Modeling of Temperature Gradient-Induced Melt Movement within Kraft Recovery Boiler Ash Deposits
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Niemi, Jonne; Balint, Roland; Engblom, Markus; Lindberg, Daniel
Abstrakti:
Ash deposits on boiler tubes exposed to temperature gradients undergo chemical and physical changes over time. The three main mechanisms affecting the local chemical composition and morphology of a deposit have been identified: 1) vaporization and recondensation of volatile species, 2) liquid phase sintering and melt movement induced enrichment of species, and 3) melt migration within a solid phase due to temperature gradient zone melting (TGZM) type migration. The prior mentioned phenomena have been observed to occur both in laboratory and boiler environments. The TGZM mechanism has not been studied in detail in the context of ash deposits. However, the phenomenon is understood on a qualitative level. The TGZM mechanism induces melt migration toward the hotter temperature. The migration occurs due to the concentration gradient in the liquid phase, induced by the temperature gradient over the deposit. In practice, the mechanism has resulted in alkali chloride migration toward the outer/hotter edge of the deposit. The present study introduces a modeling approach to estimate how the migration phenomenon can induce local changes in the chemical composition of ash deposits. The modeling approach focuses on internal changes occurring within the deposits and does not consider external mechanisms that affect the deposit composition, e.g., continuous deposit build-up and soot-blowing cycles. The modeling approach considers local phase equilibria and species migration within the molten phase. The temperature gradient-induced concentration gradient over the melt drives the species migration. The results from the modeling approach are compared to earlier published laboratory experiment data conducted with the KCl-NaCl-K<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>–Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> chemical system, relevant for kraft recovery boilers.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Volyymi
39
Numero
1
Sivut
454–464
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Kemia; Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka; Materiaalitekniikka; Muu tekniikka
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Ei
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1021/acs.energyfuels.4c04516
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä