Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler
The existing methods of predicting the propensity of coal to the formation of slagging and polluting deposits on heat exchange surfaces of a boiler are analyzed. We also calculate predicting indices of the propensity of coal to the formation of deposits at burning of different grades of domestic and...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/366 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871103647019958272 |
|---|---|
| author | Yatsenko V.P. |
| author_facet | Yatsenko V.P. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yatsenko V.P.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Yatsenko V.P. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:37Z |
| description | The existing methods of predicting the propensity of coal to the formation of slagging and polluting deposits on heat exchange surfaces of a boiler are analyzed. We also calculate predicting indices of the propensity of coal to the formation of deposits at burning of different grades of domestic and foreign coal fuels and their mixtures. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:01:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
57
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
©© В. П. Яценко, 2009
УДК 621.182.42:532.529
В. П. Яценко, канд. техн. наук
Інститут загальної енергетики НАН України, Київ
Прогнозування схильності вугілля до шлакування
і забруднення теплообмінних поверхонь котла
Проаналізовано існуючі методи прогнозування схильності вугілля до утворення шлакуючих і забруд-
нюючих відкладень на теплообмінних поверхнях котла. Виконані розрахунки прогнозних показників
схильності вугілля до утворення відкладень при спалюванні різних марок вітчизняного і зарубіжного
вугільного палива та їх сумішей.
світовій практиці застосовуються і інші мето-
ди, що базуються на використанні даних про
характеристики вугілля. За цими даними фор-
муються кількісні показники, за якими обчис-
люється ймовірність утворення на ТП шлаку-
ючих чи забруднюючих відкладень (ШЗВ).
Зазначимо, що ці показники наводяться
у відомих літературних джерелах розрізнено,
стосовно тільки до палив, які в них розгляда-
ються. У зв’язку з цим було виконано збір, ана-
ліз і систематизацію показників, а також роз-
рахунки за їх допомогою прогнозних значень
ймовірності утворення тих чи інших відкла-
день при спалюванні вітчизняного вугілля і
його сумішей.
Аналіз показників (індексів), наведених в
[1 – 7], свідчить, що їх умовно можна поділи-
ти на прості і комбіновані. Прості знаходяться
за вмістом одного чи двох оксидів у золі вугіл-
ля. Зокрема, для оцінки схильності палива до
утворення селективно збагачених (залізистих,
сульфатно-кальцієвих, лугових та ін.) відкла-
день використовуються індекси
I1 = Fe2O3; (1)
I2 = Fe2O3/CaO; (2)
I3 = 0,567(Na2O)0,423 — 0,333; (3)
I4 = SiO2/Al2O3. (4)
Зазначимо, що індекс I3, який характеризує
схильність вугілля до утворення забруднень з
активних лугів, має фізичний зміст лише при
вмісті в золі оксиду натрію Na2O > 0,284 %. При
меншому вмісті цього оксиду величина I3 < 0.
Комбіновані індекси розраховуються за
вмістом всіх або найбільш представницьких
оксидів у золі та, в деяких випадках, вмістом у
вугіллі золи Аd і загальної сірки Sd
t (в % на суху
масу). Вони мають більший ступінь достовір-
ності, ніж прості.
Одна із серйозних проблем, що виникають
при експлуатації пиловугільних котлоагрега-
тів ТЕС, пов’язана зі шлакуванням і забруд-
ненням теплообмінних поверхонь (ТП). Від-
кладення шлаку і золи на поверхнях котла має
місце навіть при спалюванні проектного пали-
ва у проектних режимах. При постачанні на
ТЕС непроектного вугілля або при спалюванні
його сумішей інтенсивність шлакування і за-
бруднення ТП може підсилюватись. З огляду
на це значний інтерес має прогнозування шла-
куючих і забруднюючих властивостей вугіль-
ного палива.
Процеси шлакування і забруднення те-
плообмінних поверхонь залежать від техніч-
них характеристик, складу вугілля і золи. Ві-
домо, що для вугілля з переважаючим вмістом
основних компонентів (CaO, Fe2O3, K2O, MgO,
Na2O) характерним є утворення достатньо міц-
них сульфатно-кальцієвих відкладень на хвос-
тових ТП. Зокрема, вміст оксиду кальцію в
золі палива визначає його здатність до утво-
рення на конвективних поверхнях нагріван-
ня твердих відкладень, що важко видаляють-
ся. Згідно з [1] інтенсивність росту таких від-
кладень значно посилюється при вмісті СаО в
золі більше 13 – 15 %. При спалюванні вугіл-
ля з кислим складом золи, як правило, утворю-
ються шлакові відкладення на поверхнях топ-
ки і трубах пароперегрівачів.
Кислотність вугілля характеризується від-
ношенням сум кислих SК і основних SО компо-
нентів
2 3 2 2
2 3 2 2
Al O SiO TiO
CaO Fe O K O MgO Na Ock
+ +
=
+ + + + . Тут і
надалі вміст оксидів у процентах.
