Золоулавливание

В промышленной теплоэнергетике применяются следующие способы золо­улавливания: сухая механическая очистка, мокрая механическая очистка, электри­ческая очистка газов. Сухая механическая очистка представлена в основном аппа­ратами инерционного действия, к которым относятся жалюзийные золоуловители, циклоны одиночные и групповые, батарейные циклоны, дымососы-золоуловители.

Жалюзийный золоуловитель (рис. 1.8) состоит из жалюзийной решетки и зо­лоуловителя, обычно циклона. Назначение жалюзийной решетки - разделить газо­вый поток на две части: одну, в значительной мере освобожденную от пыли и со­ставляющую 80 ÷ 90 % всего количества газа, и другую (10÷20 %), в которой сосре­доточена основная масса содержащейся в газе пыли, улавливаемой затем в цикло­не или в другом достаточно эффективном золоуловителе. Очищенный в циклоне газ возвращается в основной поток газов, очищенных с помощью жалюзийной ре­шетки.

Эффективность улавливания частиц в жалюзийном золоуловителе h зави­сит от эффективности жалюзийной решетки h_р, эффективности отсосного золо­уловителя (циклона) h_ц, и доли отсасываемого в него газа j: h = h_ц (1 – (1-j)(1-h_р)). Для ориентировочных расчетов степени очистки газа в жалюзийном золоуловите­ле можно использовать выражение:
h = 0,8h_р.

При слоевом сжигании h_р = 75 ÷ 90 %, при камерном сжигании h_р = 60 ÷ 75 %. Суммарная степень очистки в жалюзийном зо­лоуловителе обычно составляет 50 ÷ 60 %.

Гидравлическое сопротивление жалюзийных золоуловителей при слоевом сжигании топлива можно принимать 200 ÷ 500 Па, при камерном сжигании – 100 ÷ 200 Па.

Широкое применение получили нормализованные одиночные цилиндриче­ские и конические циклоны НИИОгаз. К цилиндрическим (рис. 1.9) относятся цик­лоны типов ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24. Отличительными особенностями этой группы аппаратов являются наличие удлиненной цилиндрической части, угол наклона крышки и входного патрубка а, равный соответственно 11, 15 и 24 °С, и одинаковое отношение диаметра выхлопной трубы D_тр к диаметру циклона D_ц, равное 0,59.

Цилиндрические циклоны относятся к высокопроизводительным аппаратам, а конические - к высокоэффективным.

Гидравлические сопротивление циклонов Dр рассчитывается по формуле:

Dр = x(V²/2)r , Па,

где x -коэффициент гидравлического сопротивления аппарата (безразмерная величина); V - скорость газов в рабочем сечении аппарата, м/с; r - плотность газов (воздуха), кг/м³. Значения коэффициентов гидравлического со­противления циклонов НИИОгаз x_ц, отнесенных к скорости газов в плане V_г, приведены в табл. 1.2.

При больших расходах очищенных газов применяют групповые циклоны. Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки.

Обычно в групповом исполнении применяют циклоны типа ЦН. В группу объединяют по два, четыре, шесть и восемь циклонов. Как правило, группа цикло­нов имеет общие коллектор для запыленных газов, сборник очищенных газов и бункер для сбора уловленной пыли (золы).

Таблица 1.2

Значения коэффициентов сопротивления циклонов НИИОгаз

Общий вид группы циклонов, составленный из четырех циклонов приведен на рис. 1.10.

Иногда в группу объединяют большое количество циклонных элементов малого диаметра, в каждом из которых для закрутки газового потока устанавли­вается направляющий аппарат. Группа циклонных элементов, объединенных в од­ном корпусе, называется батарейным циклоном.

Корпус батарейного циклона, как правило, выполняется секционированным для сохранения оптимальной скорости движения газов в циклонных элементах при переменных нагрузках путем отключения соответствующих секций. Кроме того, секционирование уменьшает возможность ухудшения степени очистки газов за счет их перетока из одних элементов в другие через пылевой бункер, связанный с неодинаковым гидравлическим сопротивлением отдельных элементов (неодинаковостью их изготовления и неравномерным распределением газа по от­дельным элементам), неодинаковой «пылевой нагрузкой» на элементы.

		Рис. 1.11. Батарейный циклон: 1 – люк для ревизии; 2 – циклонный элемент; 3 - бункер для крупных частиц; 4 – бункер для частиц пыли, уловленных в циклоне
		Рис. 1.10. Группа из четырех циклонов НИИОгаз: 1- входной патрубок; 2 – камера обеспыленных газов; 3 - кольцевой диффузор; 4 – циклонный элемент; 5 – бункер; 6 - пылевой затвор

Батарейные циклоны могут быть составлены из возвратно-поточных и пря­моточных циклонных элементов.

Для закрутки газов в возвратно-поточных циклонных элементах отечествен­ных конструкций ранее применялись либо направляющие аппараты типа «винт» с двумя винтовыми лопастями, наклоненными под углом 25°, либо аппараты типа «розетка» с восемью лопатками, наклоненными под углом 25 или 30°. Степень очистки в рассмотренных элементах батарейных циклонов несколько ниже той, которая может быть достигнута в эквивалентных по диаметру циклонах.

Общий вид секции батарейного циклона с возвратно-поточными циклонны­ми элементами приведен на рис.1.11.

Характеристики, по которым можно производить выбор батарейных цикло­нов, изготавливаемых Семибратовским экспериментальным заводом газоотопительной аппаратуры, приведены в табл.1.3.

