В силу изменения в широком диапазоне зольности и состава минеральной части значения интенсивности и измеренной на стенде температуры начала шлакования (таблица) разных углей существенно различаются. В графическом виде зависимости коэффициента шлакования (доли закрепившихся частиц от их количества проходящих через миделево сечение зонда) от температуры газов для характерных партий исследованных углей показаны на рис. 2.
Значения температуры начала шлакования преимущественно зависят от состава минеральной части, а также от условий проведения опытов и сжигания [11]. Несколько иное, чем на котлах, перераспределение минеральной части, так же как и уменьшение размера частиц, несомненно, сказывается на условиях образования и свойствах отложений. В силу этого, а также различий в условиях измерений значения температур начала шлакования и другие показатели несколько отличаются от величин, измеренных на котлах. Однако отметим соответствие результатов, полученных на стенде и в промышленных условиях, в качественном отношении и закономерную связь этих результатов.
Рассмотрим это подробнее на примере наиболее используемого показателя шлакующих свойств - температуры начала шлакования. Порядок расположения углей по тому или иному измеренному показателю не изменяется. Рост на стенде содержания компонентов основного состава в летучей золе для углей с кислым составом золы ведет к снижению по сравнению с опытами на котле. На снижение, но в меньшей мере, влияет меньший размер частиц летучей золы и используемых на стенде зондов.
Напротив, более высокая разница между температурами дымовых газов и поверхностью неохлаждаемого зонда (Δt) ведет к росту значений. При одинаковой температуре дымовых газов температура поверхности неохлаждаемого зонда на стенде (t3) ниже, чем в верхней части топок котлов в среднем на 50°С (Δt = θ -t3 в приведенных для определения tшп условиях составляет 110°С и около 160°С на стенде). При этом по длине экспериментального участка разница ∆t не постоянная и закономерно изменяется примерно от ∆t = 100 -:- 110°С вблизи выходного окна камеры сгорания (уровень1100 -:- 1200°С для экибастузского угля) до Δί = 180 -:- 200°С в средней по длине части экспериментального газохода ( 950 -:- 1000°С для КАУ).
Изменению значений также может способствовать неодинаковая степень преобразования минеральной части и плавления золы на стенде и в котлах.
Такое различие невелико, а значит, наблюдается относительно небольшое их влияние. Суммарный же эффект всех перечисленных факторов с противоположными знаками обеспечивает близость значений, полученных на стенде, и значений t, измеренных на котле.
Сравнение результатов стендовых исследований и усредненной зависимости 1шп от отношения ко показано на рис. 3. Для стенда
или
более точно для углей с кислым составом золы
Полученная поправка очень невелика, меньше разброса экспериментальных данных зависимости θфш от kо и в ряде работ УралВТИ значение θфл использовано как tшл. Для адиабатической камеры горения из-за более существенного перераспределения минеральной части поправка была выше и разность
в среднем составила\ 55°С.
Анализ данных со стенда подтвердил, что для углей с кислым составом золы (kо > 2 -:- 3) и углей типа канскоачинских (углей с высоким содержанием компонентов основного состава при низком количестве щелочных) для прогнозирования значений может успешно использоваться разработанный ранее в УралВТИ и получивший широкое признание приближенный метод по валовому составу минеральной части. Для совокупности полученных данных со стенда эмпирические коэффициенты в расчетных формулах имеют значения:
при ко > 2,3 и
По результатам изучения отличающихся партий углей одного месторождения отметим следующее. Состав минеральной части партий угля может существенно изменяться в пределах месторождения, и для них, естественно, в заметном интервале отличаются значения, что отражено в таблице. При этом для одних месторождений (приозерное) эти изменения закономерно увязываются с изменением зольности; для других (кузнецкие, экибастузский) в большей мере определяются местом и условиями добычи (разрабатываемый пласт, глубина, состав вмещающих пород).
Например, отмеченное в последнее время усиление проблем шлакования на котлах блоков 300 - 500 МВт Свердловэнерго может быть связано с поставкой угля разреза ‘‘Северный”. Для экспериментальной партии с ТЭС Свердловэнерго измеренное значение составляет 1090°С против 1150- 1190°С, полученных ранее для экибастузского угля и продуктов его обогащения с А=24-:-51%. Напротив, сравнительное изучение характерного ангренского угля и угля с повышенным содержанием германия (так называемый, “спецуголь”) не выявило заметной разницы их шлакующих свойств, и поступление такого топлива не может быть причиной усиления шлакования котлов П-64.
Для канскоачинских углей наблюдается “критическое” значение отношения ко примерно на уровне 2-3, при котором минимальное. Повышения и снижения отношения приводят к росту температуры начала шлакования.
Рис. 3. Температурные условия начала шлакования на огневом стенде и на котлах для углей с кислым составом золы:
1 - измеренные на стенде температуры фактического начала шлакования; 2 - измеренные на котлах температуры начала шлакования tшл для углей, исследованных на стенде; 3 - усредненная зависимость tшл от отношения ко по результатам промышленных исследований; 4 - усредненная зависимость для стенда 2, 3
В отличие от этого для селективно-отобранных малозольных партий приозерного угля снижается по мере уменьшения ко во всем исследованном диапазоне (kо = 0,84 -:- 10,5), что дополнительно рассмотрено далее.
Помимо малозольного приозерного угля, более низкие, чем расчетные по усредненной зависимости, измерены также при сжигании угля из КНР и смеси челябинского угля с биомассой [12]. Графически эти результаты и значение tш для порошка бытового стекла по результатам измерений на огневой модели котла ТПП-804 показаны на рис. 4, а. где для сравнения также нанесены усредненная прогнозирующая зависимость и результаты по канско-ачинским углям.
Анализ показал, что минеральная часть материалов с более низкими значениями температуры начала шлакования характеризуется повышенным (более 1,8%) содержанием натрия (или калия в ионообменной форме для биомассы К2Ораств). Весьма низкие, по сравнению с характерными для ТЭС углями, значения температур начала шлакования измерены и на стендах ВТИ и КазПИИЭ при сжигании, так называемых, ‘‘соленых” углей с повышенным содержанием водорастворимого натрия [13, 14].
Снижение температур начала шлакования при повышении концентрации натрия связано с различными механизмами. Оно может быть обусловлено как образованием поверхностных “липких” пленок, так и уменьшением вязкости всего материала частицы летучей золы. В первом случае предполагается протекание процессов возгонки и конденсации щелочных компонентов на поверхности частиц с формированием низковязких пленок. Во втором - достигаемый эффект обусловлен тем, что натрий в большей мере снижает вязкость расплава по сравнению с другими компонентами основного состава.
Рис. 4. Температурные условия начала шлакования для топлива с повышенным содержанием ионообменных щелочных компонентов, бытового стекла и канско-ачинских углей:
а - значения ϑфш; б - условные значения с поправкой на содержание натрия:
при Na2O > 1,8; 1 - прогнозирующая зависимость для углей с низким содержанием Na2O.
К настоящему моменту накопленных на стенде и лабораторных данных о разновидностях щелочей недостаточно для разработки метода прогнозирования с учетом разных эффектов. Рассмотрено несколько вариантов внесения поправки к методу прогнозирования с использованием сведений об общем содержании 
(при большой доле последнего). Удовлетворительный результат получен при использовании поправки:
Здесь
- расчетное значение ϑфш для топлива с низким (Na2O < 1,8) содержанием натрия.
Результаты прогнозирования с учетом предложенной поправки показаны на рис. 4, б. Для удобства представления показано соотношение
(линия) и значения
- точки.