Відомостей про кислотність вугілля не-
достатньо для оцінки його шлакуючого чи за-
бруднюючого потенціалів. У зв’язку з цим для
прогнозування шлакування і забруднення у
58
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Проблеми загальної енергетики ∙ 19 (2009)
www.ienergy.kiev.ua
Комбінований показник здатності вугіль-
ного палива утворювати сульфатно-кальцієві
відкладення обчислюється за виразом [1]
I5 = CaO(K2O)0,5(Na2O)-1, (5)
а індекс схильності вугілля до утворення залі-
зистих відкладень має вигляд
I6 = 1-0,92/ S*
t , (6)
де S Sa at t
d dA* ( ) / ,= − ⋅ −2 2 0 8 1 0 2ϑ ϑ – адіабатна
температура горіння, °С.
Індекс забруднюючих властивостей (кри-
терій Аттіга – Дьюзі [2]) визначається за рів-
нянням
2 2 3 2 2
7
2 2 2 3
Na O(Fe O +CaO+MgO+K O+Na O)
= .
(SiO +TiO +Al O )
I (7)
Вираз для обчислення показника шлаку-
вання має вигляд [3]
2
2 2 3 2
2 2
0,523
8
0,025(SiO Al O TiO )
0,707 1
(CaO MgO K O Na O)
8 101 ,
S
d
d
t
І
A−
⎧⎪ + +⎡ ⎤= − +⎨⎢ ⎥+ + +⎪⎣ ⎦⎩
⎫⎪⎛ ⎞⋅+ − ⎬⎜ ⎟
⎪⎝ ⎠ ⎭
(8)
а схильність вугілля до забруднення конвек-
тивних ТП –
I9 = (K2O + Na2O)(CaO + MgO + K2O+
+Na2O + Fe2O3)/(SiO2 + Al2O3 + TiO2). (9)
Зазначимо, що у зарубіжній практиці [4]
останній показник обраховують за формулою
I10 = (CaO + MgO + K2O + Na2О +
+ Fe2O3)/(SiO2 + Al2O3+ TiO2), (10)
причому його використання обмежується тіль-
ки паливами, для яких CaO + MgO > Fe2O3. При
CaO + MgO < Fe2O3 використовується індекс
I11 = I10St
d.
Для прогнозування відкладень, збагачених
кремнієм, в роботі [4] наводиться індекс
I12 = SiO2/(SiO2 + CaO + MgO + Fe2O3). (11)
Окрему групу складають показники, які
базуються на фізичних властивостях шла-
ку – в’язкості і міцності на розрив, а також на
його температурних характеристиках – темпе-
ратурах початку плавкої деформації і почат-
ку шлакування. Зокрема, індекс, що базуєть-
ся на в’язкості шлаку , при якій забезпечується
штатна робота котла, має вигляд [4]
* * 4
13 ш 12lg( ) 4,468 1,265(10 / ) 8,44rI I T= η = + − , (12)
де I*
12 обраховується за (11) при SiO2+CaO+MgO+
+Fe2O3 = 100 %; Tr – температура газового се-
редовища в зоні, де утворюється шлак, К.
Достовірність оцінки ШЗВ вугілля під-
вищується при використанні результатів
спеціальних досліджень його мінеральної
частини. В останні роки за кордоном для
ранжування вугілля за шлакуючими і забруд-
нюючими властивостями розробляються по-
казники, в яких використовуються результа-
ти комп’ютеризованої скануючої електронної
мікроскопії — CCSEM та хімічного фракціо-
нування. За допомогою скануючої мікроско-
пії отримуються дані не тільки про склад золи
в цілому, але і про компонентний склад окре-
мих її частинок. Вираз для розрахунків індек-
су ШЗВ з використанням цих даних, наведе-
ний в [4], має вигляд
14
1
2 3
2 3
2 3 2 3 2
CaO
Fe O
Fe O 1 0,5 ,
Fe O Al O SiO
n
i
і
I g
=
⎡= +⎣
⎤⎛ ⎞+ −⎜ ⎟⎥+ +⎝ ⎠⎦
∑
(13)
де gi — масова частка фракції і; n — кількість
фракцій; вміст оксидів у квадратних дужках
береться для кожної фракції.
У вітчизняній практиці подібні досліджен-
ня розподілу мінеральних компонентів у ву-
гіллі і золі не проводяться, і даних про компо-
нентний склад окремих частинок золи немає.
Наскільки нам відомо, систематично такі до-
слідження не проводились і в країнах ближ-
нього зарубіжжя. Лише в УралВТІ [5] з вико-
ристанням електронного мікрозонда Comebax
було визначено компонентний склад невеликої
кількості N (N = 100…200) індивідуальних час-
тинок леткої золи декількох проб вугілля.