Таблица 1.3

Батарейные циклоны ЦБ-254Р

Примечание. Батарейные циклоны односекционные, с внутренним диа­метром цилиндрической части циклонов 254 мм, направляющим аппаратом типа «Розетка» и числом элементов от 25 до 80 (указано после буквы Р). Батарейные циклоны используются для котлов производительностью от 6,5 до 25 т/ч при тем­пературе газов до 400°С и запыленности для неслипающейся и слабослипающейся пыли - до 400 г/м³, среднеслипающейся - 100 г/м³. Степень очистки газов около 85 %.

Мокрые золоуловители применяются взамен сухих в тех случаях, когда тре­буемая степень очистки не достигается. Во Всесоюзном теплотехническом институ­те специально для целей золоулавливания разработана модификация скрубберов Вентури, получившая название «мокрые скоростные золоуловители МС-ВТИ». Мокрые золоуловители этого типа применяются для улавливания летучей золы из дымовых газов котлов паропроизводительностью от 75 до 320 т/ч. Мокрый золо­уловитель МС-ВТИ, схема которого приведена на рис.1.12, состоит из трубы Венту­ри прямоугольного сечения и прямоточного циклона-каплеуловителя. Золоулав­ливание осуществляется следующим образом: дымовые газы поступают в трубу Вентури и приобретают в горловине скорость 45-60 м/с. Орошающая жидкость, представляющая собой смесь оборотной и технической воды, подается через фор­сунки, расположенные на некотором расстоянии от горловины. При контакте орошающей жидкости с высокоскоростным потоком газов происходит дробление жидкости на большое количество мелких капель, на которых и происходит осаж­дение частиц золы. В каплеуловителе отработанная жидкость отделяется от очи­щенных газов. Ряд скоростных золоуловителей, включающий шесть типоразмеров, разработан ВТИ. Мокрые скоростные золоуловители указанного типа обеспечивают высокоэффективную очистку газов от золы, равную 95-97 %. При этом удельный расход электроэнергии на очистку газов составляет 1,2-1,5 МДж на 1000 м³/ч газов. Удельное орошение трубы Вентури составляет 0,12-0,18 л/м³, при­чем добавка технической воды составляет 15-25 % от общего количества оро­шающей жидкости. Добавка технической воды необходима в частности для того, чтобы поддерживать рН орошающей жидкости на уровне рН £9-9,5. Благодаря этому предотвращается образование на стенках аппаратов и в форсунках отложе­ний сульфита и карбоната кальция. Гидравлическое сопротивление золоуловителя МС-ВТИ составляет 800-1200 Па.

Электрофильтры применяются для очистки дымовых газов от котельных агрегатов с паропроизводительностью D £ 160 т/ч и позволяют достичь степени очистки 96-99 %. Процесс очистки газов в электрофильтре протекает следующим образом. Очищаемые газы проходят в электрофильтре через систему, образован­ную рядами коронирующих и осадительных электродов, установленных на неко­тором расстоянии друг от друга. Преобразованный в электрической подстанции ток (выпрямленный и подаваемый с напряжением до 50-60 кВ) подается на питание коронирующих электродов. Возникающий при этом электрический разряд обеспе­чивает зарядку частиц золы, которые движутся к осадительным электродам и осаждаются на них. После накопления частиц золы на осадительных электродах в виде слоя происходит встряхивание электродов с помощью специальных средств, работающих в автоматизированном режиме. Удаляемая при встряхивании зола собирается в бункере электрофильтра. Скорость газов в активном сечении элек­трофильтра составляет в зависимости от разных условий от 1 до 2 м/с. Общий вид электрофильтра приведен на рис.1.13.

В энергетике для очистки дымовых газов от котлов применяются электро­фильтры типа УГ, УГТ и ЭГА.

В некоторых случаях может возникнуть необходимость в золоулавливании при сжигании мазута.

Котлы, сжигающие жидкое топливо, как правило, не оснащены золоулови­телями в связи с низким содержанием золы в топливе (А^р = 0,05÷0,15 %).

В состав минеральной части мазутов входит: пентаоксид ванадия - 20÷30 %; триоксид серы - 20÷40 %; триоксид железа - 3÷20 %; оксид никеля - 1÷10 %.

В последние годы в связи с возросшим загрязнением атмосферного воздуха проводится работа по промышленному внедрению золоуловителей на мазутных котлах.

Наряду с минеральной частью топлива в выбрасываемых дымовых газах имеются соединения недогоревшего углерода. Недогоревшие соединения углерода имеют вид сажистых частиц, среди которых наибольшую опасность представляет бенз(а)пирен.

Для того чтобы выбрать тип улавливающих устройств, обеспечить надеж­ную эвакуацию уловленной золы и сажи, необходимо учитывать свойства улов­ленных частиц. Дисперсность частиц характеризуется тем, что 20 % имеет размер менее 10,5 мкм. Насыпная плотность составляет 160 кг/м³.

Химический анализ уловленных на мазутных котлах твердых частиц пока­зывает, что содержание триоксида серы в них в сотни раз выше, чем в потоке газа.

Наибольшее распространение на котлах, сжигающих мазут, могут найти инерционные золоуловители как наиболее дешевые при сооружении и простые в эксплуатации, эффективность улавливания которых составляет 60÷80 %.

Удаление уловленных твердых частиц на мазутных котлах представляет со­бой более сложную задачу, чем при работе на твердом топливе. Это объясняется гигроскопичностью, высоким содержанием горючих и потерей сыпучести золы при температуре ниже 150°С. Поэтому применяется пневматическая система удаления мазутной золы.

Улавливание золы на ТЭС и котельных, сжигающих мазут, не только решает вопрос снижения токсичности выбросов, но и позволяет утилизировать ценные компоненты на основе ванадия и никеля.

Дата добавления: 2014-10-14; просмотров: 751; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!