Ορυκτολογικός και μορφολογικός χαρακτηρισμός επικαθήσεων τέφρας στη ζώνη καύσης των ΑΗΣ Δ. Μακεδονίας = Mineralogy and morphology of agglomerations or fouling deposits in the pulverized coal – fired power plants of Western Macedonia, Greece.

Περίληψη

Η εργασία αυτή επικεντρώνεται στον ορυκτολογικό και μορφολογικό χαρακτηρισμό των επικαθήσεων τέφρας στη ζώνη καύσης των ΑΗΣ Δυτικής Μακεδονίας. Συνολικά μελετήθηκαν δεκατέσσερα δείγματα τέφρας τα οποία λήφθηκαν από τους Ατμοηλεκτρικούς Σταθμούς Αγίου Δημητρίου και Καρδιάς. Η ορυκτολογική σύσταση των εξεταζόμενων δειγμάτων μελετήθηκε με περιθλασιμετρία ακτίνων – Χ (XRD) και με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (SEM) ενώ η χημική σύσταση αυτών, με φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων – Χ (XRF).
Η ποιότητα του λιγνίτη τροφοδοσίας μπορεί να δημιουργεί σημαντικά προβλήματα κατά τη διαδικασία της καύσης και γενικότερα στη λειτουργία των Ατμοηλεκτρικών Σταθμών (ΑΗΣ). Η τέφρα είναι ανόργανη ύλη η οποία αποτελείται από πλήθος πρωτογενών και δευτερογενών ορυκτών. Ουσιαστικά, είναι το υπόλειμμα της καύσης του γαιάνθρακα η οποία κατά τη διαδικασία της καύσης στους λέβητες έχει υποστεί επιπλέον θερμική επεξεργασία. Η ύπαρξη της τέφρας στους ελληνικούς λιγνίτες προκαλεί πολύ σοβαρά προβλήματα. Ένα από αυτά είναι ότι έχει μεγάλη επίπτωση στις εγκαταστάσεις άλεσης και πρόθραυσης καθώς επίσης προκαλεί βλάβες στους μύλους. Επιπρόσθετα, ανάλογα με τη σύσταση της, δημιουργούνται τοπικές επικαθήσεις στα μεταλλικά μέρη της ζώνης καύσης των ΑΗΣ και οι επικαθήσεις αυτές εμποδίζουν την ανταλλαγή θερμότητας των καυσαερίων με αποτέλεσμα να διακόπτεται συνεχώς η λειτουργία των σταθμών με σκοπό την αφαίρεση αυτών των επικαθήσεων. Ακόμα, αυξάνονται τα άκαυστα σωματίδια στην υγρή τέφρα λόγω της έντονης ανάμειξης των σωματιδίων του λιγνίτη από τα ανόργανα σωματίδια μέσα στο λέβητα. Συμπερασματικά, για την αποφυγή των ακραίων καταστάσεων στην καύση και στην επιβάρυνση του περιβάλλοντος είναι η ομογενοποίηση του εξορυσσόμενου λιγνίτη.

This work focuses on the mineralogy and morphology of agglomerations or fouling deposits in the pulverized coal – fired power plants of Western Macedonia, Greece. A total of 14 ash samples were studied which were taken from the steam power plants of Agios Dimitrios and Kardia. The mineralogical composition of the samples was studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) while their chemical composition by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). Furthermore, it is very important to know the quality of lignite as it creates significant problems in the ignition and generally in the operation of steam power plants. Ash is an inorganic matter that consists of several primary and secondary minerals. Moreover, it is the residue of coal combustion which during the kindling process in the boilers has undergone additional heat treatment. The presence of ash in Greek lignite creates significant problems not only in the flaming process but also in the extraction, transport and milling of the material. Thus, the presence of ash increases the cost of extraction and handling of the material, burdens the crushing and grinding facilities, causes damage to the mills, and increases the grinding fineness required for efficient combustion. Also, depending on ash composition, local deposits are created in the metal parts of the combustion zone and these deposits make it difficult for the heat exchange of the exhaust gases and therefore lead to frequent operational interruptions of the stations, to remove the deposits. It also increases the unburned particles in the bottom ash, due to the increasing entrapment of lignite particles from the inert particles to the base of the combustion hearth. In conclusion, the homogenization of the feed lignite is the only solution to deal with the extreme situations in the combustion and the environmental burden.