Блок III. Расчет транспортирующих участков золошлакоудаления.

Целью расчета является определение гидравлического сопротивления напорных пульпопроводов и суммарной мощности, необходимой для транспортировки пульпы по пульпопроводу.

По рассчитанному количеству пульпы выбирается вид аппаратуры, обеспечивающей транспорт частиц материала, и, в зависимости от технических характеристик, определяется необходимое их количество. Определяется скорость движения пульпы и ее объемная консистенция. Рассчитывается диаметр пульпопровода и коэффициент гидравлического сопротивления пульпы. В конечном итоге определяется суммарная мощность, необходимая для транспортировки пульпы по пульпопроводу, перепад давления и гидравлический напор.

Блок IV. Расчет аппаратуры, обеспечивающей транспорт материала.

Целью расчета является выбор типа аппаратуры и определение необходимой мощности.

В конце расчета определяем суммарный расход электроэнергии на механогидравлическую систему золошлакоудаления.

В работе представлен алгоритм и блок-схема расчета механогидравлических систем золошлакоудаления.

Наибольшую трудность вызывает блок расчета винтовых конвейеров, поскольку существующие инженерные методы расчета не позволяют определять оптимальные конструктивные и режимные параметры винтовых конвейеров.

Построение математической модели движения шлакового материала в винтовых конвейерах проводилось в винтовой системе координат, связанной с цилиндрической следующими соотношениями:

, , , (1)

где S - шаг винта.

Система уравнений движения и неразрывности, позволяющая описать исследуемый процесс, выглядит следующим образом:

, (2)

, (3)

где - вектор скорости, - девиатор тензора напряжений, р –давление; - кориолисово ускорение; - переносное ускорение; - плотность материала; - векторы естественного базиса винтовой системы координат ; , , - контравариантные компоненты вектора скорости в той же системе координат.

Граничные условия были следующие:

1) условие скольжения материала на стенке канала в неинерциальной системе отсчета

- для винтовой поверхности шнека :

(4) - для кожуха шнека :

(5) где - переносная скорость;

2) условие постоянства расхода материала через поперечное сечение винтового канала :

, (6)

где - нормаль к поперечному сечению канала .

Постановка задачи осуществлялась в постановке вихрь-функция тока путем введения компоненты вихря  в винтовой системе координат по направлению

(7)

и функции тока , удовлетворяющей уравнению неразрывности

; . (8)

Таким образом, задача движения сплошного потока дисперсного материала в винтовых каналах, сводится к решению уравнений (2)-(3) с граничными условиями (4)-(6).

Для проверки адекватности построенной математической модели реальным процессам проведены экспериментальные исследования режимов работы винтового конвейера при транспортировании шлакового материала. Принципиальная схема экспериментальной установки представлена на рис.1.

Численные и экспериментальные исследования проведены при различных режимах работы конвейера и следующих характеристиках шлакового материала, образующегося при сжигании кузнецкого угля марки СС в котлах БКЗ-210-140, установленных на Казанской ТЭЦ-2: агрегатная плотность частиц – 1320 кг/м³, средний размер частиц – 0,015 м.

Р ис.1. Принципиальная схема установки с винтовым конвейером: 1 – электродвигатель; 2 – измерительный прибор; 3 – клиноременная передача; 4 – коническая передача; 5 – загрузочная коробка; 6 – бункер шлака; 7 – задвижка; 8 – кожух; 9 – винтовой конвейер; 10 – узел изменения наклона конвейера; 11 – выгрузочная коробка; 12 – приемный бункер; 13 – рама.

Сравнение результатов численных и экспериментальных исследований показало, что погрешность не превышает 10-15%

Четвертая глава посвящена разработке механогидравлических систем золошлакоудаления на базе винтовых конвейеров существующих электростанций на примерах Казанской ТЭЦ-2 (рис.2) и Каширской ГРЭС и их технико-экономическому анализу.

На рис.2 представлена механогидравлическая система совместного золошлакоудаления от котлов №7,8,9 Казанской ТЭЦ-2. Котлы №10,11,12 не показаны вследствие их симметричного расположения относительно багерной насосной. Система работает следующим образом.

Зола удаляется от мокрых золоуловителей 2 по существующему самотечному каналу до сборного бункера 12 перед багерным насосом 13.

Винтовые конвейеры 5, 7, приводимые в движение электродвигателями 6, предназначены для удаления шлака из шлаковых ванн котлов 4 и его транспортировки к багерному насосу 13.

Рис.2. Механогидравлическая система совместного золошлакоудаления от котлов №7,8,9 Казанской ТЭЦ-2: 1 – золошлакопроводы; 2 – мокрые золоуловители; 3 – шлаковые шахты котлов; 4 – шлаковые ванны; 5 - шнековые шлакоудаляющие устройства; 6 – электродвигатели; 7 – каскадный винтовой конвейер; 8 – водоотводящая камера; 9,15 – трубопроводы осветленной воды; 10 - сборный бак осветленной воды; 11 - шлакодробилка; 12 – сборный бункер шламовой воды; 13 - багерный насос; 14 – перекачивающий насос.

Выпадая из шлаковых шахт котлов 3, шлак попадает в шлаковые ванны 4, заполненные водой, где он гранулируется. Гранулированный шлак с помощью шлакоудаляющего конвейера 5 подается в загрузочные аппараты транспортирующего секционного винтового конвейера 7. Шлак подается в сборный бункер 12 перед багерным насосом 13. Перед сборным бункером 9 установлена центральная шлакодробилка 11, предназначенная для обеспечения надежной работы багерного насоса. Для обеспечения необходимой концентрации пульпы перед багерным насосом в сборный бункер 12 подается шламовая вода из самотечного канала.

Для обезвоживания шлака используется водоотводящая камера 8 на шлакоудаляющем устройстве. Избыточная вода собирается в сборном баке 10 и насосом 14 по трубопроводом 15 подается к водяной ванне на тушение шлака.

Для Каширской ГРЭС рассмотрена механогидравлическая система раздельного золошлакоудаления от одного котла вследствие однотипности установленного оборудования.

Схема золоудаления не изменяется. Зола, уловленная в золоуловителях, поступает в самотечные золовые каналы. По самотечным каналам золовая пульпа поступает в багерную насосную, из которой по напорным пульпопроводам удаляется на золоотвал.

Шлак удаляется винтовыми шлакоудаляющими устройствами из шлаковых ванн котлов до транспортирующих винтовых конвейеров, которые подают шлаковый материал в сборные бункеры шлака.

В соответствии с предложенной методикой расчета механогидравлических систем, были проведены расчеты самотечных каналов, подобраны оптимальные геометрические размеры и режимы работы винтовых конвейеров, определены расходы воды на систему золошлакоудаления и общий расход золошлаковой пульпы, рассчитаны напорные пульпопроводы и подобраны смывные, орошающие и багерные насосы. В результате анализа предложенных механогидравлических систем золошлакоудаления на базе винтовых конвейеров было выявлено следующее:

1) уменьшается расход воды на орошение и исключается расход воды на побудительные сопла, установленные в настоящее время в каналах шлакоудаления;

2) повышается концентрация пульпы перед багерным насосом и уменьшению общего расхода золошлаковой пульпы, что позволяет установку в схеме золошлакоудаления смывного и багерного насоса с меньшей производительностью и, соответственно, с меньшей мощностью электродвигателей;

3) сокращается расход добавочной технической воды: для Казанской ТЭЦ-2 на 11,5 м³/ч, для Каширской ГРЭС на 12,7 м³/ч.

Основные результаты технико-экономического сравнения приводятся ниже.