ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ЗОЛОВОЙ ИЗНОС И КОРРОЗИЯ ВНЕШНИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОТЛОВ.
Представление о физических и химических процессах, протекающих в котельных агрегатах и установках, является необходимым условием для понимания причин, вызвавших создание и определяющих выбор той или иной конструкции топочного устройства, котельного агрегата и его элементов, устройств и вспомогательных механизмов.
К физико-химическим явлениям, протекающим с внешней стороны поверхностей нагрева, относятся процессы горения, загрязнения, износа, коррозии и окалинообразования и с внутренней — изменение температуры и агрегатного состояния теплоносителя, гидродинамика и циркуляция теплоносителя, образование накипи и выпадение из воды отложений, шлама, иногда коррозии внутренних поверхностей нагрева и сепарация пара и воды.
Загрязнение внешних поверхностей нагрева при омывании их дымовыми газами может иметь место при работе котлоагрегатов на твердых и жидких топливах. Все отложения, образующиеся на наружных поверхностях нагрева, можно условно разделить на четыре группы: плотные, рыхлые, сыпучие и липкие. Каждая из групп отложений связана с составом золы топлива и процессом, протекающим при сжигании в топке.
Первые три группы отложений наблюдаются при сжигании твердых топлив, липкие отложения могут образовываться при сжигании жидких топлив.
Процесс загрязнения начинается в топке и обычно при сжигании твердого топлива происходит в виде осаждения частиц золы на трубах поверхностей нагрева и не закрытых трубами участках обмуровки. Наиболее интенсивно эти процессы протекают при наличии в топочной камере полувосстановительной среды, снижающей температуру плавкости золы по сравнению с температурами для окислительной среды. Первоначально отложения золы твердого топлива имеют в топке рыхлую структуру и могут быть легко удалены. Задержка удаления отложений приводит к их превращению в плотные спекшиеся образования, которые под воздействием высоких температур и полувосстановительной среды становятся стекловидными.
Если же скорость дымовых газов низка (<2—3 м/с), то могут иметь место повышенное загрязнение поверхностей нагрева и снижение тепловосприятия вне зависимости от приведенной зольности топлива.
Внешняя коррозия поверхностей нагрева связана с составом дымовых газов и характером протекания процесса горения, а также с температурным режимом работы металлических элементов и поверхностей нагрева котельного агрегата. Например, при сжигании мазута коррозия может происходить при высоких и низких температурах.В силу изложенного скорости дымовых газов (при номинальной нагрузке котлоагрегата) выбирают в диапазоне 4—8 м/с. При слоевом сжигании топлива частицы уноса из топочной камеры крупней, чем при камерном, а количество золы меньше, что дает возможность продлить кампанию работы котлоагрегата без очистки поверхностей нагрева.
Высокотемпературная коррозия является следствием присутствия в золе мазута окиси ванадия и воздействия его на элементы котлоагрегата при температуре металла, достигающей 680°С и более (подвески, опоры и т. п.). В первую очередь высокотемпературной коррозии подвержены легированные стали аустенитного класса.
Низкотемпературная коррозия связана с содержанием в мазуте серы, образованием S03 и соединением его с конденсирующимися водяными парами, дающим серную кислоту и ее раствор.
При камерном сжигании твердого топлива внешняя коррозия труб наблюдалась при температурах металла около 400°С в тех частях топочных камер, где имели место полувосстановительная среда и несгоревшее топливо.
Для борьбы с низкотемпературной коррозией при сжигании сернистого мазута, как показали исследования, целесообразно снижать избыток воздуха в топочной камере до величины ат=1,02—1,05, что уменьшает температуру точки росы.