWOTNYCH M ETOD DENITRAC J I SPALIN N A PRACĘ KOTŁA
S tr esz c z en ie . P raca poświęcona je s t analizie wpływu zmienionej, na s k u te k wprowadzenia pierw otnych m etod redukcji NOx, granulacji pa
liw a n a wymianę ciepła, intensyw ność erozji popiołowej i tworzenie się osadów zanieczyszczeń n a pow ierzchniach konwekcyjnych kotła.
Stwierdzono, że rezu ltatem większego rozdrobnienia popiołu lotnego je s t w zrost radiacyjnego w spółczynnika w n ik an ia ciepła oraz nasilenie się procesu pow staw ania osadów popiołowych przy jednoczesnym zm niejszeniu intensywności erozji rur.
R E SU L T IN G FROM PRIM ARY M ETHODS OF NOx REDUCTION COAL G RINDING QUALITY IM PROVEM ENT AND ITS INFLUENCE ON B O IL E R OPERATION
S u m m ary . The im provem ent of coal grinding quality change sig
nificantly th e surface and m ean d iam eter of coal particles. The increase of fly ash fineness leads to th e grow th of rad iativ e h e a t tra n sfe r coeffi
cient and to the enhancem ent of th e h e a t tra n sfe r, especially in th e furnace and radiative su p e rh e ter area. The increase in coal fineness d eterio rates to some exten t th e h e a t tra n s fe r in tube banks in conse
quence of higher fouling caused by th e increased fly ash fineness. The enhancem ent of grinding q u ality b rings about th e reduction of erosive w ear of th e tubes.
E IN FL U ß DER DURCH EIN FÜ H R U N G D E R PRIMÄRMAßNAHMEN ZUR N O x M INDERUNG VERU RSA CH TEN V E R B ESSER U N G VON K OH LENFEINHEIT AU F D IE AR BEIT E IN E S K ESSELS
Z u sam m en fassu n g. Die vorliegende A rbeit an aly siert den Zusam m enhang zwischen der K ohlenfeinheit u n d der iY ärm eübertragung, V erschm utzung als auch Erosionen in konvektiven Kesselheizfächen.
Aus den B erechnungen erfolgt, daß die F einm ahlu ng v erbessert den
256 M arek Pronobis
S tra h lu n g sau sta u sc h bei gleichzeitiger Z unahm e der Ansatzbildung u n d A bnahm e des Rohrverschleisses.
1. W STĘP
W prowadzenie spalan ia niskoem isyjnego w już istniejącym kotle powoduje szereg, nieraz bardzo istotnych, zm ian w jego pracy. Dla zachow ania właści
wego stopnia w ypalenia paliw a i uniknięcia zwiększonej zawartości części palnych w popiele przy utrzym yw aniu stosunkow o niskich nadm iarów powie
trz a w komorze paleniskowej i znacznym rozciągnięciu obszaru spalania wzdłuż komory konieczna je s t popraw a jakości przem iału węgla. Uzyskane na sk u tek tego powiększenie powierzchni właściwej pyłu pozwala n a szybkie spalenie większej części paliw a w pobliżu palników, czego efektem jest pozo
staw ienie stosunkowo długiego odcinka komory, w którym możliwa jest redu
kcja powstałych w początkowej fazie sp alan ia tlenków azotu.
N iniejsza praca poświęcona je s t analizie wpływu zmienionej granulacji paliw a n a w ym ianę ciepła, intensyw ność erozji popiołowej i tworzenie się osadów zanieczyszczeń n a powierzchniach konwekcyjnych kotła.
2. WPŁYW POPRAWY JAKOŚCI PRZEMIAŁU NA INTENSYWNOŚĆ RADIACYJNEJ WYMIANY CIEPŁA W KOTLE
Stosowane dotąd w k raju jakości przem iału węgla odpowiadają pozostało
ściom sitowym Rq o9 = 35 45% i Ro_2o = 5 + 15%. N atom iast wym agania dla palników niskoem isyjnych narzu cają znacznie wyższą jakość przemiału, w granicach R0 09 = 15 +■ 20% i Ro^o < c0 w ym aga odpowiedniej przebudowy separatorów młynowych.
