astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2025-4-50-62AWFLEPast-230Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONИсследование золовых отложений на наружных поверхностях труб конвективных блоков твердотопливного котла малой мощностиStudy of ash deposits on the outer surfaces of convective tubes in a low-power solid fuel boilerКаштановД. И.KashtanovD. I.

Каштанов Дмитрий Иванович, аспирант кафедры теплогазоснабжения и вентиляции

Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4, 190005

Dmitriy I. Kashtanov, Postgraduate Student in the Department of Heat and Gas Supply and Ventilation

Saint-Petersburg

dmitrii.kas@gmail.comСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университетРоссияSaint-Petersburg State University of Architecture and Civil EngineeringRussian Federation202507012026545062Copyright © Каштанов Д.И., 20262026Каштанов Д.И.Kashtanov D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/230

Приведены результаты исследования состояния золовых отложений на поверхности труб круглого поперечного сечения конвективных блоков двух водогрейных отопительных котлов КВу-1.0 (производитель – ООО «Балткотломаш», г. Санкт-Петербург) тепловой мощностью 1.0 МВт каждый при работе на длиннопламенном каменном угле с гранулометрическим составом 20–50 мм. Дано краткое описание физических свойств золовых отложений и факторов их формирования на поверхности труб во время работы котлов. По результатам натурных измерений отложений, сформировавшихся за отопительный сезон 2023–2024 г., выполнен анализ роста натрубных золовых отложений, где в виде графиков, построенных в проекции поперечного сечения конвективных труб диаметром 48 мм, представлена форма отложений золы. 

This study presents the results of an investigation into the state of ash deposits on the surface of circular cross-section pipes in the convective sections of two hot-water heating boilers, model KVu-1.0 (manufactured by Baltkotlomash LLC, St. Petersburg), each with a thermal capacity of 1.0 MW. The boilers were operating on long-flame coal with a granulometric composition of 20–50 mm. The physical properties of the ash deposits and the factors influencing their formation on the pipe surface during boiler operation are briefly described. Based on the results of in-situ measurements of deposits formed during the 2023–2024 heating season, the growth of tube ash deposits was analyzed. The shape of the ash deposits is presented through graphs depicting their cross-sectional projection on convective tubes with a diameter of 48 mm.