Порівняння типів вугілля, яке постачаєть-
ся на ТЕС, його ранжування за тими чи інши-
ми властивостями можуть бути виконані за
формулами (1) – (13) при наявності інформа-
ції про граничні значення індексів. Ці значен-
ня необхідні також при оцінюванні обмежень
при заміні одного палива іншим або при необ-
хідності спалювання сумішей вугілля.
В табл. 1 наведені результати системати-
зації індексів за ступенем прогнозованої ними
ймовірності утворення на ТП тих чи інших
відкладень.
Аналіз індексів І1 – І14 показав, що їх вели-
чина змінюється в досить широких межах. При
I1 >> 15; 0,3 < I2 < 3; I3 > 0,59; I4 > 2,8; I5 > 30;
I6 > 0,62; I7 > 0,6; I8 > 0,75; I9 > 2,2; I10 > 0,4;
I11 > 2,0; I12 < 0,65, h*
ш > 108,3 Па·с; I14 > 30,6 ву-
гілля має високу схильність до шлакування і
забруднення теплообмінних поверхонь.
Для розрахунків показників І1 – І14 нами
створено банк даних (БД) щодо властивостей
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
59В. П. Яценко. Прогнозування схильності вугілля до шлакування і забруднення теплообмінних поверхонь котла
індивідуального вугілля. До банку занесені ха-
рактеристики вугілля Донецького і Львівсько-
Волинського басейнів, а також вугілля деяких
родовищ Росії і далекого зарубіжжя (всього 162
індивідуальні палива). Характеристики палив
вибирались за джерелами [3, 4, 6, 8 – 10]. Зазна-
чимо, що для деяких палив у джерелі [8] наведе-
но спільний вміст у золі оксидів калію і натрію.
До банку даних заносились роздільні вмісти
цих оксидів, які розраховувались у пропорції,
характерній для вугілля подібної марки.
Для визначення індексів (показників) шла-
кування і забруднення, крім інформації про
властивості вугілля, накопиченої у банку да-
них, потрібна відповідна програма. Таку про-
граму було розроблено і виконано розрахун-
ки температур Jа, Tr, показників кислотності та
індексів І1 – І14 стосовно енергетичного вугілля
Донецького і Львівсько-Волинського басейнів.
Для порівняння ці величини обчислювались
також для засоленого вугілля (ЗВ), вугілля Бе-
резівського і Бородінського розрізів Кансько-
Ачинського басейну (Росія), а також деяких ма-
рок вугілля з далекого зарубіжжя. В табл. 2 для
прикладу представлені деякі результати розра-
хунків. Значення І1 тут не наведені, оскільки
вони дорівнюють вмісту в золі Fe2O3.
Зупинимось на особливостях розрахунків
індексів І13, І14. Згідно з даними, наведеними в
[4], схильність вугілля до шлакування поверхонь
котла низька при умові h*
ш ≤ 54,2 Па · с. Тоді вели-
чина І13 = lg(h*
ш) ≤ 1,73. Виходячи з цього, вели-
чина І13 для всіх вибраних палив була прийнята
однаковою і рівною 1,73. За цим значенням І13 для
кожного палива розраховувалась величина тем-
ператури Тr, яка забезпечує прийнятну, за умо-
вами шлакування, роботу котла.
Для розрахунків показника І14 потрібно
мати дані про компонентний склад окремих час-
тинок золи, які при спалюванні конкретного ву-
гілля можуть бути отримані методами скануючої
електронної мікроскопії. Ці дані для палив у ві-
домих нам літературних джерелах не наводяться.
Тому при розрахунках індекса І14 приймалось,
що хімічний склад окремих золових фракцій і
золи в цілому однаковий.
Зазначимо, що палива, обрані для розра-
хунків, суттєво відрізняються хімічним скла-
дом мінеральної частини. Зокрема, зола ЗВ і
газове вугілля українських родовищ має зна-
чний вміст сірки. Аномально високі значення
має також вугілля ME i SM [4]. У зв’язку з цим
індекси І6, І8, які залежать від цього хімічно-
го компонента, будуть мати підвищені значен-
ня. Наприклад, індекс І8 для палива МЕ з ано-
мально високим вмістом сірки приймає значен-
ня І8
max
= 0,94.
