ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Стендовые исследования процесса образования сероводорода из "Коррозия газового тракта котельных установок " В реальных топках паровых котлов происходят сложные физико-химические процессы воспламенения и горения топлива. Горелочные устройства и топочная камера, обеспечивая непрерывное поступление топливовоздушной смеси, одновременно являются причиной формирования сложных полей скорости, температуры и концентрации. Отмеченные неравномерности взаимосвязаны и воздействуют друг на друга, что весьма осложняет аналитические и экспериментальные исследования топочных процессов. [c.45] Трудности проведения в промышленных установках не-, следований по выявлению роли отдельных факторов, определяющих. коррозионную агрессивность продуктов сгора. ... ния сернистого топлива, вынуждают экспериментаторбв переносить исследования на стендовые установки. Следует сразу же оговориться, что в ряде случаев полученные на стендах результаты не могут быть распространены в полном объеме на реальные установки. [c.45] Как правило, в стендовых условиях не представляется возможным сохранить полное подобие, и поэтому полученные результаты требуют уточнения в условиях промышленного эксперимента. [c.45] Основными предпосылками образования сероводорода в топочных газах являются сернистые соединения топлива и условия его сжигания. [c.45] Наиболее важными факторами, определяющими концентрацию сероводорода в топочных газах, являются температура и коэффициент избытка воздуха. При коэффициенте избытка воздуха менее единицы в топочных газах присутствуют продукты неполного сгорания топлива СО и Н2, соединения серы с углеводородной частью топлива, а также короткоживущне радикалы серы. [c.45] На рис. 2.1 показана концентрация некоторых компонентов продуктов сгорания ГСШ в зависимости от коэффициента избытка воздуха, полученная В. Г. Мещеряковым и И. П. Ивановой на опытной установке. [c.45] Лабораторная установка состояла из вертикальной трубчатой электропечи с графитовым нагревателем. Камера сгорания представляла собой корундовую трубу (0 44 мм, длина 1000 мм) [38]. [c.46] Пыль и воздух в камеру сгорания поступали через горелку двумя потоками, пылевоздушная смесь — через внутренний канал, вторичный воздух (до 80 % общего расхода воздуха) — через наружный канал. Температура воздуха 500—520 °С. Для подачи пыли использовался аэродинамический пылепитатель производительностью 140—250 т/ч. [c.46] Изменения избытка воздуха осуществлялись регулированием производительности пылепитателя. Расход воздуха измерялся ротаметрами. Необходимая влажность вторичного воздуха устанавливалась посредством пропуска воздуха через склянку Дрекселя с водой, помещенной в термостат. Изменение температуры в термостате приводило к изменениям парциального давления в склянке Дрекселя и тем самым изменялось влагосодержание воздуха. [c.46] Показание температур факела, графитового нагревателя, вторичного воздуха регистрировалось потенциометром КСП-1. Газ анализировался на содержание Ог, СОг, СО, Н2, N2 хроматографом ЛХМ-8МД. Сернистые соединения определялись иодометрическим методом. Отбор газов и замер температуры производились зондом, устройство которого исключало конденсацию паров воды и кислоты в газозаборном устройстве. [c.46] Недогоревшая пыль и зола анализировались на выходе из камеры сгорания (Л , S k, S opr, 5 общ). Отбор газов на анализе выполнялся в шести сечениях камеры сгорания на расстоянии 100, 200, 300, 400, 500, 600 мм от среза горелки. Общее время пребывания пылегазового потока в камере сгорания составляло 1,2—1,6 с. Угольная пыль имела следующие характеристики Л ==22,%, С =63 %, Н ==4,4 %, N = 1,2%, 02 =6,3%, 5 = = 1,0%, 8%р = 0,6%, У=42,1 %, Q B=25400 кДж/кг. [c.46] Образование сернистого ангидрида происходит на ранних стадиях горения, чему способствуют неполное сгорание топлива и присутствие вследствие этого кислорода. При сжигании твердого пылеугольного топлива типа АШ и ГСШ необходимо иметь в виду, что время выгорания частиц колчедана примерно в 2 раза меньше, чем частиц ГСШ [38]. [c.47] В исследованиях [38, 75] показано, что воспламенение пыли АШ и ГСШ сопровождалось появлением и ростом концентрации ЗОг. При сжигании АШ во всем исследованном диапазоне избытков воздуха от 0,27 до 0,89 и температуре факела 1420—1735 °С сначала в зоне воспламенения появлялся 502, а затем сероводород. [c.47] Результаты исследований представлены на рис. 2.2, а из-за низкой реакционной способности топлива АШ начальный участок пылеугольного факела оказывается достаточно продолжительным. По мнению И.П. Ивановой, на этом участке факела основным источником образования сернистого ангидрида является колчеданная сера. Горение колчедана происходит в две стадии. Вначале реакция термического разложения с образованием сульфида железа и выделением парообразной серы, затем окисление РеЗ и 82 кислородом. Для диссоциации РеЗг определяющей является химическая реакция. Для горения Ре32 при 600—900 °С определяющим процессом является диффузия. [c.47] Суммарный процесс горения колчедана происходит с образованием окиси (либо закиси) железа и сернистого ангидрида. Сероводород в факеле появляется после того, как практически вся колчеданная сера перейдет в сернистый ангидрид и концентрация 802 достигнет максимального значения. Кроме того, рост концентрации НгЗ сопровождается снижением концентрации сернистого ангидрида. Появление Н2З после образования ЗОг, а также взаимосвязь упругости паров этих соединений позволяют пола гать, что, прежде чем превратиться в сероводород, сера проходит через фазу образования ЗО2. [c.47] В процессе исследования установлено, что при а 1 непосредственно в факеле можно обнаружить кроме ЗОг двухатомную элементарную серу Зг, сероводород НгЗ и свободные радикалы — 30, —3, —ЗН. [c.49] Содержание двухатомной серы З2 в пламени зависело от количества добавляемого ЗОг. При добавлении его до 0,25 % содержание Зг не превышало 10 % общего. При добавлении ЗОг в количестве 4 % содержание З2 превышало 50 % общего содержания серы в пламени. Изменение температуры факела от 1900 до 2130 °С не оказывало заметного влияния на содержание элементарной серы. [c.49] Вероятность этих реакций подтверждается технологией процессов получения серы и достаточно подробно освещена в [59]. [c.49] На рис. 2.3 показана зависимость концентрации НгЗ от соде ржания серы в пыли ГСШ. Зависимость получена при температуре факела 1420—1430 °С и коэффициенте избытка воздуха а=0,5 [75]. Концентрация ЗО2 по мере увеличения доли колчеданной серы в ГСШ возрастает и близка к линейной. Что же касается НгЗ, то концентрация его возрастает лишь до 3 = 1,0%. Дальнейшее увеличение серы в топливе не приводило в исследованиях И. П. Ивановой и В. Г. Мещерякова к существенному увеличению НаЗ. [c.49] Вернуться к основной статье