Котлы-утилизаторы сажевого производства

Образцы загрязняющих отложений поверхностей нагрева были взяты из котла-утилизатора ПКК-75/24-150-5,   установленного на Омском заводе технического углерода.

Схема котла-утилизатора ПКК-75/24-150-5 приведена на рис.1.

Рис. 1. Схема продольного разреза унифицированного котла-утилизатора типа ПКК-75/24-150-5: 1 – газомазутная горелка; 2 – предтопок; 3 – подъемный газоход; 4 – пароперегреватель; 5 – длинные ширмы испарительной поверхности; 6 – короткие ширмы испарительной поверхности; 7 – дробеструйная установка; 8 – опускной газоход; 9 – воздухоподогреватель; 10 – экономайзер; 11 – бункер для сбора пылевидных загрязнений; 12 – сажистый газ, 13 – мазут; 14 ~ воздух

Пакетно-конвективный котел-утилизатор ПКК-75/24-150-5 (рис.1) предназначен для сжигания отбросных газов сажевого производства и получения пара энергетических и технологических параметров.

Максимальная паропроизводительность котла – 20,6 кг/с (~ 75 т/ч), расчетная паропроизводителъностъ – 15,7 кг/с, давление перегретого пара 2,4 МПа, температура перегретого пара 540 К.

Котел однобарабанный, конвективного типа, с естественной циркуляцией, выполнен в П-образной компоновке.

Отбросные газы вместе с высококалорийным топливом – мазутом сжигаются при помощи специального газогорелочного устройства 1 в неэкранированном горизонтальном предтопке 2.

Из предтопка продукты сгорания поступают в подъемный газоход 3, в котором размещены длинные ширмы 5 и короткие ширмы 6 испарительной поверхности, выполненной в виде конвективного пучка.

Секции конвективного пучка образованы из труб диаметром 38х3 мм (Сталъ 20), имеют волнистую, изогнутую форму и объ-единены индивидуальными входными и выходными коллекторами. Испарение двухступенчатое.

В пространстве, образованном изгибом длинных испарительных. секций, расположен пароперегреватель 4, выполненный одноступенчатым с прямоточным направлением движения сред.

Тепловоспринимающая поверхность пароперегревателя изго-товлена из труб 38х3 мм, из стали 20.

В опускном газоходе 8 находится воздухоподогревателъ 9 и водяной экономайзер 10. Воздухоподогреватель трубчатый, вертикальный, выполнен из труб диаметром 40х1,6 мм (материал – сталь Ст. 3).

Экономайзер изготовлен гладкотрубным в виде трех пакетов из труб диаметром 28х3 (Сталь 20) с шахматным расположением.

Для очистки поверхностей нагрева в подъемном газоходе предусмотрены обдувочные приборы типа ОГ, а в опускном – дробеструйная установка 7.

Сбор и удаление эагрязняющих отложений производится в опускном газоходе при помощи бункера 11.

Химический состав отложений с поверхностей нагрева эконо-майзера следующий (в %): Si02 = 17,l, Fе203 = 16,8, Са0 = 4,0, Mg0 = 3,l, остальное – связанная сера. Плотность образцов загрязнений, взятых с экономайзера, составила 2,96 г/см3.

Параметры шероховатости образцов отложений имели значения:

для экономайзера: Ra = 44 мкм, Sm = 0,30 мм; для испарительной поверхности: Ra = 13 мкм, Sm = 0,08 мм.

Результаты измерений нормальной интегральной излучательной способности ε n образцов загрязнений, проведенные при нагреве со скоростью 0,14 град/с показывают, что температурная зависимость ε n у загрязнений отсутствует.

По ходу движения газа наблюдается возрастание излучательной способности загрязнений на 0,05, что можно объяснить условиями образования загрязнений. В первую очередь необходимо отметить перепад температур, составляющий 910 K.

Таблица 1

Значения интегральной нормальной излучательной способности ε n загрязняющих отложений поверхностей нагрева при температурах Т (при нагреве со скоростью 0,14 град/с) в сравнении с данными для стали 20

Т, К	500	600	700	800	900	950
Экономайзер [75]	0,57	0,58	0,58	0,58	0,58	0,58
Испаритель [75]	0,53	0,53	0,53	0,53	0,53	-
Сталь 20	0,79	0,87	0,92	0,94	-	-
Нормативн. метод [2]	0,80	0,80	0,80	0,80	-	-

Получающееся при этом различие в химических составах образцов сказывается на значениях оптических констант веществ отложений и, в конечном итоге, на величинах излучательной способности.

Распределение излучения в зависимости от угла θ для загрязняющего отложения с экономайзера котла ПКК-75/24-150-5 можно принимать практически как диффузное.

Таблица 2

Отношение ε ( θ )/ ε n при углах θ для температуры Т = 680 К для загрязнений с экономайзера

Угол Ɵ	10 ˚	20 ˚	30 ˚	40 ˚	50 ˚	60 ˚	70 ˚	75 ˚	80 ˚	85 ˚
Ɛ ( Ɵ )/ Ɛ п	1,00	1,00	1,00	1,00	0.98	0,96	0,95	1,00	1,08	1,06

Данные по ε ( θ )/ ε n показывают, что излучение загрязняющих отложений поверхностей нагрева экономайзера является диффузным.

Данные по спектральной излучательной способности ε λ о бразцов отложений (Ra = 7 мкм, Sm = 0,l мм) с экономайзера (рис. 5.4) показывают, что наибольшие значения ε λ = 0,85–0,95 наблюдаются в области длин волн λ = 6– 11 мкм, наименьшие 0,45–0,65 – в области λ = 2–4 мкм.

Влияние температуры на значение спектральной излучательной способности загрязняющих отложений невелико.