Zgură este formarea de depuneri topite, parțial fuzionate sau resolidificate pe pereții cuptorului și alte suprafețe expuse la căldură radiantă. Pe o perioadă de timp, un depozit de bază de zgură se poate forma și pe tuburile cazanului. Depozitul de bază poate fi inițiat prin decantarea particulelor fine de cenușă sau acumularea treptată a particulelor cu constituenți cu punct de topire foarte scăzut. Pe măsură ce depozitul de bază se îngroașă, temperatura de pe fața sa exterioară crește semnificativ peste temperatura suprafeței tubului. În cele din urmă, punctul de topire a componentelor de cenușă este depășit și suprafața de depunere devine topită. Procesul devine apoi auto-accelerat, zgura topită prinzând în esență toate particulele de cenușă care afectează.

cazanelor

Suflătoarele de funingine cu abur sau aer sunt utilizate în mod obișnuit pentru a îndepărta depunerile de cenușă și zgură de pe suprafețele tuburilor externe, dar eficiența lor variază. De asemenea, suflarea funinginei poate provoca eroziune localizată și coroziune în zonele măturate prea mult de mediul de suflare. Această problemă este adesea atenuată prin instalarea scuturilor pe toate tuburile adiacente suflătorilor de funingine. Cu toate acestea, uneori formarea de zgură nu poate fi atinsă folosind tehnici convenționale de curățare.

Zgură de cazan - Este o explozie de rezolvat

Îndepărtarea zgurii poate fi o luptă constantă la multe centrale electrice pe bază de combustibil solid. Armele convenționale includ picături, ciocanuri, puști aruncate prin hublouri, hidro-sablare și CO2-sablare. În multe cazane, suflante de funingine și sisteme de rapire, ține sub control depozitele de zgură până la următoarea întrerupere majoră, când pot fi aplicate metode de îndepărtare mai viguroase - precum explozivi.

Dar fiecare dintre aceste metode necesită multă forță de muncă, consumă cantități substanțiale de timp de nefuncționare și poate să nu elimine depozitele severe. În anii 1960, un superintendent de plante din Midwest, lipsit de personal din cauza unei greve a muncii și frustrat de zgomotul aparent imobil, a recurs la dinamită! În ultimii ani, dezlănțuirea explozivă a devenit mai larg acceptată ca tehnică de luptă de ultimă generație și câteva sute de centrale electrice din întreaga S.U.A. acum folosiți-l în timpul întreruperilor anuale.

Unii proprietari de plante își fac griji că industria s-a extins prea repede, iar blasterele necalificate sunt permise în centrală. Deși contractanții trebuie să obțină o mulțime de licențe, permise, obligațiuni și certificate de competență, reglementările și testele sunt orientate spre locuri de muncă la scară largă de inginerie civilă. Sculptarea drumurilor și tunelurilor, subliniază veteranii, nu asigură faptul că un antreprenor poate folosi explozivi controlați lângă tuburile delicate ale cazanelor.

Poate că astfel de îngrijorări ale experților experimentați pot fi ridicate la o poziție competitivă, dar în mod clar, utilizarea explozivilor pentru a elimina clincherele „Greyhound bus-size” este o afacere riscantă. S-au produs pagube extinse refractarelor cazanelor, fasciculelor de tuburi, chiar și clădirilor din apropiere, când s-a efectuat necorespunzător un dezlănțuire explozivă. Un utilitar din Texas, de exemplu, ar fi cheltuit 5 milioane de dolari înlocuind tuburile cazanelor când eforturile unui nou contractor cu prețuri mai mici s-au stricat.

Aplicații practice

Explozivii au fost folosiți în unități care variază de la cazane ambalate până la stații centrale de 1.300 MW. Aplicațiile timpurii erau limitate la clincheruri mari care puneau gâtul și blocau buncărele de jos. După ce și-au consolidat încrederea în buncărele inferioare, antreprenorii au început să folosească sablarea mai selectiv, trecând în focar și în cele din urmă la toate secțiunile pachetelor de tuburi. Deblocarea explozivă a cazanului a fost realizată chiar online, cu unitatea redusă la sarcină redusă. Vedeți aceste videoclipuri despre operațiunile efective de descuamare a cazanelor centralei electrice: videoclipul 1, videoclipul 2, și video 3.

În afara cazanului, s-au folosit explozivi pentru curățarea unor componente ale centralei, cum ar fi epuratoare, silozuri de cenușă zburătoare și precipitatoare. În fiecare iarnă, încărcăturile de cărbune înghețate sunt arse pentru a accelera procesul de descărcare.

Tehnica nu se limitează la centralele pe cărbune. Cazanele pe bază de țiței, cu zăcăminte de zgură încărcate cu vanadiu, au beneficiat, de asemenea, de dezlipirea explozivă. La fel și cazanele de recuperare la fabricile de celuloză și hârtie, care ard un combustibil concentrat cu lichior negru capabil să producă depozite severe de cenușă.