T ak znaczna popraw a jakości przem iału powoduje, że powierzchnia właści
wa popiołu lotnego bardzo w zrasta, a to z kolei intensyfikuje radiacyjną w ym ianę ciepła m iędzy spalinam i a pow ierzchniam i ogrzewalnymi kotła.
P aram etrem charakteryzującym rozm iar cząstek popiołu lotnego je s t średni
ca charak terystyczna dp, odpowiadająca powierzchni właściwej pyłu Fp zgod
nie z równaniem :
(1) W ystępującą w wzorze powierzchnię w łaściw ą pyłu określić można, przy założeniu kulistości ziaren, za pomocą wzoru [1]:
W p ły w p op ra w y jakości przem iału. 257
Fp = 6,39 • 106 [m2/k g ] (2)
Pp Um
gdzie
x = 1,795/n (3)
W artość dm odpowiadającą znanej liczbie polidyspersji, k tó ra odpowiada określonej pozostałości sitowej Ro,o9 wyznaczyć m ożna z przekształcenia wzo
ru R o sin a-R am m lera-B en n eta jako:
OO
---l/n tł11111 (4)
(4,6052 — ln Rq 09)
Rzeczyw isty kształt ziaren pyłu w m niejszym lub większym stopniu odbie
ga od kulistego, co powoduje konieczność w prow adzenia odpowiedniego współ
czynnika k ształtu, przez k tóry należy mnożyć w artości F p określone dla ziaren kulisty ch. Je d n ak zarówno modele m atem atyczne radiacyjnej w ym iany cie
pła, ja k i erozji oraz intensywności zanieczyszczania się powierzchni opierają się n a założeniu kulistej formy cząstek pyłu, stą d do obliczeń w ram ach niniejszej pracy przyjęto również tak ie założenie.
W zależności od rodzaju m łyna i zastosow anego se p ara to ra oraz rodzaju m ielonego węgla zm ienia się liczba polidyspersji, k tó ra charakteryzuje sto
p ień równomierności rozm iarów ziaren pyłu. Im je s t w iększa, tym pył jest bardziej zbliżony do m onodyspersyjnego. W typowych instalacjach n a węgiel k am ie n n y n = 0,8 - 1,2, przy czym niższe w artości odpowiadają młynom szybkobieżnym, np. w entylatorow ym , a wyższe średniobieżnym , np. pierście- niow o-kulow ym . C harakterystyczne p a ra m e try pyłów, obliczone dla poda
nych w artości n, zestawiono w tablicy 1.
T a b lic a 1 P a r a m e t r y c h a r a k t e r y s t y c z n e p y łó w d la lic z b y p o lid y s p e r s j i n = 1,2
R(l,09^,20 50,0/15,6 40,0/8,6 20,0/1,34 10,0/0,21
dp [|im] 32,2 25,6 16,0 11,9
dm H 119,4 94,6 59,0 43,9
Fp(pp = 1500) 124,1 157,0 251,3 337,2
Fp(pp = 2000) 93,1 117,8 188,5 252,9
Fp(pp = 2500) 74,5 94,2 150,8 202,3
258 M arek Pronobis
T a b lica 2 P a r a m e t r y c h a r a k t e r s t y c z n e p y łó w d la lic z b y p o lid y s p e r s j i n = 0,8 R(), 0e/R(>,20 50,0/26,3 40,0/17,1 20,0/4,5 10,0/1,18
dp [pm] 17,9 5,6 2,8 1,8
dm [pm] 139,1 98,2 48,5 31,0
Fp(pp = 1500) 506,4 717,0 1449,2 2269,6
Fp(Pp = 2000) 379,8 537,8 1086,9 1702,2
Fp(pp = 2500) 303,8 430,2 869,5 1361,8
W yniki powyższe dowodzą, że w aru n k i przem iału paliw a istotnie zmieniają powierzchnię właściwą i śred n ią średnicę ziaren pyłu. N a uwagę zasługuje znaczny w zrost F p, a tym sam ym zużycia energii n a rozdrobnienie paliwa, w m iarę spadku liczby polidyspersji n. Np. dla tej samej pozostałości sitowej R0 09 = 20%, przy n = 1,2 i gęstości pyłu pp = 1500 kg/m 3, wartość Fp = 251 m2/kg, n ato m iast przy n = 0,8 pow ierzchnia F = 1449 m 2/kg, przy jedno
czesnym wzroście pozostałości R0>20 z 1,34 do 4,5%.
