15.2. Золовловлювання

Кількість частинок золи і незгорілого палива в продуктах згорання залежить від вигляду і характеристики палива, способів пилеприготування, спалювання і конструкції топки. Частина золи палива і незгорівших його частинок осідають в топці і в газоходах котла. У котлах з топками для шарового спалювання палива разом з продуктами згорання видаляється до 10—15% золи палива. При факельному спалюванні пиловугільного палива і рідкому шлаковидаленню виніс золи продуктами згорання складає 30—40, а при топках з сухим шлаковидаленням досягає 75—85 %. Питомий вміст золи в відхідних газах, складає, наприклад, при роботі котла на вугіллі марки АШ і сухому шлаковидаленні до 20 г/м³, а при використанні бурого вугілля — до 40 г/м³, що значно перевищує допустимі концентрації твердих частинок в газах, встановлені санітарно-технічними нормами. У котельних установках для очищення продуктів згорання від твердих частинок застосовують наступні пристрої: механічні інерційні золоуловлювачі, в яких частинки виносу відділяються від газів під впливом сил інерції при обертальному вихровому русі потоку газів, - циклони різних конструкцій, зокрема з омиваючими водою стінками і решітками; електрофільтри, очищення газів в яких засноване на іонізації газового середовища і тяжінні заряджених частинок виносу до електродів; комбіновані золоуловлювачі, що складаються з послідовно встановлених золоуловлювачів різних конструкції, наприклад циклон і електрофільтр.

О

Рис. 15.1. Схема дії циклону

1 – корпус циклону; 2 – вхідний патрубок; 3 – кришка; 4 – вихідний патрубок: 5 – конусна частина корпусу; 6 – вихід золи.

сновною характеристикою золоуловлювачів є коефіцієнти очищення (коефіцієнти знепилювання) газів, загальний і фракційний

, (15.3)

, (15.4)

де , , , – загальна маса вловлених частинок виносу, маса даної його фракції, загальна маса частинок виносу, що входять в золоуловлювач, і масі даної його фракції, що входить в золоуловлювач.

Коефіцієнти знепилювання залежать від характеристик викидів і режимів роботи котла.

Важливими показниками золоуловлювачів є додаткова витрата електроенергії на тягу, що викликається аеродинамічним опором золоуловлювача, питома витрата води на очищення газів при мокрих золоуловлювачах, а також вартість золоуловлювачах.

Інерційні золоуловлювачі-циклони застосовуються різних конструкцій. На рис. 15.1 показана схема дії простого циклону. Запилений потік газів підводиться в циклон тангенціально, вихід газів здійснюється через трубу, розташовану в центрі циклону. Під дією відцентрової сили тверді частинки відкидаються до стінок циклону, втрачають швидкість і випадають в бункер. Ефективність знепилювання в циклоні підвищується із збільшенням колової швидкості газів , збільшенням маси частинки m і зменшенням радіусу циклона .

Для підвищення ефективності роботи інерційного золоуловлювача, а також для зменшення його габаритів застосовують батарейні циклони, що складаються з великого числа паралельно включених циклонних елементів малого діаметра. Схема батарейного циклону показана рис. 15.2. Максимально допустима запиленість газів при вході в батарейний циклон залежить від діаметру і конструкції елементу. При діаметрі елементу 250 мм вона складає 100 г/м³ при «гвинтовій» насадці і 75 г/м³ при насадці у вигляді «розетки». При діаметрі елементу 150 мм — відповідно 50 і 35 г/м³. Температура газів в циклоні допустима не більше 450 °С. При очищенні газів в котлах з шаровими топками η_оч=80÷90%, а при пиловугільному спалюванні палива η_оч==65÷70%.

Б

Рис. 15.2. Схеми батарейного циклону

1 – вхідний патрубок; 2 – розподільна камера; 3 – циклоні елементи; 4 – вихлопні труби; 5 – направляючі апарати; 6 – пиловідвідні отвори; 7 – збірний бункер; 8 – камера очищеного газу; 9 – опорні решітки; 10 – опорний пояс.

атарейні циклони застосовують в котельних установках з продуктивністю до 320 т/год. Випускаються батарейні циклони типу БЦ, які складаються з однієї, двох, чотирьох і шести секцій з числом елементів від 25 до 792 шт. Число елементів циклону може бути приблизно визначено за формулою, шт

, (15.5)

де V – об'єм газів в одиницю часу, м³/с; d – діаметр елементу, м; ξ – загальний коефіцієнт опору, для елементу d=250 мм з гвинтовим направляючим пристроєм ξ=85; Δр – опір елементу циклону, Па; – щільність газу, кг/м³.

З метою підвищення коефіцієнта уловлювання пилу застосовують «мокрі» циклонні золовловлювачі, в яких зрошуються водою стінки циклону і потік газів.

В процесі очищення газів в мокрих золоуловлювачах відбуваються їх насичення парами води, збільшення об'єму і часткове охолодження. Вологовміст газів при повному їх насиченні водяними парами в золовловлювачі визначається за формулою, г/м³

,

(15.6)

де — щільність продуктів згорання при 0 °С, кг/м³; р_н — парціальний тиск водяної пари в газі при повному його насичені, Па; р — повний тиск вологого газу, Па.

Очищення газів в електрофільтрах засноване на тому, що внаслідок коронного розряду між двома електродами до яких підведений пульсуючий електричний струм високої напруги до 60 кВ, що проходить через електрофільтр потік газів заповнюється негативними іонами, які під дією сил електричного поля рухаються від коронуючого до осадчого електрода. Частинки, що при цьому знаходяться в газі, адсорбуються і захоплюються до осілих електродів. Віддавши заряд, частинка падає в кишеню, а потім в золовий бункер. Накопичений на осілих електродах винос періодично струшується спеціальними пристроями в бункері, з яких потім видаляється.