DE957255C

DE957255C - Verfahren zur Verhinderung der Bildung fester Ansaetze an den feuergasseitigen Heizflaechen von Waermeaustauschern, insbesondere Dampferzeugern

Info

Publication number: DE957255C
Application number: DED11557A
Authority: DE
Inventors: Paul Pracht
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1952-02-10
Filing date: 1952-02-10
Publication date: 1957-01-31

Description

Verfahren zur Verhinderung der Bildung fester Ansätze an den feuergasseitigen Heizflächen von Wärmeaustauschern, insbesondere Dampferzeugern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Bildung fester Ansätze an den feuergasseitigen Heizflächen von Wärmeaustauschern, insbesondere Dampferzeugern, und besteht darin, da$ dem Brennstoff, der Verbrennungsluft oder den Feuergasen ein Mittel beigemischt wird, welches unter der Einwirkung der Feuertemperatur nascierenden Sauerstoff abspaltet.
Die Ansätze an Heizflächen, welche durch teigige Schlackenteilchen entstehen, können mit Hilfe von RuBbläsern entfernt werden. Die Brennstoffaschen enthalten jedoch auch Alkali- und Erdalkalisalze, teilweise in Sulfatform, welche sich bei der in Feuerungen oft auftretenden reduzierenden Atmosphäre mit dem Schwefel der Schlacke zu Sulfiden verbinden oder zu Sulfiden reduziert werden. Diese Sulfide haben keinen flüssigen Zustand, sondern sublimieren bei Temperaturen über 500 bis 100o° C und höher und schlagen sich auf den kalten Heizflächen als lockerer pulveriger Ansatz nieder, der jedoch mit Rußbläsern schwer zu entfernen ist. Ähnlich wirken die Phosphorsalze.
Diese Sulfide oxydieren im Laufe der Zeit unter dem Einfluß des Sauerstoffüberschusses der Feuergase zu Sulfit und Sulfat, so daß aus dem Niederschlag die Entstehungsgeschichte nur dadurch erraten werden kann, weil er etwa die zehnfache Menge an Sulfaten und Phosphaten enthält wie die Brennstoffasche. Diese selektive Wanderung des Schwefels und des Phosphors kann nur durch kräftige Oxydation verhindert werden. Es muß angestrebt werden, die Sulfid- bzw. phosphorhaltigen Dämpfe in Sulfite oder Sulfate bzw. Phosphate überzuführen, bevor sie an die Heizflächen gelangen. Der molekulare Sauerstoffüberschuß der Feuergase genügt dazu nicht, wie das Auftreten der Ansätze erkennen läßt.
Es wird deshalb gemäß der Erfindung vorgeschlagen, zur Oxydation nascierenden Sauerstoff zu benutzen. Als nascierender Sauerstoff wird jener Sauerstoff bezeichnet, der beim Zerfall einer Molekel als alleiniges Atom erscheint und erst der Annäherung an ein Atom oder an eine Atomgruppe einer anderen Molekel bedarf, um seine Valenz zu binden. Solchen agressiven Atomen steht erfahrungsgemäß das Sulfid näher als das etwa vorhandene C O. Bei Feuergastemperaturen über iooo° C tritt auch ein geringfügiger thermischer Zerfall des Wasserdampfes ein, doch sind die Mengen zu gering, um wahrnehmbare Wirkungen auszulösen. Man wird vielmehr bestrebt sein, das Vorhandensein von C O oder H2 zu vermeiden, da sie, auch wenn sie nur in kleinen Mengen vorhanden sind, doch einen Teil des nascierenden Sauerstoffes binden könnten, und zwar infolge ihrer Menge mehr als die Sulfide.
Als feste, sauerstoffabspaltende Mittel sind z. B. bekannt: Braunsteine: Mn 02+Mn@03 = Mn 3 04+0; Bariumsuperoxyd: Ma 02 = Ma O +0.
Die Zerfallsprodukte dieser Stoffe liegen zwischen 5oo und 700° C. Die Schmelzpunkte ihrer festen Zerfallprodukte liegen bei 156o bzw. i923° C, werden also mit der Brennstoffschlacke bei den üblichen Feuertemperaturen kaum reagieren. Als weitere Stoffe kommen noch die Per- und Hyperchlorate in Betracht.
Ein flüssiges Mittel ist das Wasserstoffsuperoxyd: H2 02 = H2 O -I- O.
Gasförmige Mittel sind: Stickoxyd: N2 O = N2 -f- O ; Ozon: 03 = 02 + O.