Wiadomo przy tym, że wyższa w artość R0 2o powoduje powiększenie udziału p ierw iastk a C w pozostałościach po spalaniu. S tąd charakterystyk ę przemia
łową o niskiej liczbie polidyspersji należy uznać za niekorzystną.
Istotnym problem em je s t określenie, czy i ja k zm ieniają się średnice ziaren pyłu po jego spaleniu. Problem te n je s t dotąd mało zbadany, lecz dostępne wyniki [2] dowodzą, że proces przem iału prowadzi do rozdzielenia materii organicznej i m ineralnej węgla. Z iarn a paln e praktycznie w całości ulegają zgazowaniu, w związku z czym gran u lacja popiołu lotnego je s t zależna od ziarnistości składników m ineralnych węgla. Ponieważ separacja w młynie odbywa się przy w ykorzystaniu sił bezwładności cząstek, rozm iar ziaren prze
chodzących do przewodów pyłowych je s t funkcją ich gęstości. S tąd składniki m ineralne o gęstości porównywalnej z gęstością m aterii organicznej będą m iały granulację zbliżoną do granulacji ziaren palnych. Z powodu braku odpowiednich danych dla celów niniejszej pracy przyjęto założenie upraszcza
jące, że w ym iar dp reprezentuje zarówno śred n ią średnicę ziaren pyłu węglo
wego, ja k i powstałego z niego popiołu lotnego.
Zm iana dp, w ynikająca ze zm iany jakości działania odsiewacza, powoduje zm ianę współczynnika osłabienia prom ieniow ania przez cząstki lotnego po
piołu [3]:
43000 pp
(5)
wpływającego n a w artość emisyjności spalin es, a więc i radiacyjnego współ
czynnika w nikania ciepła a lr:
W p ły w popraw y jakości przem iału. 259
es = 1 - exp(-kr p s) (6)
gdzie
k r = kp + kg (7)
skąd
1 - (Tść/ T s)4
a i , = C s a ść £s Tg ~ 1 _ T / T (8 )
W pływ zm ian średnicy charakterystycznej dp n a w artość radiacyjnego w spółczynnika w nikania ciepła przedstaw iono n a rys. 1 dla przegrzewacza p a ry w kotle OP-230. Zauważyć m ożna w zrost a lr w m iarę zm niejszania się dp. W ynikowy efekt objawia się we wzroście ilości ciepła przejętego przez w ym iennik, przy czym zm iana ta zależy n a tu ra ln ie od udziału składowej radiacyjnej w strum ieniu przejętego ciepła.
