ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Образование соединений серы из "Коррозия и износ поверхностей нагрева котлов " Превращения серы в топке и газоходах котла оказывают большое влияние на загрязнение и коррозию поверхностей нагрева. Конечные формы и материальный баланс серы в продуктах сгорания зависят не только от общего ее содержания в топливе, а также от режимных параметров и физико-химической характеристики минеральной части топлива, так как последняя определяет степень связывания серы с золой (особенно при сжигании твердых топлив). [c.18] Конечными газообразными продуктами окисления серы в условиях сжигания энергетических топлив являются SO2 и SO3, которые преимущественно образуются в процессе горения органической и колчеданной серы. [c.18] В факеле образуется множество промежуточных продуктов окисления серы, являющихся нестабильными и существующих лишь короткое время. Наличие промежуточных продуктов окисления серы свидетельствует о цепном характере реакций горения серы. Наиболее заметными промежуточными компонентами реакций окисления серы являются сероводород H2S, свободные радикалы SO, S, SH, двухатомная сера и некоторые другие соединения [16, 17]. [c.18] Из газообразных соединений серы наиболее важным является SO3, несмотря на то, что ее концентрация в продуктах сгорания на два порядка меньше концентрации диоксида серы. [c.18] Окисление SO2 молекулярным - кислородом может протекать в газовой фазе или каталитически на активных поверхностях. Предпосылкой реакции окисления SO2 атомарным кислородом является его существование в факеле. [c.18] В ходе горения топлива концентрация SO3 достигает максимума, намного превышающего равновесную концентрацию для реакции окисления диоксида серы молекулярным кислородом. После достижения максимума концентрации SO3 снижается и через определенное время приближается к равновесной. [c.18] Поскольку в рассматриваемых опытах возможность каталитического окисления диоксида серы отсутствовала, Хэдли делает вывод, что существующий в факеле триоксид серы не может образоваться в результате реакции молекулярного окисления SO2. В последнем случае реакция имела бы тенденцию к термодинамическому равновесию и концентрация SO3 в продуктах сгорания не превышала бы равновесную. [c.19] В итоге Хэдли приходит к общепризнанному в настоящее время заключению о том, что образование триоксида серы в факеле происходит в результате реакции между диоксидом серы и атомарным кислородом. [c.19] Следует отметить, что приведенные на рис. 1.7 кривые выражают изменение количества триоксида серы в продуктах сгорания от температуры в условиях равновесия системы SO2 — SO3 — О2. В реальных условиях температура по газоходам котла обычно снижается быстрее, чем протекает окисление диоксида серы с молекулярным кислородом, и концентрация SO3 в продуктах сгорания остается несколько ниже равновесной. [c.20] На рис. 1.8 изображен характер изменения концентрации триоксида серы по газоходам котла [19]. Сплошная линия соответствует термодинамически равновесным, а пунктирная — действительным значениям концентрации SO3 в продуктах сгорания. [c.20] Образованию триоксида серы способствуют каталитические реакции, особенно в конвективных газоходах котла. Поэтому приведенная на рис. 1.8 кривая действительного содержания SO3 в продуктах сгорания может иметь, в зависимости от интенсивности каталитических процессов, различные уровни. [c.20] Исследования проводились при температуре поверхности 595 °С в потоке газа с концентрацией 502 = 5,8%, скоростью 0,36 м/с (рис. 1.10). Наиболее сильный каталитический эффект имеет РегОз. Полученное при этом значение концентрации SO3 вблизи поверхности металла 0,16% составляет примерно 3,5% от равновесной при температуре 595°С. С удалением от поверхности металла концентрация триоксида серы быстро уменьшается. [c.21] Существенное влияние на окисление диоксида серы оказывает также и оксид Рез04, но в меньшей мере, чем РегОз. Гидрооксид натрия каталитического эффекта не имеет, поскольку оксиды серы расходуются на образование сульфата натрия. Что касается влияния сульфата натрия на окисление SO2, то, несмотря на относительно низкие концентрации SO3 вблизи поверхности, все-таки имеет место существенный каталитический эффект. Примерно такой же эффект, как и РегОз, имеет и V2O5. Эти результаты указывают на то, что концентрация SO3 на поверхности труб либо в эоловых отложениях может отличаться от концентрации триоксида серы в потоке газа. Это имеет существенное значение для условий превращения компонентов золы на трубах поверхностей нагрева и может сильно влиять на коррозионную активность золовых отложений. [c.21] Изменение концентрации SO3 в продуктах сгорания по газоходам мазутного котла паропроизводительностью 956 т/ч в зависимости от времени, нагрузки энергоблока и частоты обмывки поверхностей нагрева приведено в [24]. Выявилось существенное прогрессирующее влияние времени эксплуатации котла на концентрацию SO3 в продуктах сгорания за конвективными поверхностями нагрева. После обмывки поверхностей нагрева водой концентрация триоксида серы в газе резко падает, а затем опять увеличивается. [c.22] В условиях сжигания жидкого топлива образующиеся соединения серы почти полностью переходят в газообразном состоянии в продукты сгорания топлива. [c.22] При сжигании твердых топлив концентрация газообразных соединений серы зависит от химико-минералогического состава золы некоторые компоненты золы могут реагировать с серой и тем самым снижать концентрации оксидов серы в продуктах сгорания. Высокой способностью связывать серу обладают золы с большим содержанием основных компонентов. К этой категории топлив относятся, например, эстонские сланцы (содерх ание СаО в золе 40—50%), угли Канско-Ачинского бассейна (30—50 /о СаО) и др. [c.22] Эффективность связывания серы зависит не только от количества компонентов золы, способных соединиться с серой, но и от режимных параметров. Одним из них является концентрация кислорода в продуктах сгорания. [c.22] Для примера на рис. 1.11 приведено распределение серы в продуктах сгорания эстонских сланцев на выходе из топочной камеры в зависимости от коэффициента избытка воздуха в топке. Использованы следующие обозначения относительных количеств серы в общем ее количестве в топливе /Ис-т — сульфатная, Шс-д — сульфидная, тл —сера в газообразном состоянии. С изменением коэффициента избытка воздуха в топке изменяется соотношение форм серы в продуктах сгорания. [c.22] Вернуться к основной статье