золовые отложениянатурное обследованиеконвективные пучкисжигание угляводогрейный отопительный котелash depositsin-situ measurementsconvective beamscoal burninghot-water heating boilerReferencesВойцеховская О. К., Каширский Д. Е., Егоров О. В., Шефер О. В. Определение длин волн для дистанционного зондирования горячих продуктов сгорания топлив при атмосферных условиях. Известия вузов. Физика. 2015;58(10/3):132–134. https://www.elibrary.ru/whancpVoitsekhovskaya O. K., Kashirskii D. E., Egorov O. V., Shefer O. V. Determination of wavelengths for remote sensing of hot combustion products of fuel under atmospheric conditions. Izvestiya vuzov. Fizika. 2015;58(10/3):132– 134. (In Russ.) https://www.elibrary.ru/whancpПерескокова С. А., Копылова Н. С., Яковлева А. Ю. Повышение эффективности конструкции твердотопливных котлов со слоевыми топками. Вестник гражданских инженеров. 2014;(6):164–168. URL: https://www.elibrary.ru/tflogjPereskokova S. A., Kopylova N. S., Yakovleva A. Y. Improving the design efficiency of solid fuel boilers with grate furnaces. Bulletin of Civil Engineers. 2014;(6):164–168. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/tflogjШкаровский А. Л., Гримитлин А. М., Таурит В. Р. Совершенствование использования твердого топлива при слоевом способе сжигания. Вестник гражданских инженеров. 2022;(4):125–131. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2022-19-4-5-15Shkarovskiy A. L., Grimitlin A. M., Taurit V. R. Improving the use of solid fuel in the layered combustion method. Bulletin of Civil Engineers. 2022;(4):125–131. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/1999-5571-2022-19-4-5-15Yanguo Zhang, Qinghai Li, Hui Zhou. Chapter 6. Effects of ash deposition and slagging on heat transfer. In: Theory and Calculation of Heat Transfer in Furnaces. Elsevier; 2016. P. 173–191. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800966-6.00006-5Yanguo Zhang, Qinghai Li, Hui Zhou. Chapter 6. Effects of ash deposition and slagging on heat transfer. In: Theory and Calculation of Heat Transfer in Furnaces. Elsevier; 2016. P. 173–191. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800966-6.00006-5Yanquan Liu, Leming Cheng, Jieqiang Ji, Qinhui Wanga, Mengxiang Fang. Ash deposition behavior of a highalkali coal in circulating fluidized bed combustion at different bed temperatures and the effect of kaolin. RSC Advances. 2018;8(59):33817-33827. https://doi.org/10.1039/C8RA05997GYanquan Liu, Leming Cheng, Jieqiang Ji, Qinhui Wanga, Mengxiang Fang. Ash deposition behavior of a highalkali coal in circulating fluidized bed combustion at different bed temperatures and the effect of kaolin. RSC Advances. 2018;8(59):33817-33827. https://doi.org/10.1039/C8RA05997GВарданян М. А. Ресурсосберегающая и природоохранная деятельность теплоэнергетического предприятия. Вестник гражданских инженеров. 2019;(6):228–234. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2019-16-6-228-234Vardanyan M. A. Resource-saving and environmental activities of the heat power enterprise. Bulletin of Civil Engineers. 2019;(6):228–234. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/1999-5571-2019-16-6-228-234Заворин А. С., Раков Ю. Я. Феноменологические модели образования натрубных отложений в котлах. Известия Томского политехнического университета. 2005;(1):144–150. URL: https://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/567/1/bulletin_tpu-2005-308-1-31.pdfZavorin A. S., Rakov Yu. Ya. Phenomenological models of formation of pipe deposits in boilers. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2005;(1):144–150. (In Russ.) URL: https://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/567/1/bulletin_tpu-2005-308-1-31.pdfYang Xin. Development of ash deposition prediction models through the CFD methods and the ash deposition indice: PhD thesis. Sheffield; 2016. URL: https://etheses.whiterose.ac.uk/id/eprint/17127/1/Thesis-xy-2017.pdfYang Xin. Development of ash deposition prediction models through the CFD methods and the ash deposition indice: PhD thesis. Sheffield; 2016. URL: https://etheses.whiterose.ac.uk/id/eprint/17127/1/Thesis-xy-2017.pdfБелый В. В., Порозов С. В., Васильев В. В., Дектерев А. А., Тэпфер Е. С. Исследование теплообмена и модернизация топочной камеры котла П-67 блока 800 МВт. Теплофизика и аэромеханика. 2007;14(2):299–312. URL: https://www.sibran.ru/journals/issue.php?ID=120102&ARTICLE_ID=126901Bely V. V., Porozov S. V., Vasiliev V. V., Dekterev A. A., Tepfer E. S. Heat exchange investigation and modernization of furnace of P-67 boiler of 800 MW unit. Thermophys. Aeromech. 2007;14:287–299. https://doi.org/10.1134/ S0869864307020151Дорфман Ю. В., Горячих Н. В., Батухтин А. Г. Модели поведения углей при разных способах его сжигания и их применение. Вестник Читинского государственного университета. 