7.10.2. Газотурбинные установки.

При использовании газа в качестве рабочего тела турбинная установка приобретает ряд существенных особенностей по сравнению с паротурбинной. Теплоперепад, который используется в проточной части газовой турбины, значительно меньше, чем теплоперепад паровой турбины, однако объемный и массовый расходы газа, а также уровень температур значительно выше. Это приводит к конструктивным отличиям газовых турбин.

Рис. 7.6. Схема включения ГУБТ в сеть доменного газа:

1 - печь; 2 – газоочистка;

3 – дроссельная группа; 4 – ГУБТ;

5 – газопровод доменного газа

Один из типов газотурбинных установок (ГТУ), получивших распространение в народном хозяйстве как в виде стационарных, так и в виде транспортных установок (например в авиации), имеет в своём составе, кроме собственно газовой турбины и камеры сгорания топлива с топливным насосом, такой обязательный элемент как воздушный компрессор.

Эффективная или полезная мощность таких ГТУ определяется разностью между мощностью вырабатываемой турбиной и мощностью, потребляемой воздушным компрессором и топливным насосом. Используя регенеративный подогрев воздуха и ступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением, можно достичь величины внутреннего к.п.д. установки до 38 %, т. е. сравнимой с величиной к.п.д. конденсационных паротурбинных.

В черной металлургии успешно применяется другой тип газовых расширительных турбин — утилизационные бескомпрессорные, типа ГУБТ. В них сжигания газов не производится, поэтому камера сгорания и воздушный компрессор отсутствуют. ГУБТ предназначены для использования потенциальной энергии доменного газа с параметрами кПа и °С до давления порядка 110 кПа.

Схема включения ГУБТ в сеть доменного газа дана на рис. 7.6. Проточная часть турбины имеет две ступени. Подвод газа осевой, через блок поворотных диафрагм, выполняющих роль регулирующего и отсечного устройства. Отвод газа вниз, под углом через цилиндрический патрубок, и далее в сеть доменного газа. На валу турбины находится электрогенератор с частотой вращения 3000 об/мин.

Освоен выпуск нескольких типоразмеров ГУБТ для установки за доменными печами различного объема, которые маркируются по предельной мощности генератора на 6, 8, 12 МВт (ГУБТ-6; ГУБТ-8 или ГУБТ-12), на расход газа соответственно 150, 260 и 360 тыс. м³/ч.

Себестоимость выработки электроэнергии в установках ГУБТ по опыту ряда заводов страны в 2—3 раза ниже стоимости 1 кВт-ч ТЭЦ. Эффект от использования утилизационных турбин на доменном газе позволяет покрыть расходы на компресирование воздушного дутья доменных печей на 40 %.

8. Очистка дымовых газов

8.1. Классификация вредных примесей в дымовых газах

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосфере промышленных предприятий в виде аэрозолей и токсичных газов регламентируются государственными стандартами и основаны на санитарно-гигиенических нормах. В приземном слое атмосферы различных вредных веществ должно быть не более, мг/м3:

• пыли нетоксичной 15;

• оксида углерода 20;

• сернистого ангидрида 10;

• оксидов азота 5.

Одной из основных задач является сокращение так называемых неорганизованных выбросов, которые поступают в атмосферу, минуя газоочистные аппараты. В основе работы газоочистных аппаратов для очистки от газообразных компонентов лежат сорбционно-каталитические или химические методы, а аппаратов для улавливания аэрозолей — физико-механические. Аэрозоли принято различать трех видов: пыли, дымы, туманы. Пыли — малоустойчивые системы с твердыми частицами от 5 до 50 мкм и более. Это частицы дисперсионного происхождения, т. е. образованные в результате механического дробления твердого вещества. Дымы — длительно устойчивые системы с частицами размером от 5 до 0,1 мкм и менее, образованными в результате возгонки и конденсации паров. К туманам отнесены аэрозоли с жидкими частицами широкого диапазона размеров, образованные в результате распыления или, конденсации паров. К металлургическим аэрозолям в основном следует отнести первые два. Задача пылеулавливания складывается из создания условий для укрупнения, коагуляции частиц и осаждения в пылеулавливающем аппарате. В практике пылеулавливания принята условная классификация методов очистки и аппаратов по природе используемых в них сил на механические и электрические. Большую группу пылеулавливающих аппаратов, основанных на механических методах очистки, можно разделить на два вида: сухие и мокрые. В мокрых используется эффект смачивания частиц в результате столкновения с каплями или с пленкой введенной жидкости. К аппаратам сухого типа относятся устройства, использующие гравитацирнно-инерционные и фильтрационные принципы. Это наиболее распространенные аппараты.

Рассмотрим теоретические основы работы аппаратов трех основных групп: сухих механических, мокрых и электрических. Предварительно учтем следующие общие положения. На частицу действуют поверхностные и массовые силы. Одна из поверхностных сил — сила трения на границе газ— частица. Сила — заставляет частицу следовать по траектории близкой траектории газового потока. Все другие силы стремятся изменить траекторию частицы. К этим силам относятся: гравитационная , центробежная , инерционная , электромагнитная , действующая на заряд частицы, и др. Кроме того, частица участвует в процессах молекулярного взаимодействия, роль которых возрастает с уменьшением ее размера. К ним относятся: диффузия, термо- и диффузиофорез и т. п.