Poate că cea mai mare aplicație în afara centralelor electrice pe cărbune este în sistemele cu deșeuri. Instalațiile de deșeuri pentru energie, care au fost construite din ce în ce mai mult în anii 1970 și 1980, creează depozite de zgură deosebit de dure, care sunt adesea impermeabile metodelor convenționale de îndepărtare. Problema este complicată de faptul că compoziția cenușii zburătoare arse poate varia foarte mult de la plantă la plantă și de la lună la lună, în funcție de cantitatea de hârtie, materiale plastice, sticlă, metale, resturi alimentare și așa mai departe care constituie deșeuri de combustibil. De exemplu, valoarea medie de încălzire a deșeurilor solide municipale a crescut constant în ultimul deceniu, iar conținutul de umiditate a scăzut, din cauza programelor extinse de reciclare.

Deblocarea explozivă nu numai că elimină depozitele severe din instalațiile de deșeuri în energie, dar le reduce, de obicei, la un praf fin care poate fi ușor măturat. În schimb, degajarea explozivă a cenușii de cărbune ar putea lăsa în continuare bucăți de zgură care trebuie eliminate.

Siguranță lungă necesară

Inițial, dezlănțuirea explozivă se realiza cu dinamită. Astăzi, majoritatea contractanților folosesc explozivi binari pentru zonele focarului și explozivi liniari - sau cabluri de detonare - pentru treceri de tuburi.

Explozibilii binari cuprind două părți separate - un solid și un lichid - care nu sunt explozivi până când nu sunt amestecați împreună. Deoarece sunt amestecate la fața locului chiar înainte de utilizare și pentru că necesită atât căldură, cât și șoc pentru a se aprinde, majoritatea experților consideră că explozibilii binari sunt mai siguri de depozitat, transportat și utilizat decât dinamita.

Dar dinamitarii subliniază că antreprenorii care utilizează compuși binari produc, în esență, explozivi - o afacere complet diferită și mai riscantă decât simpla utilizare a acestora. În plus, spun dinamitarii, explozivii binari au mai multă putere de tăiere și, prin urmare, sunt mai predispuși să distrugă internele cazanului.

Deblocarea focarului se poate realiza fără ca un muncitor să intre chiar în cazan. Încărcăturile sunt plasate la capătul unui stâlp telescopic și introduse prin orificiile de inspecție și ușile de acces. Sarcinile inițiază o undă de comotie, energie sonică și vibrații care fracturează împreună depozitele de zgură și le permit să cadă în extractorii de cenușă în bucăți ușoare. Deblocarea focarului poate începe în timp ce cazanul încă se răcește în jur de 300F, ceea ce reduce singur o cantitate substanțială de timp de nefuncționare a instalației.

În regiunile cu pachete de tuburi, încărcările binare sau dinamite plasate la distanță nu sunt suficient de precise. În schimb, cablurile de detonare, umplute cu explozivi granulari în concentrații calculate, sunt drapate de-a lungul căii de gaz și sunt aprinse într-o succesiune de explozii întârziate în timp. Dacă sunt setate corect, cablurile de detonare îndepărtează efectiv zgura din calea gazului, precum și de pe suprafețele orizontale dintre tuburi, fără deteriorarea tubului.

Vorbind cu Plantele

Un utilitar din Midwestern se bazează pe dezmembrarea explozivă de mai bine de 20 de ani. În timpul fiecărei întreruperi majore, tehnica este utilizată în zonele de focare ale celor două unități de cărbune din clasa sa de 500 MW. Stația a încercat anterior hidroblastarea și aruncarea cu pușcă, care a îndepărtat în mod adecvat zgura, dar a durat un timp exorbitant. În schimb, un focar a fost complet desprins în doar patru ore folosind explozivi.

O instalație de gestionare a deșeurilor de energie situată în nord-est a folosit prima dată dezlănțuirea explozivă în 1991 și acum se bazează pe tehnică aproape exclusiv. Instalația folosește tehnica pe toate trecerile tuburilor, precum și în zona focarului.

Managerul operațional al uzinei raportează că s-au încercat mângâierea manuală și sablarea CO2 în primii doi ani de funcționare a uzinei, dar ambii nu au reușit să îndepărteze depozitele grele de zgură formate din combustibilul uzat. Explozivii fac o „curățare” a întregului cazan, spune el, reducând zgura grea la doar praf. Instalația efectuează de obicei o întrerupere anuală de șase până la opt zile și doar aproximativ 48 de ore din aceasta sunt preluate de întreaga operațiune de deslănțuire, inclusiv îndepărtarea întregului praf. Cea de-a treia trecere, care include secțiunile primare de supraîncălzire și evaporator, are cea mai grea zgură și necesită aproximativ 75% din timpul de degajare.

Fabrica raportează că dezmembrarea explozivă nu a deteriorat niciun tub de cazan la instalație, deși au căzut niște plăci de căldură ușor de înlocuit. De asemenea, instalația a folosit explozivi pentru a disloca în mod deliberat refractarii deteriorați, economisind timp și bani pentru reparații.

Porțiuni din acest articol au apărut pentru prima dată în numărul din martie 1996 al POWER.

—Dr. Robert Peltier, PE este redactor-șef al POWER.