d p t / j m ]
Rys. 1. Zależność radiacyjnego współczynnika w nikania ciepła od granulacji popiołu lotnego Fig. 1. The influence of m ean diam eter of fly ash p articles on th e rad iativ e h e a t tran sfer
c o e f f i c i e n t
260 M arek Pronobis
3. WPŁYW ZMIANY GRANULACJI PYŁU NA POWSTAWANIE OSADÓW POPIOŁU
S ta n osadów popiołowych n a powierzchniach r u r części konwekcyjnej jest zdeterm inow any przez zbiór param etrów , k tó re częściowo są związane z gra
nulacją popiołu lotnego. M iarą wpływu osadów n a w ym ianę ciepła jest stopień efektywności cieplnej ¥ będący stosunkiem współczynników przenikania cie
pła w pęczku zanieczyszczonym i czystym. W przypadku pęczków o układzie korytarzow ym w artość ¥ opisuje zależność [4]:
gdzie cm - w skaźnik charakteryzujący wpływ skład u chemicznego popiołu lot-
Dla uzyskania bezwymiarowych stosunków (sympleksów) podane wielkości zm ienne odniesiono do ich przyjętych a rb itra ln ie wielkości bazowych oznaczo
nych indeksem „b”.
W przypadku pęczków przestaw nych w artość ¥ opisuje wzór:
Ponieważ popraw ienie jakości przem iału w m łynach wpływa n a wartość R0,03> m ożna określić wpływ zm iany granulacji n a stopień efektywności jako
Ponieważ z obliczeń wynika, że wpływ zm iany granulacji popiołu lotnego na zm iany średnich prędkości oraz te m p e ra tu r spalin w obrębie pęczków konwe
kcyjnych je s t znikomy, w analizie uwzględniono jedynie związek między sto
(D /D br 0'104 (w /w b)0’185 (Ro,o3/Ro.o3b)0'432
(9)
nego n a jego osadotwórczość opisany zależnością:
Fe20 3 + CaO + MgO + N a20 + K20
S i0 2 + A120 3 + T i0 2 (10)
stosunek ¥ (R 0,032)/¥(Ro,o3l) = vl'2/ ¥ 1:
— dla u kładu korytarzowego
^2 ^ 1 - (Ro.OSj/Ro.O^)0’432 ( 12)
- dla u k ład u przestaw nego
¥ 2/ ¥ i = (R0,o32/Ro.o3l)0'09 (13)
W p ływ p o p ra w y jakości przem iału. 261
pniem efektywności a g ranu lacją popiołu. Ze wzorów (12) i (13) obliczono zm iany sto p n ia efektywności cieplnej VF f vly2/ vf'i) dla pęczków konwekcyjnych kotła O P -23 0 podane w tabl. 3.
D la zm iany granulacji pyłu z R0 09 = 40% n a R0>og = 20% przy n = 1,2 i 0,8 określono z praw a R osina-R am m lera odpowiednie w artości Ro,o3, i Ro,o32- Dla n = 1,2 obliczono również zm iany stopnia efektywności odpowiadające przej
ściu z przem iału o R0 09 = 40% n a R0 09 = 10%. W yniki zestawione w tabl. 3 pozw alają zauważyć spadek T w w a ru n k ach pracy przy polepszonym p rze
m iale w ęgla, co związane je s t z w iększą osadotwórczością drobniejszego popio
łu lotnego. N a uwagę zasługuje w iększa wrażliwość pęczków korytarzowych n a zm iany granulacji pyłu. S tąd w kotłach, których powierzchnie konwekcyj
ne zbudow ane są w układzie korytarzow ym , należy się liczyć z większym pogorszeniem wymiany ciepła po popraw ieniu jakości przem iału węgla. Sil
niejszy wpływ zaznacza się dla pyłów o niższej liczbie polidyspersji.
T a b lic a 3 Z m ia n y s t o p n ia e f e k t y w n o ś c i p o w ie r z c h n i k o n w e k c y j n y c h w fu n k c j i p o p r a w y j a k o ś c i p r z e m ia łu w ę g la . I n d e k s 1 - s t a n w y j ś c i o w y , 2 - p o z m ia n ie j a k o ś c i p r z e m ia łu . O b lic z e n ia p r z y k ła d o w e w y k o n a n o d la I st. p r z e g r z e w a c z a k o t ła O P -2 3 0
n R0,092/R0,09i Ro,032/Ro,03i
ukł. kor.