Вугілля Бородінського розрізу (Бр) відріз-
няється незначною величиною Sd
t і дуже висо-
ким вмістом оксиду кальцію. Вірогідність утво-
рення сульфатно-кальцієвих відкладень на
поверхнях котла характеризує індекс І5. Мак-
симальне значення цього індекса для палива
Бр в табл. 2 – І5
max = 69,3. Отже, це вугілля має
дуже високу схильність до утворення відкла-
день, оскільки прийнятні для експлуатації зна-
Таблиця 1. Значення показників при різній ймовірності утворення шлакуючих і забруднюючих відкладень за даними
[1 – 4, 6, 7]
Індекс
Ймовірність відкладень
низька середня висока дуже висока
І1, % 3 – 8 8 – 15 15 – 23
І2 < 0,3; > 3,0 0,3 – 3,0
І3 < 0,23 0,23 – 0,59 0,59 – 0,82 > 0,82
І4 < 1,4 1,4 – 2,8 > 2,8
І5 (при СаО < 5%) < 10 10 – 30 > 30
І6 < 0,41 0,41 – 0,62 0,62 – 0,83 > 0,83
І7 < 0,2 0,2 – 0,6 0,6 – 1 > 1,0
І8 < 0,56 0,56 – 0,75 > 0,75
І9 < 0,9 0,9 – 2,2 > 2,2
І10 < 0,2 0,2 – 0,4 > 0,4 – 0,55
І11 < 0,6 0,6 – 2,0 2,0 – 2,6 > 2,6
І12 > 0,72 0,72 – 0,65 0,65 – 0,5 < 0,5
ш
∗η , Па×с < 54,2 54,2 – 108,3 > 108,3
І14 < 15,3 15,3 – 30,6 > 30,6
60
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Проблеми загальної енергетики ∙ 19 (2009)
www.ienergy.kiev.ua
Та
бл
иц
я
2.
С
кл
а
д
з
о
л
и
і
о
б
р
а
хо
ва
н
і з
на
че
н
н
я
п
о
ка
зн
и
кі
в
ш
л
а
ку
ва
н
н
я
і з
а
б
р
уд
н
е
н
н
я
№
па
ли
ва
М
ар
ка
,
кл
ас
%
Аd , %
Хі
м
іч
ни
й
ск
ла
д
зо
ли
, %
н
а
бе
зс
ул
ьф
ат
ну
м
ас
у
k c
S t*
І 2
І 3
І 4
І 5
І 6
І 7
І 8
І 9
І 10
І 11
І 12
І 14
Si
O
2
Al
2O
3
Fe
2O
3
Ti
O
2
C
aO
M
gO
K 2O
N
a 2O
Ан
тр
ац
ит
ов
ий
ш
ти
б,
ш
ла
м
и
і з
ас
ол
ен
е
ву
гі
лл
я
Д
он
ец
ьк
ог
о
ба
се
йн
у
[8
]
1
АШ
0,
7
43
,9
59
17
,6
7,
3
1,
2
0,
7
1,
3
6,
5
6,
5
3,
5
1
10
,4
0,
65
3,
4
0,
58
0,
13
1,
05
0,
71
3,
68
0,
29
0,
2
0,
86
7,
7
2
АР
Ш
3,
6
24
,8
43
,3
14
,3
32
,6
0,
6
4,
3
1,
7
2,
7
1,
1
1,
4
9,
2
7,
6
0,
26
3,
0
6,
4
0,
90
0,
80
0,
90
2,
77
0,
73
2,
62
0,
53
31
,0
3
ЗВ
2,
2
20
28
20
22
0,
5
15
3
1,
5
10
0,
9
8,
4
1,
5
1,
17
1,
4
1,
8
0,
89
10
,6
0,
94
12
,2
1
1,
06
2,
34
0,
41
33
,5
Га
зо
ве
і
до
вг
оп
ол
ум
ен
ев
е
ву
гі
лл
я
Д
он
ец
ьк
ог
о
ба
се
йн
у
[8
]
4
Г
3,
4
10
,1
43
,7
22
,2
24
,4
1,
3
2,
2
1,
2
3,
8
1,
2
2
30
,9
11
,1
0,
28
2
3,
6
0,
97
0,
59
0,
89
2,
44
0,
49
1,
66
0,
61
23
,3
5
Д
М
С
Ш
1,
4
28
,9
55
,7
27
,8
9,
3
1
3,
5
0,
01
2,
2
0,
5
5,
5
4,
4
2,
7
0,
09
2
10
,4
0,
79
0,
09
0,
75
0,
5
0,
18
0,
26
0,
81
12
,3
6
Д
С
Ш
4,
4
31
,4
48
28
,2
12
,8
0,
8
3,
5
1,
6
4,
3
0,
8
3,
3
13
,3
3,
7
0,
18
1,
7
9,
1
0,
93
0,
24
0,
88
1,
52
0,
3
1,
31
0,
73
15
,4
В
уг
іл
ля
Л
ьв
ів
сь
ко
-В
ол
ин
сь
ко
го
б
ас
ей
ну
[8
]
7
ГС
Ш
3,
7
26
34
17
,2
28
,9
0,
8
14
,9
2,
2
1
1
1,
1
9,
3
1,
9
0,
23
2
14
,9
0,
9
0,
92
0,
94
1,
85
0,
92
3,
42
0,
43
38
,6
8
ГЖ
Р
3,
3
35
44
23
19
0,
9
8
2
2,
5
0,
5
2,
1
6,
2
2,
4
0,
09
1,
9
25
,3
0,
85
0,
24
0,
89
1,
41
0,
47
1,
56
0,
