ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Краткие сведения о топливопотреблении на ТЭС. . И Физико-химические основы образования коррозионно-агрессивных соединений серы из "Коррозия газового тракта котельных установок " Продукты сгорания энергетического топлива содержат большое количество различных соединений, включая и коррозионно-агрессивные. К ним относятся соединения серы, ванадия и щелочных металлов. Образование и существование коррозионно-агрессивных соединений зависят от исходного состава минеральной части топлива, способа его сжигания и от конструктивных особенностей котла. [c.17] Из всех примесей, присутствующих в твердом, жидком и газообразном топливе, наиболее вредной является сера. В топливе сера обычно содержится в составе различных минеральных и органических соединений и реже в элементарном виде. [c.17] Элементарная сера при обычной температуре находится в состоянии двух кристаллических аллотропных форм — ромбической и моно-клической. Сера отличается малой электро- и теплопроводностью и практически нерастворима в воде. Температура плавления при атмо- сферном давлении—112,8°С, кипения — 446,6 °С. При нормальных чк условиях молекула серы состоит из восьми атомов Вв, замкнутых в кольцо. При 160°С кольца Зв начинают размыкаться с образованием линейных цепей, что приводит к увеличению вязкости расплава. При нагревании (до 300 °С) средняя длина цепей уменьшается (деструк- - ция), вследствие чего вязкость расплавленной серы вновь понижается. Теплота парообразования при 0,1 МПа равна 287,2 кДж/кг. Состав пара при температуре кипения За — 3,8% об. 8е — 41,6% об. 8е — 54,6 % об. [c.17] В твердом топливе сера находится в трех формах. Органическая сера входит в состав сложных высокомолекулярных органических соединений. [c.17] Содержащаяся в некоторых сортах топлива колчеданная сера, чаще всего в форме железного колчедана, причиняет значительные затруднения уже в процессе подготовки топлива к сжиганию, приводя к снижению производительности мельниц, повышению расхода электроэнергии на размол и усиленному износу размалывающих и транспортирующих элементов оборудования. [c.17] Сульфатная сера присутствует в топливе в виде солей различных металлов. Эти соединения при высоких температурах частично разлагаются, а при охлаждении газов рекомбинируются и переходят в золу. [c.18] В жидком топливе сера входит в состав органических соединений. Кроме того, в нефти могут присутствовать сероводород и элементарная сера. [c.18] Элементарная сера присутствует в нефтепродуктах в аморфном и в кристаллическом виде, растворима в углеводородных смесях и поэтому обнаруживается не только в сырой нефти, но и в смолах, остаточных продуктах и в дистиллятах. При нагревании до температуры более 150 °С элементарная сера взаимодействует с некоторыми углеводородами, образуя сероводород и другие сернистые соединения. Этим объясняется присутствие элементарной серы только в продуктах, которые не подвергались термической обработке. Концентрация серы в мазуте определяется степенью разложения органических соединений при переработке нефти. Чем меньше они разлагаются при перегонке нефти, тем больше их концентрация в тяжелом остатке. В мазуте прямой перегонки преобладают органические соединения серы с высокой температурой кипения — сульфиды, тиофены. В меньших количествах могут встречаться и низкокипящие моносульфиды, меркаптаны, а также сероводород и элементарная сера. [c.18] Мазуты крекинга содержат серу в виде сульфидов, тиофенов. Другие соединения серы в них присутствуют в меньших количествах, чем в мазутах прямой перегонки. [c.18] Сера в нефтепродуктах сосредоточена главным образом в асфальтосмолистой ее части. Наряду с серой могут содержаться такие элементы, как ванадий, натрий и железо [116]. Одной из форм присутствия серы в мазутах является сероводород. [c.18] Сероводород обладает высокой реакционной способностью. При нормальных условиях сероводород — газообразное соединение, хорошо растворимое в углеводородах. В свободном виде сероводород в нефтях встречается редко и образуется при их переработке. На воздухе сероводород легко окисляется до элементарной серы. [c.18] При горении процессы окисления серы осложнены прежде всего конкуренцией углеводородной части топлива. При этом сера претерпевает сложные превращения и меняет форму химических соединений. [c.19] Современные методы изучения химических процессов включают расчетную оценку на основе химической термодинамики и химической кинетики, а также экспериментальное исследование в лабораторных и промышленных условиях. [c.19] При рассмотрении этих- вопросов в термодинамическом плане следует учитывать, что химическая термодинамика позволяет оценить только равновесное состояние системы, о степени приближения к которому приходится судить на основании анализа кинетики процесса. [c.19] Термодинамические потенциалы выражают взаимосвязь между работой, выполняемой системой, и убылью функции состояния системы. [c.19] Знак минус соответствует прямому протеканию реакции (повышение концентрации продуктов реакции), знак плюс — обратному направлению. При AZ=0 система находится в равновесии. [c.20] Уильсон и Редифер [142] выполнили расчеты равновесного химического состава продуктов сгорания угля в интервале температур 816—1650°С при изменении концентрации кислорода в газовом потоке от 0,1 до 17 % и при давлении 0,1 МПа. [c.21] Равновесные концентрации соединений серы в зависимости от концентрации кислорода показаны на рис. 1.2. Как видно, по мере охлаждения газа, что соответствует движению дымовых газов по тракту котла, концентрация ЗОг практически не меняется, а концентрация 50з увеличивается. Концентрация моноокиси серы возрастает по мере увеличения температуры и снижается по мере увеличения содержания кислорода. [c.22] Концентрация сероводорода при всех условиях мала, даже при а=1, не превышает Ы0- %. В отношении коррозии такие концентрации интереса не представляют, поскольку перенос массы при таких концентрациях невелик. С повышением температуры с 1037 до 1647 °С качественно наблюдается рост концентрации НгЗ, что, видимо, обусловлено взаимодействием Н2О и ЗОз. [c.23] Вернуться к основной статье