T z / T j ukł. przest.
1,2 20/40 [%] 64,3/77,7 [%] 0,905 0,983
0,8 20/40 [%] 49,0/68,0 [%] 0,868 0,971
1,2 10/40 [%] 53,1/77,7 [%] 0,848 0,966
Przedstaw ione wyniki dowodzą, że popraw a jakości przem iału, prowadząc do w zrostu stopnia zanieczyszczenia powierzchni ogrzewalnych, pogarsza w pew nym stopniu wymianę ciepła w kotle. Zjawisko to kom pensuje omówioną poprzednio poprawę intensywności radiacyjnej w ym iany ciepła.
4. WPŁYW POPRAWY JAKOŚCI PRZEMIAŁU NA WYMIANĘ CIEPŁA W KOTLE
D la oceny wpływu popraw y jakości przem iału przeprowadzono obliczenia cieplne kotła O P-230 wyposażonego w m łyny E M -70 (pierścieniowo-kulowe) dla 2 granulacji:
- p rzem iał gruby R0 09 = 40% i R0 2o = 8,6% (dp = 25,6 pm), - przem iał drobny R0 09 = 10% i R0j2o = 0,21% (dp = 11,9 pm).
O ba pyły ch arakteryzują się liczbą polidyspersji n = 1,2.
262 M arek Pronobis
C h arak tery sty k a kotła p rzedstaw ia się następująco:
- Wydajność m aksym alna trw ała 63,9 kg/s (230 t/h) - Ciśnienie robocze w w alczaku 10,1 M Pa
- Ciśnienie pary n a wylocie z kotła 9,4 M Pa - T em p eratu ra pary przegrzanej 500°C - T em p eratu ra wody zasilającej 210°C.
Do obliczeń jako paliwo założono węgiel kam ienny o charakterystyce:
W artość opałowa Q[ 20 300 kJ/kg
Zawartość popiołu Ar 22%
Całkow ita zaw artość wilgoci W[ 10%
Zaw artość części lotnych w m asie palnej Vdaf 39%.
U zyskane rozkłady te m p e ra tu r spalin i p ary oraz ilość wody wtryskiwanej do regulacji te m p e ra tu ry p a ry dla obu w ariantów podano w tabl. 4.
T a b lic a 4 P o r ó w n a n i e te m p e r a t u r c z y n n ik ó w i s t r u m ie n i w o d y w t r y s k o w e j m w d la ró ż
n y c h g r a n u la c j i p o p io łu lo t n e g o
dP T t s k t s w tpi tpi tp2 tp2 tp3 tp3 m w
p m °C
°c
°C °C°c °c °c °c
kg/s25,6 stan wyjść. 1187 156 315 401 354 460 408 500 8,23
11,9 sta n wyjść. 1172 156 315 398 354 460 409 500 7,89
11,9 w zrost 1171 156 315 400 355 460 419 500 7,24
Oznaczenia tem peratu r:
t sk - te m p e ra tu ra spalin n a wylocie z komory paleniskowej, t sw - te m p e ra tu ra spalin n a wylocie z kotła,
tpn - te m p e ra tu ra pary n a wlocie do n—tego stopnia przegrzewacza, tpn - te m p e ra tu ra p ary n a wylocie z n -te g o stopnia przegrzewacza.
W drugim w ierszu tabl. 4 zestawiono wyniki dla drobnego przem iału, przy założeniu że s ta n zanieczyszczeń powierzchni konwekcyjnych kotła je s t taki sam ja k przed zm ianą granulacji pyłu, n ato m ia st w w ierszu trzecim uwzglę
dniono wpływ poprawy jakości przem iału n a wzrost stopnia zanieczyszczenia, zgodnie z w ynikam i podanym i w tabl. 3.