6
24
,9
9
ГР
2,
5
29
,1
56
,5
20
,7
11
,1
1,
1
7
0,
5
2,
5
0,
6
3,
6
5,
4
1,
6
0,
12
2,
7
18
,5
0,
83
0,
17
0,
86
0,
86
0,
28
0,
69
0,
75
17
,4
В
уг
іл
ля
Б
ор
од
ін
сь
ко
го
р
оз
рі
зу
(Р
ос
ія
) [
3]
10
БР
1
0,
2
8,
4
56
6,
8
6,
1
0,
3
25
,3
5
0,
3
0,
2
1,
7
2
0,
2
-
8,
2
69
,3
0,
53
0,
12
0,
82
0,
29
0,
58
0,
12
0,
61
31
,1
11
БР
2
0,
2
10
,7
65
,1
4,
4
5,
8
0,
3
20
,2
3,
7
0,
3
0,
2
2,
3
1,
5
0,
3
-
14
,8
55
,3
0,
38
0,
09
0,
77
0,
22
0,
43
0,
09
0,
69
25
,8
12
БР
3
0,
5
11
,3
60
,1
7,
4
7,
6
0,
4
20
,3
3,
6
0,
3
0,
3
2,
1
3,
6
0,
4
0,
01
8,
1
37
,1
0,
75
0,
14
0,
88
0,
28
0,
47
0,
24
0,
66
27
,5
В
уг
іл
ля
М
ін
ус
ін
сь
ко
го
і
Ку
зн
ец
ьк
ог
о
ба
се
йн
ів
(Р
ос
ія
) [
9]
13
Д
Р
0,
6
20
49
,6
28
,7
7,
6
1,
4
7,
5
3,
9
0,
6
0,
7
3,
9
1,
2
1
0,
15
1,
7
8,
3
0,
54
0,
18
0,
8
0,
33
0,
25
0,
16
0,
72
14
,8
14
Д
Р
0,
5
22
,6
52
,2
26
,8
10
,8
1
5
2,
5
1
0,
7
4
1
2,
2
0,
15
1,
9
7,
1
0,
39
0,
18
0,
73
0,
43
0,
25
0,
14
0,
74
15
,2
15
Г
0,
3
17
61
,4
24
4,
1
1
3,
5
2,
8
2,
4
0,
8
6,
4
0,
02
1,
2
0,
18
2,
6
6,
8
-
0,
13
0,
69
0,
5
0,
16
0,
05
0,
86
7,
5
Іс
па
нс
ьк
е
та
п
ів
де
нн
о-
аф
ри
ка
нс
ьк
е
ву
гі
лл
я
[4
]
16
AG
F
0,
6
17
,7
54
,3
24
,8
6,
1
1,
4
6,
3
2,
9
3,
3
1
4,
1
2
1
0,
24
2,
2
11
,1
0,
53
0,
25
0,
81
1,
06
0,
24
0,
14
0,
78
12
,1
17
SM
6,
8
30
39
24
26
,5
0,
8
7,
3
1
1,
4
0,
04
1,
8
17
,2
3,
6
-
1,
6
22
0,
2
0,
95
0,
02
0,
9
0,
84
0,
57
3,
87
0,
53
29
,9
18
M
E
8,
7
28
34
,7
10
5,
1
0,
5
45
,4
1,
9
1,
6
0,
8
0,
8
23
,5
0,
1
0,
19
3,
5
70
0,
96
1,
01
0,
98
3
1,
21
10
,6
0,
4
50
,2
Ін
ді
йс
ьк
е
ву
гі
лл
я
[6
]
19
A
0,
2
2,
1
16
,2
12
,3
16
,9
0,
8
34
,3
8,
7
0,
8
0,
7
0,
5
21
0,
5
0,
15
1,
3
43
,8
0,
96
1,
47
0,
95
3,
14
2,
1
0,
42
0,
21
48
,1
20
G
1,
1
28
,4
64
,6
21
,8
4,
5
1,
4
4,
5
0,
8
0,
7
0,
5
8
8,
3
1
0,
09
3
7,
5
0,
89
0,
06
0,
73
0,
15
0,
13
0,
13
0,
87
8,
9
21
M
0,
7
43
,3
60
,5
31
,8
3,
7
1,
6
1
0,
6
0,
3
0,
2
16
,2
3,
6
3,
7
-
1,
9
2,
7
0,
74
0,
01
0,
37
0,
03
0,
06
0,
04
0,
92
4,
6
Ав
ст
ра
лі
йс
ьк
е
ву
гі
лл
я
[1
0]
22
C
0,
4
3,
2
55
,3
20
,2
11
,5
1,
4
7,
6
2,
7
0,
4
0,
8
3,
3
5,
6
1,
5
0,
19
2,
7
6,
2
0,
83
0,
25
0,
88
0,
38
0,
3
0,
11
0,
72
18
,4
23
F
0,
2
19
,2
51
,7
28
,5
11
,3
2,
2
4,
1
1,
5
0,
1
0,
5
4,
7
0,
8
2,
8
0,
09
1,
8
3,
1
-
0,
1
0,
52
0,
13
0,
21
0,
05
0,
75
14
,7
24
G
0,
5
12
,7
59
,1
34
,3
2,
3
2
0,
4
0,
4
1,
3
0,
2
21
1,
8
5,
8
-
1,
7
2,
9
0,
48
0,
01
0,
58
0,
07
0,
05
0,
03
0,
95
2,
7
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
61В. П. Яценко. Прогнозування схильності вугілля до шлакування і забруднення теплообмінних поверхонь котла
чення І5 < 10 ÷ 30. Найбільший вміст СаО наво-
диться в [4] для лігнітів (паливо МЕ). Індекс І5
для цього палива майже однаковий з І5
max для
вугілля Бр. Схильне до утворення сульфатно-
кальцієвих відкладень також і газове вугілля