2010;(9):119–125. URL: https://www.elibrary.ru/nchvmjDorfman Yu., Goryachikh N., Batukhtin A. Models of conduct of coals with different burning regimes and their application. Chita State University Journal. 2010;(9):119–125. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/nchvmjЗаворин А. С., Раков Ю. Я. Численное моделирование процессов сжигания углей с учетом их минеральной части: состояние вопроса. Известия Томского политехнического университета. 2004;(1):122–126. URL: https://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/221/1/bulletin_tpu-2004-307-1-24.pdfZavorin A. S., Rakov Y. Ya. Numerical modelling of coal burning processes with respect to their mineral content. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2004;(1):122–126. (In Russ.) URL: https://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/221/1/bulletin_tpu-2004-307-1-24.pdfМуканов Р. В., Свинцов В. Я. Разработка и исследование новых методов сжигания жидкого топлива. Вестник гражданских инженеров. 2017;(1):182–191. URL: https://vestnik.spbgasu.ru/article/razrabotka-iissledovanie-novyh-metodov-szhiganiya-zhidkogo-toplivaMukanov R. V., Svintsov V. Ya. Development and research of new liquid fuel combustion techniques. Bulletin of Civil Engineers. 2017;(1):182–191. (In Russ.) URL: https://vestnik.spbgasu.ru/article/razrabotka-i-issledovanienovyh-metodov-szhiganiya-zhidkogo-toplivaMarangwanda G. T., Madyira D. M., Babarinde T. O. Coal combustion models: A review. Journal of Physics: Conference Series. 2019;(1378):032070. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1378/3/032070Marangwanda G. T., Madyira D. M., Babarinde T. O. Coal combustion models: A review. Journal of Physics: Conference Series. 2019;(1378):032070. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1378/3/032070Фомичев А. С., Корецкий Д. А., Заворин А. С. Прогнозирование отложений угольной золы в топках энергетических котлов на основе численного моделирования. Известия Томского политехнического университета. 2013;(4):35–38. URL: https://earchive.tpu.ru/handle/11683/4746?mode=fullFomichev A. S., Koretskiy D. A., Zavorin A. S. Prediction of coal ash deposits in power boiler furnaces based on numerical modeling. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2013;(4):35–38. (In Russ.) URL: https://earchive.tpu.ru/handle/11683/4746?mode=fullОтс А. А. Процессы в парогенераторах при сжигании сланцев и канско-ачинских углей. Москва: Энергия; 1977. 312 с. URL: https://thelib.net/2328232-processy-v-parogeneratorah-pri-szhiganii-slancev-i-kanskoachinskih-uglej.htmlOts A. A. Processes in steam generators during combustion of oil shale and Kansk-Achinsk coal. Moscow: Energiya; 1977. 312 p. (In Russ.) URL: https://thelib.net/2328232-processy-v-parogeneratorah-pri-szhiganii-slancev-ikansko-achinskih-uglej.htmlLópez Ch., Unterberger S., Maier J., Hein K. R. G. Overview of actual methods for characterization of ash deposition. In: Heat Exchanger Fouling and Cleaning: Fundamentals and Applications, ECI Symposium Series, Santa Fe, NM, USA, 18–22 May 2003. https://dc.engconfintl.org/heatexchanger/38López Ch., Unterberger S., Maier J., Hein K. R. G. Overview of actual methods for characterization of ash deposition. In: Heat Exchanger Fouling and Cleaning: Fundamentals and Applications, ECI Symposium Series, Santa Fe, NM, USA, 18–22 May 2003. https://dc.engconfintl.org/heatexchanger/38Kowalczyk-Juśko A. The influence of the ash from the biomass on the power boiler pollution. Journal of Ecological Engineering. 2017;18(6):200–204. https://doi.org/10.12911/22998993/76897Kowalczyk-Juśko A. The influence of the ash from the biomass on the power boiler pollution. Journal of Ecological Engineering. 2017;18(6):200–204. https://doi.org/10.12911/22998993/76897Zhiming Xu, Jinhui Li, Zhimin Han. Numerical study of particle fouling deposition on heat transfer surface. Energy Storage and Saving. 2022;1(1):44–52. https://doi.org/10.1016/j.enss.2021.11.001Zhiming Xu, Jinhui Li, Zhimin Han. Numerical study of particle fouling deposition on heat transfer surface. Energy Storage and Saving. 2022;1(1):44–52. https://doi.org/10.1016/j.enss.2021.11.001Шерин Е. А. Экономико-географический анализ развития угольного цикла производств Кузбасса. Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле. 2014;(10):115–124. URL: https://izvestiageo.isu.ru/ru/article?id=74Sherin E. A. Economic geographical analysis of the development of coal production cycle in Kuzbas. The Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth Sciences. 2014;(10):115–124. (In Russ.) URL: https://izvestiageo.isu.ru/ru/article?id=74

The authors declare that there are no conflicts of interest present.