Co powoduje klinkier w kotłach węglowych?

Klinkier był powtarzającym się problemem we wszystkich kotłach opalanych węglem, dopóki ludzie używali kotłów na węgiel. Klinkier występuje w małych piecach używanych do ogrzewania domu oraz w gigantycznych kotłach komercyjnych / przemysłowych. Klinkier, znany również jako żużel, składa się z niepalnych pierwiastków i minerałów znajdujących się w węglu, które topią się i stapiają ze sobą jak grudki popiołu ze spalania węgla. Operatorzy kotłów uważają klinkier za nieszczęśliwy.

Klinkier przypomina popiół wulkaniczny i lawę. Występują w obszarze pieca wysokotemperaturowego kotła. Klinkier powstaje w wyniku interakcji między jakością węgla, konstrukcją kotła i pracą kotła. Kotły węglowe czerpią powietrze do spalania od dołu do góry przez ruszt spalania. Wiele dużych klinkierów na ruszcie spalania może utrudniać przepływ powietrza, zwiększać koszty eksploatacji i konserwacji, a nawet wymuszać wyłączenia kotła w celu oczyszczenia klinkieru.

Klinkier węglowy powstaje, gdy niepalne pierwiastki zawarte w węglu, takie jak żelazo, wapń, krzem, glin i sód oddziałują z siarką i węglem w wysokich temperaturach. Pierwiastki te topią się razem z glinkami i alkaliami, tworząc szklisty żużel, który ostatecznie twardnieje w klinkier. Tworzenie się klinkieru to złożona seria przemian mineralogicznych i zmian fazowych zachodzących podczas spalania węgla. Małe klinkiery mogą się łączyć, tworząc duże, które mogą fizycznie uszkodzić kotły.

Węgiel bitumiczny bogaty w siarkę, związki żelaza i minerały ilaste zwykle wytwarza najwięcej klinkieru. Praktyki pracy kotła, które zmniejszają emisję tlenków azotu, mają tendencję do zwiększania tworzenia się klinkieru. Inne czynniki przyczyniające się do powstawania klinkieru to nieusuwanie sadzy i innych osadów, słabo sproszkowany węgiel oraz niewłaściwa regulacja palnika, co skutkuje nieefektywnymi mieszankami powietrza i paliwa. Palenisko, które jest zbyt małe dla rodzaju spalanego węgla w połączeniu z rzadkim usuwaniem popiołu, również sprzyja tworzeniu się klinkieru. Problem nasila się, jeśli nie ma sposobu, aby zaobserwować nagromadzenie się klinkieru w kotle.

Niektóre firmy oferują chemiczne środki wspomagające spalanie, które można dodać do węgla, które, jak twierdzą, praktycznie wyeliminują tworzenie się klinkieru ze spalania węgla o niższej jakości. Związki te działają jak katalizator chemiczny, który wykorzystuje wilgoć właściwą paliwom stałym do podwyższenia temperatury spalania, a tym samym znacznie zmniejszają ilość niespalonej materii, która inaczej stopiłaby się, tworząc klinkiery.