Львівсько-Волинського басейну, особливо його
марки ГР, ГСШ, (див. табл. 2). Високі значення
цього індекса має вугілля SМ [4] при помірно-
му вмісті СаО, але дуже малому вмісті оксиду
натрію.
Завдяки високій кислотності деякі пали-
ва з табл. 2 мають низькі значення індекса за-
бруднюючих властивостей. Зокрема, для ін-
дійского вугілля величина цього індекса зна-
ходиться, в основному, в межах І7 = 0,01 ÷ 0,063.
Лише одна марка цього палива має аномаль-
но високе значення І7 = 1,47. Для австралій-
ського вугілля значення критерію Аттіга–
Дьюзі І7 = 0,008 ÷ 0,247, а для російського [9]
–І7 = 0,126 ÷ 0,178. Вугілля Мінусінського і Куз-
нецького родовищ має низьку схильність до
утворення залізистих і сульфатно-кальцієвих
відкладень, а також відкладень на базі актив-
них лугів.
Насамкінець розглянемо результати про-
гнозування шлакуючих і забруднюючих показ-
ників для сумішей вугілля. Змішування висо-
козабруднюючого палива П1 з одним або дво-
ма низькозабруднюючими паливами П2, П3, у
певних пропорціях α1 : α2 : α3 може дозволити
спалювати П1 без збільшення частоти очищен-
ня поверхонь і зменшення їх ресурсних показ-
ників. Тут α1, α2, α3 – частки високозабрудню-
ючого і низькозабруднюючих палив.
Результати прогнозування проаналізує-
мо на прикладі розрахунків критерію Аттіга –
Дьюзі. Низькозабруднюючим за цим критерієм
будемо вважати паливо, для якого величина
І7 ≤ 0,6. Граничне значення критерію І7 = 0,6 по-
значимо індексом І7
*.
В табл. 3 для прикладу наведені характе-
ристики сумішей високозабруднюючих палив
П1 з деякими низькозабруднюючими марка-
ми вугілля з банку даних, для якого значення
критерію Аттіга – Дьюзі І7 ≤ І7
*. Аналіз отри-
маних результатів показав, що певні марки ву-
гілля Донецького басейну, які характеризу-
ються високими забруднюючими властивостя-
ми, можна безпроблемно спалювати у сумішах
з низькозабруднюючим вітчизняним вугіллям
при величині α1 > 0,5. Наприклад, при змішу-
ванні АШ (паливо № 1 табл. 2) з ДМСШ для
забезпечення величини І7
* потрібне значення
α1 = 0,61. Ще більші значення α1 можна отрима-
ти при змішуванні цього палива з австралій-
ським вугіллям (див. рядок 4 даних табл. 3).
З нашої точки зору, такі значення a1 слід вва-
жати економічно доцільними, оскільки у ви-
падку спалювання суміші вони забезпечують
використання більшої кількості менш цінного
високозабруднюючого палива.
Засолене вугілля має аномально високі
значення індекса І7, з якими воно не може спа-
люватись самостійно у топках котлів тради-
ційними методами. Розрахунки критерію Ат-
тіга – Дьюзі для сумішей ЗВ і іншого вугілля з
БД показали наступне. Прийнятна для спалю-
вання величина може бути отримана при ших-
туванні ЗВ лише з окремими паливами Доне-
цького чи Львівсько-Волинського вугільних
басейнів при низьких значеннях a1 (a1 ≤ 0,2).