W zrost rozdrobnienia popiołu lotnego zm ienia w pewnym stopniu rozkład ilości ciepła przejmowanego w poszczególnych powierzchniach ogrzewalnych kotła. Przejm ow anie ciepła najsilniej w zrasta w powierzchniach opromienio- wanych, w tym i w komorze paleniskow ej, co objawia się m .in. spadkiem te m p e ra tu ry n a wylocie z paleniska. Pociąga to za sobą zm niejszenie ilości wody w tryskiw anej do przegrzew acza. Ponieważ w kotle O P-230 najsilniej
szem u pogorszeniu n a sk u tek w zrostu zanieczyszczeń ulega w ym iana ciepła w korytarzow ym I I I st. przegrzew acza, to n astęp uje spadek ilości wody wtry
skowej przy jednoczesnym pow iększeniu ilości wody przepływającej przez
W p ły w popraw y jakości przemiału. 263
podgrzewacz wody (przestawny). W zw iązku z tym spraw ność kotła nie zmie
n ia się, n ato m iast oba rozpatryw ane zjaw iska prow adzą do zm niejszenia mw, co w skrajnych przypadkach może prowadzić do w ystąpienia niedogrzewu pary. Jeżeli powierzchnie konwekcyjne zbudow ane są głównie w układzie korytarzow ym , popraw a jakości przem iału może spowodować n a tyle silny spadek stopnia efektywności T, że n a sk u tek obniżenia spraw ności kotła w zrośnie zużycie paliw a i ilość spalin, w zw iązku z czym ilość ciepła przejętego w obszarze przegrzew acza nie tylko nie spadnie, w porów naniu do stan u wyjściowego, ale naw et może wzrosnąć, powodując również pewien wzrost ilości wody w tryskiw anej do regulacji te m p e ra tu ry pary.
5. WPŁYW ZMIANY GRANULACJI PYŁU NA INTENSYWNOŚĆ EROZJI POPIOŁOW EJ
W ielkość erozyjnego ubytku m ate ria łu rurow ego [pm/h], zgodnie z b ad ania
m i [ 5 - 8 ] , m ożna przedstawić w postaci zależności:
A h /i = 2,33 • KT7 w® $1 ep cp (3C (Im p2 r|P Ć-4) Zależność (14) opisuje ubytek m ate ria łu ru ry w m iejscu m aksym alnej ero
zji, tzn. dla współrzędnej kątowej (ps 45° licząc od tworzącej napływowej.
Ś rednie prawdopodobieństwo tra fie n ia ru ry przez cząstki polidyspersyjnego popiołu opisuje wzór:
^Ipśr
(R i - R i+i)
100 (15)
gdzie R; - udział ziaren większych od dpi, % .
Praw dopodobieństw a składowe r|p (dla ziaren z poszczególnych przedziałów granulacji) są funkcją liczb: Stokesa - Stk, F roude’a F r oraz Reynoldsa: Redp dla ruchu pyłu i ReD dla przepływu spalin w kanale. Poszczególne liczby k ry te ria ln e zdefiniowane są następująco:
S t k = d P pP w °- (16)
18vs ps D
F r = ^w2 (17)
gD
gdzie g - przyspieszenie ziemskie, m /s2,
264 M arek Pronobis
w„ cL
Redp = — 11 (18)
t, w0 D
ReD = — - (19)
» s
Wzór opisujący Tj m a postać:
^ 880 C l0'608+ 1 (20)
gdzie
Ci = (18 S tk)2-5 Re&8/ ( F r Re^3) (21) Drobniejszy przem iał węgla narzucony przez w prowadzenie spalania ni- skoemisyjnego powoduje obniżenie r|pśr w stosunku do sta n u wyjściowego.
