КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

В предыдущих разделах были рассмотрены:

А) двухслойная модель отложе­ний (рис. 12.72: 1 — металл трубы, 2 — топотактический (внутренний) слой отложений, 3 — эпитактиче- ский (наружный) слой отложений);

Б) механизм образования отло­жений:

Химическая и электрохимиче­ская коррозии:

— реакции процессов;

— влияние температуры;

— влияние О2, Н2, СО2;

— влияние потенциала;

— кислотная, щелочная и т. д. кор­розии;

Кристаллизация из раствора на стенке:

— влияние Сп, Ссг;

— влияние jDCT, Дк-;

Смыв отложений;

В) изменение массы отложений во времени; динамически равновесная масса отложений; межпромывочный период;

Г) особенности образования отложений в прямоточных котлах СКД и ДКД, в барабанных котлах.

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Рис. 12.72. Двухслойная модель отложе­ний: 1 — металл трубы; 2 — топотактиче­ский (внутренний) и 3 — эпитактический (наружный) слои отложений.

Рассмотрим еще ряд факторов, влияющих на скорость образования отложений.

1) Влияние концентрации примеси

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

D9/dr, мг/(см~-ч)

0,015

0,005

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Смг/кг

Рис. 12.73. Влияние тепловой на­грузки на скорость образования же- лезооксидных отложений при раз­ных концентрациях железа в воде.

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Рис. 12.74. Скорость роста темпе­ратуры металла в районе макси­мальных тепловых потоков в за­висимости от величины жестко­сти среды на входе: 1 — q = 580 -

- 640 кВт/м2; 2 - q = 350 -

- 370 кВт/м2.

0,010

Кристаллизация вещества на стенке происходит при его концентрации у стенки Сст, большей растворимости при температуре стенки. Доставка примеси из ядра потока к стенке трубы зависит от разности концентраций Сп — Сст, где Сп — концентрация (средняя) в потоке воды. С увеличением Сп возрастает скорость роста отложений dg/clr (рис. 12.73) и температуры стенки (рис. 12.74):

Dg_ dr

С7'

Где показатель степени для большинства веществ п — 1. Для оксидов ме­ди h = 1/5,4.

2) Влияние диффузионных процессов

Кроме абсолютного значения концентрации примеси, необходимо знать фракционный состав примеси.

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Рис. 12.75. Зависимость диффу­зии примеси D от диаметра ча­стицы dH.

Коэффициент диффузии вещества зависит от индивидуальных свойств примеси, ее размеров (d, — диаметр частицы), вязкости раствора /а, темпе­ратуры

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Влияние температуры и поправочного коэффициента Kt, учитывающе­го особенности диффузии в зоне максимальной теплоемкости, мы рассмат­ривали при анализе кристаллизации вещества.

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Рис. 12.76. Турбулентный моль в пристенном слое потока.

Зависимость диффузии от диаметра частицы показана на рис. 12.75: с увеличением диаметра коэффициент D падает.

На скорость образования отложений влияет и так называемая турбу­лентная диффузия DT. Около поверхности трубы присутствует вязкий под­слой жидкости (рис. 12.76), в котором процессы теплообмена проходят на молекулярном уровне, а массообмена — на уровне микрочастиц и молекул вещества, перемещающихся в этом подслое за счет диффузионных про­цессов. Скорость среды в вязком подслое изменяется линейно от нулевого значения у поверхности стенки. Ближе к центру потока расположен про­межуточный слой, а затем — ядро потока. В промежуточном слое (так же как и в ядре потока) малые объемы раствора (турбулентные моли) участву­
ют в турбулентной пульсации и перемещаются не только по направлению движения потока, но и в поперечном направлении.

При приближении турбулентного моля к границе вязкого подслоя (рис. 12.76) он изменяет направление сво­его движения (внутрь вязкого подслоя он не проникает). Как ведут себя частицы примеси, находящиеся в этом моле рас­твора? Мелкие частицы движутся безы­нерционно и вместе с молем раствора вернутся обратно в ядро потока. Более крупные частицы за счет сил инерции бу­дут продолжать двигаться к стенке тру­бы, часть из них достигнет поверхности стенки и за счет сил притяжения останет­ся в слое отложений. Такой механизм пе­ремещения частиц примеси в вязком под­слое называют турбулентной диффузией.

Коэффициент турбулентной диффу­зии DT увеличивается с ростом диа­метра и, соответственно, массы частицы (рис. 12.75).