Таблиця 3. Характеристики сумішей і значення індекса забруднюючих властивостей
№
з/п
Номер
палива
з табл. 2
Частка палива
St
d, % Аd, %
Хімічний склад золи суміші,
% на безсульфатну масу І7
П1 П2 П3 α1 α2 α3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O
1 1 5 - 0,61 0,39 0 0,97 38,09 57,72 21,55 8,07 1,12 1,78 0,80 6,49 2,46 0,60
2 1 2 - 0,50 0,50 0 2,15 34,35 51,15 15,95 19,95 0,90 2,50 1,50 5,95 2,40 1,14
3 1 7 - 0,50 0,50 0 2,20 34,95 46,50 17,40 18,10 1,00 7,80 1,75 5,10 2,35 1,27
4 1 24 - 0,74 0,26 0 0,65 35,85 59,03 21,91 6,01 1,41 0,62 1,07 7,16 2,80 0,60
5 3 9 0,12 0,88 0 2,46 27,97 52,97 20,61 12,45 1,03 7,99 0,81 2,38 1,76 0,60
6 1 7 24 0,44 0,26 0,3 1,42 29,81 52,50 22,53 11,44 1,34 4,32 1,26 4,67 1,94 0,60
7 1 7 24 0,19 0,54 0,27 2,27 25,91 45,52 21,84 17,64 1,20 8,29 1,55 2,66 1,31 0,60
8 1 5 9 0,55 0,2 0,25 1,29 37,23 57,72 20,40 8,65 1,14 2,83 0,84 6,14 2,29 0,60
9 3 9 24 0,17 0,56 0,27 1,91 23,15 52,32 24,22 10,61 1,24 6,60 0,90 2,01 2,10 0,60
62
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Проблеми загальної енергетики ∙ 19 (2009)
www.ienergy.kiev.ua
Наприклад, величина = 0,6 для суміші ЗВ і ГР
(паливо 9 з табл. 2) досягається при a1 = 0,12.
Слід вказати на істотно нелінійну залеж-
ність між забруднюючими властивостями ви-
хідних палив П1, П2, величиною a1 та індексом
для сумішного палива П. Наприклад, якщо у
якості П1, П2 з таблиці 2 вибрати вугілля № 1 і
№ 2 або № 1 і № 7, то при змішуванні їх у пропор
ції 0,5 : 0,5 величини I7 = 1,14 і 1,27, тобто є біль-
шими, ніж аналогічні показники для кожного
вихідного палива.
Як показали розрахунки, суміш двох ви-
сокозабруднюючих палив, що має величи-
ну І7 більшу, ніж кожна з її складових, можна
перевести в придатну до спалювання шляхом
шихтування її з третім паливом. Зокрема, при
змішуванні згаданих вище палив № 1 і № 7 з
австралійським вугіллям № 24 у пропорції
0,44 : 0,26 : 0,3 забезпечується прийнятне зна-
чення індекса І7 (див. табл. 3). Величина І7
* за-
безпечується і при шихтуванні цих трьох па-
лив у іншій пропорції, а саме α1 =0,19, α2 = 0,54,
α3 = 0,27. В обох цих випадках частка низькоза-
бруднюючого вугілля майже однакова, а частки
високозабруднюючих – різна. Вибір пропорцій
змішування залежить від того, яке з двох висо-
козабруднюючих палив є менш цінним.
При змішуванні високозабруднюючого па-
лива П1 з двома низькозабруднюючими П2, П3
прийнятні для спалювання трьохкомпонентні
суміші у деяких випадках можна отримати при
частці вугілля П1, меншій, ніж при змішуванні
П1 з одним із палив П2 або П3. Наприклад, при
змішуванні АШ з довгополуменевим ДМСШ
(П2, І7 = 0,092) і газовим ГР (П3, І7 = 0,166) ву-
гіллям прийнятна величина І7 = 0,6 досягаєть-
ся при частках цих палив у суміші, що дорів-
нюють 0,55, 0,20 і 0,25, відповідно. Як зазна-
чалося вище, при змішуванні тільки П1 і П2
α1 = 0,61.
В той же час в інших схемах шихтуван-
ня трьохкомпонентне змішування порівняно з
двохкомпонентним дозволяє збільшити частку
використання високозабруднюючого палива.
Наприклад, при змішуванні ЗВ з вітчизняним
ГР і австралійським G прийнятна величина
критерію Аттіга – Дьюзі може бути забезпе-
чена при вмісті ЗВ ≈ 17 %. При оптимальному
змішуванні ЗВ і ГР частка засоленого вугілля
у суміші становить лише 12,4 %.
Наведені результати свідчать, що знахо-
дження потрібних складів сумішей є непро-
стим завданням вирішення якого потребує ви-
конання оптимізаційних розрахунків. Створе-
ний банк даних щодо технічних характеристик
вугілля і хімічного складу його золи дозволяє
вибрати те чи інше паливо, розрахувати за до-
помогою розробленої програми найбільш роз-
повсюджені індекси шлакування і забруднен-
ня індивідуального вугілля, двох — чи трьох-
компонентних сумішей і вказати оптимальні
значення пропорції, у якій потрібно шихтувати
індивідуальні палива з метою отримання сумі-
шей з низькими шлакуючими і забруднюючи-
ми властивостями.