Zgodnie ze wzorem (14) analogicznie zm ienia się ubytek erozyjny rur. Wyni
kający z obliczeń zakres tych zm ian obrazuje tabl. 5, zaw ierająca dane odpo
w iadające popraw ie jakości przem iału z R0 09 = 40% n a 20% dla liczby polidy- spersji n = 1,2 i 0,8 oraz dodatkowo dla n = 1,2 i zm ianie R0>09 z 40% n a 10%.
Tablica 5 W p ły w p o p r a w y j a k o ś c i p r z e m ia łu n a o b n iż e n ie z u ż y c ia e r o z y j n e g o r u r p o w ierz
c h n i o g r z e w a ln y c h k o t ła
n Ro,092/ko,091 4pśr2^4pśri
1,2 20/40 0,579
0,8 20/40 0,617
1,2 10/40 0,357
Zauważyć m ożna pozytywny wpływ popraw y jakości przem iału n a obni
żenie zużycia erozyjnego ru r powierzchni ogrzewalnych kotła, które dla zm niejszenia w artości R0 09 z 40 n a 20% wynosi ok. 40%. Obniżenie R0i09 z 40 n a 10% powoduje zm niejszenie erozji o ponad 60%. Zjawisko to zaznacza się nieco silniej w przypadku pyłów o wyższej liczbie polidyspersji.
6. WNIOSKI
1. W arunki przem iału paliw a (rodzaj m łyna i granulacja) istotnie zmieniają powierzchnię właściwą i śred n ią średnicę ziaren pyłu.
2. W zrost drobności pyłu prowadzi do w zrostu radiacyjnego współczynnika w nikania ciepła a lr. Wynikowy efekt objawia się we wzroście ilości ciepła
W p ły w popraw y jakości przem iału. 265
przejętego przez w ym iennik, w proporcji do udziału składowej radiacyjnej w stru m ien iu przejętego ciepła.
3. W zrost rozdrobnienia węgla powoduje spadek stopnia efektywności 4*, co zw iązane jest z w iększą osadotwórczością drobniejszego popiołu lotnego.
N a uw agę zasługuje w iększa wrażliwość pęczków korytarzow ych n a zm ia
ny granulacji pyłu. Silniejszy wpływ zaznacza się dla pyłów o niższej liczbie polidyspersji.
4. P op raw a jakości przem iału m a pozytywny wpływ n a obniżenie zużycia erozyjnego rur powierzchni ogrzewalnych kotła. Zjawisko to zaznacza się nieco silniej w przypadku pyłów o wyższej liczbie polidyspersji.
OZNACZENIA
a śl< — zastępcza emisyjność ścianki rury,
cp - średnia koncentracja popiołu lotnego w spalinach, g/m3, Cs - stała prom ieniow ania ciała doskonale czarnego, W/(m2K4),
D - średnica zew nętrzna r u r pęczka, m,
dm - średni statystyczny rozm iar ziaren pyłu, pm, d p - średni rozm iar ziaren pyłu, pm,
ep - wskaźnik erozyjności charakteryzujący własności erozyjne popiołu lotnego, pm/h,
F p - jednostkowa pow ierzchnia pyłu, m 2/kg,
Ah - ubytek erozyjny m ate ria łu ru ry w miejscu maksymalnej erozji, pm, k p - współczynnik osłabienia prom ieniow ania przez cząstki lotnego po
piołu, l/(m MPa),
k g - współczynnik osłabienia prom ieniow ania przez gazy trój atomowe zawarte w spalinach, l/(m MPa),
n - liczba polidyspersji, p - ciśnienie spalin, MPa,
Ho,03 _ udział ziaren popiołu większych od 30 pm, %, Ro,09 ~ udział ziaren popiołu większych od 88 pm, %, R.o.20 ~ udział ziaren popiołu większych od 200 pm, %,
s - grubość prom ieniującej w arstw y spalin, m,
Ts - średnia te m p e ra tu ra bezwzględna spalin w obrębie pęczka, K, Tść - średnia tem p eratu ra bezwzględna ścianek ru r w obrębie pęczka, K,