Результирующий (эффективный) ко­эффициент переноса примеси в вязком подслое D3({) принимает минимальное значение при диаметре частиц d4, зави­сящем от вещества, концентрации, фазо­вого состава примеси, от скорости потока и других факторов. 3) Влияние плотности теплового потока При увеличении теплового потока q:

— увеличивается температура стенки и жидкости в пристенном слое при той же температуре потока;

— увеличивается коэффициент диффузии;

— уменьшается толщина вязкого подслоя;

— увеличиваются значения градиентов температуры dt/dx и концентра­ции примеси dC/dx, что ведет к росту скорости доставки примеси к стенке трубы.

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Рис. 12.77. Зависимость скорости образования медных отложений (за месяц) от тепловой нагрузки: 1 — 1-ая ступень испарения; 2 — 2-ая ступень испарения; 3 — 3-я ступень испарения.

Все это ведет к увеличению скорости роста отложений (рис. 12.77). В общем случае зависимость скорости роста отложений от теплового потока

Dg dr

Можно представить в виде

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

О 100 200 300.400 0 12 3 4 5 q. кВт/м2 д. мг/см2

)

/

/

/

J j Я j

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Рис. 12.78. Распределение теплового потока q и количества медных отложений д по высоте экрана.

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

Рис! 12.79. Распределение теплового потока q и количества отложений д по пери­метру грубы.

A + Bq + Cq2

При q — 0 отложение примеси на стенке происходит за счет адсорбци­онных сил.

Сильная зависимость величины отложений от теплового потока при­водит к тому, что максимум отложений совпадает с максимумом теплового потока (рис. 12.78). Металл при этом находится в тяжелых условиях работы.

По периметру экранных труб тепловой поток распределяется не рав­номерно (рис. 12.79): на лобовой образующей 1 тепловой поток макси­мален, на тыльной 3 — минимален. Растечка теплоты по металлу трубы несколько сглаживает неравномерность теплового потока. Такой характер изменения теплового потока по периметру трубы приводит к значительной неравномерности величины отложений — максимальное количество приме­си расположено на лобовой образующей 1, что существенно сказывается на температуре металла в этой зоне. 4) Влияние скорости потока

Увеличение скорости потока в паровых котлах СКД приводит:

— к усилению турбулизации потоку и увеличению скорости роста отло­жений;

— к увеличению скорости смыва рыхлых отложений и уменьшению мас­сы отложений на стенке.

Следовательно, влияние скорости потока неоднозначно, зависит от кон­кретных условий. Общая тенденция: с увеличением скорости потока сни­жается скорость роста отложений.

Dg/j г/(м"-ч)

Факторы, влияющие на скорость образования отложений

ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 х

Рис. 12.80. Влияние массового паросодержания теплоносителя на скорость образо­вания отложений (р = 9,8 - 10,1 МПа; q — 590 - 610 кВт/м2; С — 5 мг/кг) pw, кг/(м2-с): і - 2 960; 2 - 1 565; 3 - 1 525.

При докритическом давлении в прямоточных котлах основная масса примеси выпадает в зоне кризиса кипения 2-го рода (рис. 12.80). В коорди­натах dg/dr = f(p w • х) максимум отложений для всех значений скорости
потока лежит выше точки pw - х — 500 кг/(м2с) — см. рис. 12.81. Сле­довательно, при проектировании паровых котлов необходимо выдерживать соотношение pw • х < 500 кг/(м2с).

Барабанные котлы проектируются таким образом, чтобы в экранных трубах кризисы теплообмена 1 и 2 рода отсутствовали. На выходе из конту­ра циркуляции массовое паросодержание смеси должно быть меньше х^ при котором наступает кризис теплообмена 2-го рода (с запасом). Из этого условия выбирается кратность циркуляции среды в контурах котла (должна быть больше 4).

КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Требования к котельной (топочной) на твердом топливе: основные нюансы от специалистов компании Статус 24

Проектирование и сборка составляющих для системы обогрева должна быть четко согласовано со строительными стандартами к отопительным помещениям.

ТТ котлы, электричество и тепловой насос, как альтернатива газу.

Тарифы на центральное отопление постоянно растут, оплата этой коммунальной услуги отнимает большую часть платежей семьи. Отличным выходом может стать выбор альтернативного источника тепловой энергии, который должен стать энергосберегающим, недорогим и …

Подбор мощности твердотопливного котла.

Наиболее важным параметром, от которого зависит удобство и комфорт использования котла, является его мощность. Неправильно подобранная мощность грозит Вам целым рядом проблем и неудобств. Самой распространенной ошибкой является недостаточная мощность

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.