1. Алехнович А. Н., Богомолов В. В., Гладков В. Е., Артемьева Н. В. Шлакование и образование отложений
в газовом тракте котла // Теплоэнергетика. – 1997. – № 3. – С. 64 – 68.
2. Attig R. G., Duzy P. C. Coal ash deposition studies and application to boiler design // Proc. Amer. Power Conf.,
Chicago, Іll, 1969. – Vol. 31. – P. 290 – 295.
3. Пронин М. С., Бруер Г. Г., Бычков А. М., Кириллов М. А. Использование березовских углей Канско-
Ачинского бассейна для сжигания в мощных парогенераторах ТЭС // Электрические станции. – 2003.
– № 2. – С. 6 – 10.
4. Barroso J., Ballester J., Pina A. Study of coal ash deposition in an entrained flow reactor: Assessment of traditional
and alternative slagging indices // Fuel Processing Technology. – 2007. – Vol. 88. – P. 865–876.
5. Алехнович А. Н. Уточнение расчетной схемы закрепления частиц и роста шлаковых отложений //
Теплоэнергетика. – 2008. – № 9. – С. 24 – 28.
6. Lawrence A., Kumar R., Nandakumar К., Narayanan К. A. Novel tool for assessing slagging propensity of coals in
PF boilers // Fuel. – 2008. – Vol. 87. – P. 946 – 950.
7. Van Alphen C. Automated mineralogical analysis of coal and ash products – сallenges and requirements //
Minerals Engineering. – 2007. – Vol. 20. – P. 496 – 505.
8. Энергетическое топливо СССР (ископаемые угли, горючие сланцы, торф, мазут и горючий
природный газ). Справочник / В. С. Вдовченко, М. И. Мартынова, Н. В. Новицкий, Г. Д. Юшина. – М. :
Энергоатомиздат, 1991. – 184 с.
9. Изюмов М. А., Супранов В. М., Росляков П. В., Новиков А. В. Исследование возможности перевода кот-
лов ТП-92 Яйвинской ГРЭС на непроектные виды углей // Теплоэнергетика. – 2008. – № 9. – С. 7 – 18.
10. Rushdi A., Gupta R., Sharma A., Holcombe D. Mechanistic prediction of ash deposition in a pilot-scale test
facility// Fuel. – 2005. – Vol. 84. – P. 1246 – 1258.
|
| id | systemreorg-article-366 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:11:31Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/36/37bd40e21458e85ea7f7a443c7753236.pdf |
| spelling | systemreorg-article-3662026-07-18T12:57:37Z Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler Прогнозування схильності вугілля до шлакування і забруднення теплообмінних поверхонь котла Yatsenko V.P. coal, mixtures, slagging, pollution, indices. вугілля, суміші, шлакування, забруднення, індекси. Скачування: The existing methods of predicting the propensity of coal to the formation of slagging and polluting deposits on heat exchange surfaces of a boiler are analyzed. We also calculate predicting indices of the propensity of coal to the formation of deposits at burning of different grades of domestic and foreign coal fuels and their mixtures. Проаналізовано існуючі методи прогнозування схильності вугілля до утворення шлакуючих і забруднюючих відкладень на теплообмінних поверхнях котла. Виконані розрахунки прогнозних показників схильності вугілля до утворення відкладень при спалюванні різних марок вітчизняного і зарубіжного вугільного палива та їх сумішей. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2009-11-02 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/366 System Research in Energy; No. 1 (19) (2009): The Problems of General Energy; 57-62 Системні дослідження в енергетиці; № 1 (19) (2009): Проблеми загальної енергетики; 57-62 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/366/307 Copyright (c) 2009 Yatsenko V.P. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | coal mixtures slagging pollution indices. Yatsenko V.P. Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler |
| title | Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler |
| title_alt | Прогнозування схильності вугілля до шлакування і забруднення теплообмінних поверхонь котла |
| title_full | Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler |
| title_fullStr | Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler |
| title_full_unstemmed | Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler |
| title_short | Prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler |
| title_sort | prediction of the propensity of coal to slagging and pollution of heat exchange surfaces of a boiler |
| topic | coal mixtures slagging pollution indices. |
| topic_facet | coal mixtures slagging pollution indices. вугілля суміші шлакування забруднення індекси. Скачування: |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/366 |
| work_keys_str_mv | AT yatsenkovp predictionofthepropensityofcoaltoslaggingandpollutionofheatexchangesurfacesofaboiler AT yatsenkovp prognozuvannâshilʹnostívugíllâdošlakuvannâízabrudnennâteploobmínnihpoverhonʹkotla |