w — prędkość spalin w najw ęższym przekroju pęczka, m/s,
w0 — średnia prędkość spalin w pustym k a n a le n a wlocie do pęczka, m/s, oclr - radiacyjny współczynnik w n ik an ia ciepła, W/(m2K),
Pc - p aram etr charakteryzujący rozkład k oncentracji popiołu lotnego w spalinach,
Pm - p aram etr charakteryzujący wpływ tem p e ra tu ry pracy stali n a zu
życie erozyjne ru r,
pw - param etr charakteryzujący rozkład prędkości spalin w kanale kotła,
266 M arek Pronobis
|ł2 - p a ra m e tr charakteryzujący wpływ podziałki poprzecznej pęczka na zużycie erozyjne ru r,
es — emisyjność spalin,
rip - średnie prawdopodobieństwo u d erzenia cząstek popiołu w rurę, pp - koncentracja popiołu lotnego w spalinach, kg/m 3,
vs - kinem atyczny współczynnik lepkości spalin, m 2/s, pp - gęstość pyłu, kg/m 3,
Ps _ gęstość spalin, kg/m 3,
Oj = s i/D - w zględna podziałka poprzeczna r u r w pęczku, a 2 = s2/D - względna podziałka w zdłużna r u r w pęczku,
T - stopień efektywności powierzchni, x - czas pracy kotła, a,
LITERATURA
[1] Lobscheid H.: DAMPF. Babcock - H andbuch. D utsche Babcock &
W ilcox-W erke AG 1965.
[2] Kantorowicz B.W.: G idrodinam ika i tieorija gorienija potoka topliwa.
Izdatielstw o „M ietałłurgija”. M oskwa 1971.
[3] Tiepłowoj rasczot kotielnych agriegatow. N orm atiw nyj mietod. Energija, M oskwa 1973.
[4] Pronobis M.: W ym iana ciepła w zanieczyszczonych powierzchniach kon
wekcyjnych kotłów. Zeszyty Naukow e Politechniki Śląskiej, Energetyka, z. 115, Gliwice 1992.
[5] Sw irski J.: B adania erozji popiołowej i ocena zużycia r u r kotłowych w skutek jej działania. Prace In sty tu tu Energetyki, Zeszyt 1, Warszawa 1975.
[6] Św irski J.: W ytyczne projektow ania kanałów spalinowych i powierzchni ogrzewalnych kotłów dla ochrony r u r przed erozją popiołową. Opracowa
nie In sty tu tu E nergetyki n r 10942, W arszaw a 1974.
[7] Fehndrich W.: V erschleißuntersuchungen an K esselrohren. Mitteilun
gen der VGB 49 (1969), H .l.
[8] Pronobis M.: B etriebsm äßige M ethoden zur V erm eidung von Heiz
flächenerosionen. VGB K raftw erkstechnik — w druku.
Recenzent: Prof. dr hab. inż. Ludwik CWYNAR Wpłynęło do Redakcji: 10. 02. 1995 r.
W p ły w popraw y jakości przem iału. 267
A b str a c t
P rim a ry N 0 X reduction process in th e furnace brings about th e necessity of im provem ent of th e coal grinding conditions (type of th e mill and sifter, fin eness of milled product) change significantly the surface and m ean d ia m e te r of coal particles. The increase of fly a sh fineness leads to the growth of rad ia tiv e heat tra n s fe r coefficient an d th e enhancem ent of th e h eat tra n s fe r, especially in th e furnace an d rad ia tiv e su p e rh e a te r area. The in crease in coal fineness d eterio rates to some ex te n t th e h e a t tra n sfe r in tube b a n k s in consequence of h igh er fouling caused by th e increased fly ash fineness. The enhancem ent of grinding quality brings about th e reduction of erosive w ear of the tubes. The decrease in erosion can reach ca. 40% using s ta tic sifter and ca. 60% by dynam ic sifter.
