Schlackenkunde

Die Probleme der Feuerungstechnik werden heute starker denn je von Fragen des Asche-bzw. Schlackeverhaltens beherrscht. Es ist daher aus Kreisen dE;lr Kraftwerksingenieure der Wunsch nach Sammlung und Vertiefung der Kenntnisse iiber das Verhalten der Mineralsubstanz der Brennstoffe laut geworden. Eine Antwort auf die vieWiltigen Fragen versucht die vorliegende Arbeit zu geben: Sie ist herausgewachsen aus einem vor der Arbeitsgruppe Feuerungen im Ausschuf3 fur Betriebser­ fahrungen der Vereinigung der GroBkesselbesitzer gehaltenen V ortrag (GUMZl), in dem der damalige Stand der Erkenntnisse und der Technik kurz umrissen und die Notwendigkeit vertiefter Weiterarbeit als drin­ gende Gemeinschaftsaufgabe herausgestellt wurde. GefOrdert wird das Bedurfnis nach einer Revision unserer Anschauungen und unserer Unter­ suchungsmethoden durch die sprunghafte Weiterentwicklung des Feue­ rungs- und Kesselbaueil und insbesondere durch das Aufkommen und die weite Verbreitung der Schmelzfeuerungen. Bei der Schwierigkeit der vorliegenden Probleme, der VieWiltigkeit der stofflichen Voraussetzungen und der Betriebsbedingungen kann die Aufgabe nicht leicht sein, und es mussen verschiedene Wege, von der Laboratoriumsuntersuchung am einfachen Mineral angefangen bis zum Studium der V organge in den Feuerungen und Kesseln selbst beschritten werden, ohne daB man erhoffen darf, daB sich einfache Patentlosungen fUr aIle Schwierigkeiten anbieten. Aber gerade im Zusammenwirken von Ingenieur und Mineralogen sehen wir eine Moglichkeit, diese schwierigen Fragen einer Aufhellung und damit vielleicht auch einer praktischen Losung naherzubringen. Inhaltsverzeichnis I. Einleitung.- II. Die Bedeutung der Asche für den Gebrauchswert der Brennstoffe.- II. Kohle und Kohlenminerale.- 1. Entstehung und Aufbau der Kohle.- 2. Chemisch-physikalische und petrographische Untersuchungen über den Aufbau der Kohle.- 3. Entstehung der mineralischen Beimengungen der Kohle.- a) Byngenetische Minerale und Gesteine, S..- b) Epigenetische Minerale in Kohle und Nebengestein, S..- c) Zusammenhang zwischen der Mineralführung der Kohle und ihrer petrographischen Zusammensetzung, S..- 4. Arten der Kohlenminerale.- a) Minerale der Steinkohlen, S..- b) Das Nebengestein der Steinkohlen, S..- c) Minerale der Braunkohlen, S..- d) Verunreinigungen, Liegendes und Abraum, S..- e) Minerale des Torfs, S..- IV. Die Asche der festen Brennstoffe.- 1. Der Aschegehalt.- 2. Die Aschezusammensetzung.- 3. Bestimmung des Mineralstoffgehaltes.- a) Berechnung des Mineralstoffgehaltes aus dem Aschegehalt, S..- b) Direkte Bestimmungsmethoden des Mineralstoff-gehaltes, S..- c) Indirekte Bestimmungsmethoden des Mineralstoffgehaltes, S..- 4. Auswirkungen des Unterschiedes zwischen Mineralstoff- und Aschegehalt.- V. Untersuchungsmethoden.- A. Mineralogische Untersuchungsmethoden.- 1. Untersuchungen der Kohlenminerale.- a) Mikroskopische Untersuchungen, S..- b) Unterscheidung der Minerale durch Wichtebestimmung, S..- c) Röntgenographische Untersuchung, S..- d) Die Thermoanalyse und die Differential-Thermoanalyse, S..- e) Elektronenmikroskopie S. 122..- 2. Die Untersuchung der Kesselverschmutzungen.- a) Untersuchung der Schlacken im eigentlichen Sinne, S..- b) Untersuchung der Ansätze, S..- c) Untersuchung von Ablagerungen und Flugs taub, S. 128..- B. Technologische Untersuchungsmethoden.- a) Erweichen, Sintern, Schmelzen, Sublimieren, S..- b) Schmelz- und Erstarrungsverhalten, S..- c) Viskosität und Oberflächenspannung der Schlacke, S..- d) Der Sintertest, S..- VI. Verhalten der Kohlenminerale bei der Erhitzung.- A. Körner aus einem Mineral (oxydierende Atmosphäre).