Das feste sauerstoffabspaltende Mittel kann in stückiger Form dem Brennstoff beigemischt, bei Feuerungen mit flüssiger Schlacke auch auf die Schlacke aufgegeben werden, oder in Staubform mit dem Brennstoff gemischt bzw. .in den Feuerraum eingeblasen werden. In gleicher Weise können flüssige sauerstoffabspaltende Mittel verwendet werden, während gasförmige sauerstoffabspaltende Mittel vorzugsweise in den Feuerraum eingeblasen werden. Ein Überschuß des sauerstoffabspaltenden Mittels muß stets vorhanden sein, weil die Gefahr der Bindung an C O besteht. Daher kommt man nicht mit der Luftüberschußziffer der Feuerung aus, sondern muß gegenüber dem Bedarf der Salze einen Überschuß von wenigstens 50% geben, der in ungünstigen Fällen auf mehrere ioo% steigen kann.
Mit Rücksicht auf den Preis des sauerstoffabspaltenden Mittels wird man jede Möglichkeit nützen, um seinen Verbrauch einzuschränken. Eine Möglichkeit besteht darin, die Schwefel- und die Phosphorverbindungen vor der Verbrennung aus dem Brennstoff teilweise zu entfernen. Die bekannten Verfahren ermöglichen auch nur eine teilweise Entschwefelung und sind sehr teuer. Ein einfacheres Mittel, das nur etwas. größer-en, Abgasverlust bedingt, besteht darin, die Feuerung mit höherem Luftüberschuß zu betreiben, um die C 0-Bildung zu mindern und damit seine reduzierende Wirkung auf Sulfate und Phosphate. Bei Rostfeuerungen wird C 0-Bildung außerdem vermieden, wenn mit dünner Brennstoffschicht gearbeitet wird von ioo bis i5o mm als Einlauf. Außerdem kann in der Hauptverbrennungszone unter dem Rost der Luft Wasserdampf zugesetzt werden, der die Temperatur herabsetzt und die CO-Reaktion in die obere Schicht des Brennstoffes verlegt, wodurch ein Teil des Sauerstoffes als Oxydationsmittel für den Schwefel frei wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Verhinderung der Bildung fester Ansätze an den feuergasseitigen Heizflächen von Wärmeaustauschern, insbesondere Dampferzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennstoff, der Verbrennungsluft oder den Feuergasen ein Mittel beigemischt wird, welches unter der Einwirkung der Feuerraumtempenatur nascierenden Sauerstoff abgibt.
2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von festen sauerstoffabspaltenden Mitteln, wie Mn 02 -i- Mn2 03 oder Perchloraten. .
3. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von flüssigen sauerstoffabspaltenden Mitteln, wie H202. :1.
Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von gasförmigen sauerstoffabspaltenden Mitteln, wie N20 oder 03.
5. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das feste sauerstoffabspaltende Mittel in Staubform beigemischt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffabspaltende Mittel in. den Feuerraum eingeblasen oder eingespritzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffabspaltende Mittel im Überschuß von mehr als 5o% der theoretisch erforderlichen Menge zugegeben wird. B. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des Ver- Brauchs an sauerstoffabspaltenden Mitteln aus dem Brennstoff vor der Verbrennung die Schwefel- und Phosphorbestandteile zum Teil entfernt werden. g. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB zur Verringerung der CO-Bildung in den Hauptverbrennungszonen eine oxydierende Atmosphäre aufrechterhalten wird. io. Verfahren nach Anspruch i in Anwendung auf Roste, dadurch gekennzeichnet, daL3 zur Verringerung der CO-Bildung der Rost mit dünner Brennstoffschicht betrieben und gegebenenfalls unter der Hauptverbrennungszone als sauerstoffspaltendes Mittel Wasserdampf eingeblasen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 473 320; schweizerische Patentschriften Nr. 104645, 127 482, 216 907.