Basic HTML Version
13
Abstrakt
Bylo stanoveno chemické a mineralogické složení náno-
sů v přehříváku a přihříváku fluidního kotle Alpin Gene-
ration spalujících hnědé uhlí Bílina a typickou dřevní bio-
masu.
Hlavní část tvoří anhydrit, který vniká při odsíření spalin
vápencem. Tavitelnost úsad byla v rozmezí 1280-1330 °C.
Klíčová slova
Složení nánosů, přehřívák, přihřívák, RFA, RTG difrakce.
Abstract
The chemical and mineralogical composition of deposits in
overheater avd reheaters of fluid boilers Alpin Generation
was determined iniciating using brown coal and typical woo-
den biomass. The main part of deposits composes of anhydri-
te arising during the desulphuration process of waste gases
by calcit. Fusibility of deposits was in range 1280-1330 °C
.
Keywords
Composition of deposits, overheater, reheater, RFA, RTG
difraction
1. Úvod
Při opravě kotlů Alpiq Generating s.r.o. (CZ) Kladno spalu-
jících hnědé uhlí Bílina (schema viz obr. 1) a typickou dřev-
ní biomasu bylo zjištěno významné nalepování nežádou-
cích složek obsažených v plynných produktech na
trubkovnicích v předehřívácích i přihřívacích částech obou
kotlů. K odsíření spalin je aplikován vápenec Čertovy scho-
dy. Cílem práce bylo zjištění složení odebraných inkrustů
a identifikace zdroje jejich možného původu.
2. Vznik nánosů
Vznik nánosů souvisí zejména s minerálními složkami
popele uhlí, a biomasy především s výší jejich bodů tání [1,
2, 3].Obecně lze říci, že s růstem teploty nad 300 °C
dochází ve spalovaném uhlí a biomase ke změnám složek
popelovin a popele, které jsou pak unášeny proudícími
spalinami vně spalovacího prostoru. Tyto následně na
chladném povrchu podléhají různým reakcím a dochází k
jejich agregování. Vážným problémem mohou být slabě
adhezující sintrované nánosy, které se usazují na horkém
povrchu, zejména na vyhřívaných sekcích parních kotlů.
Nejdříve vzniká nahodilá směs různých substancí, lišících se
jak výší bodů tání, tak chemickým složením, tzn. i fyzikálně-
chemickými vlastnostmi. Poté nejdříve začnou tát nejníže
tavitelné složky a za stoupající teploty začnou reagovat zása-
dité složky se složkami kyselými za vzniku snáze tavitelných
látek (např. 2FeO + SiO
2
= 2FeO.SiO
2
, CaO + SiO
2
=
CaO.SiO
2
, 3CaO + Al
2
O
3
. 2SiO
2
= 3CaO.Al
2
O
3
.2SiO
2
). Tyto
STANOVENÍ SLOŽENÍ NÁNOSŮ
(Composition determination of deposits )
PETR BURYAN
1
, JIŘÍ HAMÁČEK
2
, JAROSLAV KUTZENDÖRFER
2
1
Buryan. Petr, Prof., Ing., DrSc., Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší, VŠCHT Praha, petr.buryan@vscht.cz
2
Hamáček Jiří, Ing., Ústav skla a keramiky, VŠCHT Praha, jiri.hamacek@vscht.cz
Kutzendörfer Jaroslav, Doc., Ing., CSc., Ústav skla a keramiky, VŠCHT Praha, jaroslav. kutzendorfer@vscht.cz
následně zachycují na svém plastickém povrchu další slož-
ky z okolních spalin.
Jedním z největších vlivů na body tání popelů, tzn. i popíl-
ků unášených z kotelní části celku do prostoru přehříváků
či předehříváků, kde vznikají sledované inkrusty mají slou-
čeniny železa.
V silně oxidačním prostředí přecházejí sloučeniny železa
původních popelovin na těžko tavitelný oxid železitý (b.t.
1565 °C). Naproti tomu v silně redukčním prostředí
může vzniknout ze sloučenin železa až kovové železo
(b.t. 1535 °C), v mírně oxidačním nebo redukčním (smí-
šeném) prostředí se ze sloučenin železa tvoří oxid želez-
natý (b.t. 1377 °C), který s oxidem křemičitým dále pře-
chází na velmi snadno tavitelný křemičitan železnatý
2FeO.SiO
2
fayalit (b.t. 1050 - 1075 °C). Obecně lze
vyslovit pravidlo, že čím více železa popely uhlí obsahují,
tím větší jsou rozdíly mezi jejich body tání v prostředí sil-
ně oxidačním a smíšeném, přičemž tyto rozdíly mohou
dosáhnout až 400 °C. Taktéž uváděné střídání prostředí
při provozu sledovaných kotlů z pohledu sledované
tématiky nelze plně vyloučit.
Dalším významným faktorem může být vliv pyritického žele-
za. Se stoupajícím obsahem síry a tedy i pyritického železa
a s klesajícím obsahem druhotných popelovin totiž silně kle-
sá počátek bodů měknutí a tání popelů. Např. při obsahu
18,5 % hm. popelu a v bezvodém vzorku při obsahu síry
7,27 % hm. byl prokázán bod tání popelu ve výši 1140 °C,
naproti tomu při obsahu 36,7 % hm. popele v bezvodém
vzorku a obsahu síry 5,6 % hm. byl prokázán bod tání
popele ve výši 1290 °C. I střídání těchto parametrů z pohle-
du genese spalovaného hnědého uhlí Bílina nelze vyloučit.
K tvorbě vázaných nánosů dochází i v případech je-li povrch
napadán těkavými komponentami nebo látkami, které tyto
komponenty vytvářejí s oxidy síry. Jako příklad lze uvést reakci
3Na
2
SO
4
+ Fe
2
O
3
+ 3SO
3
= 2Na
3
Fe(SO
4
)
3
,
která vede k tvorbě pseudoplastické taveniny již při teplotě
okolo 500 °C. Takto vázané velmi pevné usazeniny jsou
nejsoudržnější zejména jsou-li silně promísené oxidy alka-
lických kovů. Primárními Ca-usazeninami mohou být tak-
též CaCl
2
a CaSO
4
.
Neopomenutelnou, zejména v oblastech se zvýšenou tep-
lotou, je i možnost tvorby substancí vznikajících interakcí
SO
3
obsaženého vedle SO
2
ve spalinách se složkami obsa-
hujícími oxidy alkalických kovů - Na
2
O a K
2
O. Při vyšších
teplotách - okolo 1000 °C - se tvoří interakcemi s SO
3
i tri-
sulfáty Ca a Mg z CaO a MgO.
Vedle teploty podporují tvorbu alkalických disíranů, např.
K
2
S
2
O
7
a Na
2
S
2
O
7
, determinujícím parametrem je
koncentrace oxidu sírového. Např. při 550 °C reakce
Na
2
SO
4
g
Na
2
S
2
O
7
vyžaduje 5 % SO
2
ve spalinách nebo
reakce K
2
S0
4
g
K
2
S
2
O
7
jen 0,8 % SO
3
ve spalinách.
Keramický zpravodaj 27 (1) (2011)