- 1. Illitische Tonminerale.- 2. Montmorillonit.- 3. Kaolinit.- 4. Karbonspäte.- 5. Eisendisulfide.- 6. Quarz.- 7. Apatit.- B. Körner von Kohle-Mineral-Verwachsungen (reduzierende Atmosphäre).- C. Körner von Mineral-Mineralverwachsungen.- D. Das Verhalten der Spurenelemente bei hohen Temperaturen.- E. Die Bedeutung der Brennkammertemperaturen.- VII. Die stoffliche Zusammensetzung der Schlacken und Kesselverschmutzungen (Mineralogie und Petrographie der Verschmutzungen).- A. Schlackenminerale.- 1. Oxydische Minerale.- 2. Silikate.- 3. Siliziumdioxyd.- 4. Sulfate.- 5. Komplexe Phosphate.- 6. Sulfide.- B. Schlackenpetrographie der mit Steinkohlen gefeuerten Kessel.- 1. Der Glaszustand.- 2. Schlackengranulat.- 3. Schlacken als Ansätze in Brennkammern (Hochtemperaturbereich).- 4. Heizflächen Verschmutzungen.- 5. Verschmutzungen in koksgefeuerten Kesseln.- C. Schlackenpetrographie der mit Braunkohle gefeuerten Kessel.- VIII. Darstellung und Auslegung der Untersuchungsergebnisse.- 1. Das Zinzen-Diagramm.- 2. Darstellung von Analysenwerten.- 3. Die Niggli-Werte.- IX. Die Theorie der Ansatzbildung.- 1. Bisherige Anschauungen.- 2. Neuere Anschauungen auf Grund von Versuchsergebnissen.- 3. Physik der Ansatzbildung.- 4. Frittungs- und Sintervorgänge.- 5. Der chemische Vorgang der Ansatzbildung.- 6. Schlackenansätze.- X. Maßnahmen zur Bekämpfung der VerscMackimg- und der Heizflächen-verschmutzung Im Kraftwerksbetrieb.- A. Rostfeuerungen.- a) Verbesserung der Verbrennungsverhältnisse, S..- b) Wasserdampfzusatz zur Verbrennungsluft, S..- c) Rauchgasrückführung, S..- d) Brennstoffzusätze, S..- e) Theorie der Ansatzbekämpfung durch Brennstoffzusätze, S..- f) Praktische Folgerungen, S..- B. Kohlenstaub- und Schmelzfeuerungen.- a) Kohlenstaubfeuerungen mit trockenem Ascheaustrag, S..- b) Luftbefeuchtung und Rauchgasrückführung, S..- c) Schmelzfeuerungen. S..- d) Wirbelbettfeuerungen, S..- C. Heizflächenanordnung.- D. ölfeuerungen.- a) Aschegehalt des Öles, Herkunft und Eigenschaften, S..- b) Ansätze und ihre Zusammensetzung, S..- c) Korrosion, S..- d) Korrosions-Schutzmaßnahmen, S..- E. Schwefelsäurebildung und Rauchgastaupunkt.- F. Reinigungsmaßnahmen.- 1. Betriebliche Reinigungsmaßnahmen.- a) Dampfbläser, S..- b) Preßluftbläser, S..- c) Wasserstrahl-Reinigung, S..- d) Mechanische Reinigung S..- e) Reinigungsmaßnahmen in Sonderfällen, S..- 2. Reinigungsmaßnahmen bei Betriebsstillstand.- XI. Rückstandsverwertung.- 1. Schlackensteine.- a) Kalkgebundene, dampfgehärtete Schlackensteine, S..- b) Zementgebundene Schlackensteine, S..- c) Tongebundene Schlackensteine, S..- 2. Leichtbausteine und Porenbeton.- 3. Schlackenbims.- 4. Mischbinder.- 5. Straßenbau.- 6. Schlußfolgerungen.- XII. Nachwort.- I. Chemische Untersuchungsmethoden (bearbeitet von Dr. W. RAD MACHER und W. SCHMITZ).- Feste Brennstoffe, S..- Brennstoffasche und Brennstoffschlacke, S..- Herstellung und Vorbereitung der Probe, S..- Analysengang I.- 1. Silicium, S..- 2. Aluminium, S..- 3. Titan, S..- 4. Eisen, S..- 5. Calcium, S..- 6. Magnesium, S..- 7. Natrium und Kalium, S..- 8. Phosphor, S..- 9. Schwefel, S.- Analysengang II.- 1. Silicium, S..- 2. Aluminium, S..- 3. Titan, S..- 4. Eisen, S..- 5. Calcium und Magnesium, S..- 6 Natrium, und Kalium, S..- 7. Phosphor, S..- 8. Schwefel, S. 371..- Analysengang III.- 1. Aufschluß der Probe S..- 2. Silicium, S..- 3. Aluminium, S..- 4. Eisen, S..- 5. Titan, S..- 6. Phosphor, S. 376..- Spezielle Bestimmungsmethoden.- 1. Kupfer, Nickel, Kobalt und Zink, S..- 2. Mangan, S..- 3. Vanadium, S..- Schrifttum.- II. Glossarium technischer und mineralogischer Fachworte.- Namenverzeichnis.