Расчет золоуловителей с трубой Вентури

Параметр золоулавливания для таких аппаратов

,

где Q_ж – удельный расход воды на 1 м³ очищаемого газа;

u_г – скорость газов в горловине ~50–70 м/с;

Q_ж = 0,15 кг/м³ (0,12–0,20 кг/м³); причем Q_ж =0,14·π·D_вн, где

D_вн = 0,6–1,7 м;

u_вх = 20 м/с – скорость газов на входе в трубу Вентури.

1. Определяем типоразмер каплеуловителя (скруббера) по выражению

где u_с = 5–10 м/с, число скрубберов на котел z = ω_общ/ω_с.

2. Подбирают типоразмер аппарата в зависимости от требуемой (минимальной) степени проскока P из выражения

P=exp(-П), находят П.

3. Выбирают Q_ж и u_г таким образом чтобы получить это значение П по формуле .

4. Подставляют в формулу W = V/u.

5. Общее сопротивление (гидравлическое) находят по формуле

,

где ρ – плотность газа перед золоуловителем, кг/м³;

u_вх – скорость газа при входе в каплеуловитель (u_вх = 20 м/с).

Сокращение выбросов твердых частиц в атмосферу

Для обеспечения требуемых нормативами выбросов твердых частиц в атмосферу необходимо установка на ТЭС золоуловителей с эффективностью от 98,6 до 99,8% и выше.

Необходимые для глубокой очистки дымовых газов от золы технологии и оборудование освоены и широко применяются. Наиболее эффективными являются электрические и тканевые фильтры, обеспечивающие конечную запыленность очищенных газов на уровне 10–25 мг/м³. Для этого скорости газов в а.з. многопольных горизонтальных электрофильтров поддерживают на уровне, равном или менее 0,8–1,0 м/с, а время пребывания в ней – не менее 30 с.

Установленные на отечественных электростанциях электрофильтры для экономии места и средств были рассчитаны на значительно меньшую эффективность. Из-за недостаточных размеров, малого времени пребывания и высоких скоростей их КПД не превышает 97–98,5%. Вследствие ряда эксплутационных неполадок фактическое КПД оказываются еще ниже. Традиционными способами повышения эффективности электрофильтров являются: снижение температуры газов, совершенствование систем питания (импульсное, знакопеременное и черезпериодное) и управление питанием, ионизация и кондиционирование газов перед электрофильтрами – температурно-влажностное или химическими реагентами.

Котлы многих действующих ТЭС оснащены мокрыми золоуловителями. Они просты, системы с ними в 2–3 раза дешевле, чем с электрофильтрами и нормально работают на продуктах сгорания углей, золы которых содержат не более 15% CaO. При больших концентрациях CaO в мокрых аппаратах могут образовываться отложения. Разновидностью мокрых золоуловителей являются внедряющиеся в последние годы на ТЭС батарейные эмульгаторы. Стоимость их, однако, существенно выше не только скрубберов, но и электрофильтров. В мокрых аппаратах обоих типов возможно достижение высоких степеней золоулавливания – до 99–99,8%, Это, однако, требует увеличение интенсивности орошения до 0,25–1,3 л/м³, которое приводит к увеличению аэродинамических потерь до 1,2 кПа и снижению температуры дымовых газов до точки росы водяных паров. Перед подачей в газоходы и дымовую трубу требуется подогрев газов, снижающий экономичность котла на 1–2%. Органическим недостатком всех мокрых систем золоулавливания является невозможность утилизации золы в сухом виде, что не отвечает современным экологическим требованиям к ТЭС.

Радикальным путем уменьшения выбросов золы в атмосферу является оснащение отечественных ТЭС электрическими и рукавными фильтрами, соответствующими современному мировому уровню. Уже имеются примеры установки высокоэффективных электрофильтров западных фирм на действующих ТЭС. Вопросы их размещения, казавшиеся в наших проектах неразрешимыми, не вызвали в действительности серьезных трудностей. Нет технических препятствий для производства аналогичных фильтров в России. Для ускорения установки таких аппаратов может быть целесообразна кооперация с зарубежными фирмами и использования их опыта и знаний. Поэтому не только для вновь разрабатываемых ТЭС, но и для технически перевооружаемых должны применяться в основном электрофильтры.

Во многих случая существенного снижения выбросов золы удается достичь менее затратными способами. ВТИ разрабатывает для этого различные способы подготовки дымовых газов перед электрофильтрами. Наиболее простым является снижение их температуры путем отвода тепла в пароводяной контур в теплообменных аппаратах или прямого впрыска воды, причем снижение выбросов более заметное, если это стоки химводоподготовки. Ограничивающими факторами являются предупреждение выноса капель влаги в электрофильтр и коррозии, возникающей при температурах, близких к точки росы соединений серы. Более эффективно, но и более сложно кондиционирование дымовых газов. Этому посвящены исследования ВТИ.

В СибВТИ исследованы и успешно внедрены на нескольких электростанциях системы ионизации дымовых газов перед электрофильтрами.

Каждое из указанных мероприятий, целесообразно осуществленное, позволяет уменьшить выбросы золы в атмосферу после электрофильтров с обычным КПД 96–97,5% в 2–3 раза и более.

На экспериментальной ТЭЦ СибВТИ уже несколько лет эксплуатируется рукавный фильтр производительностью 7,1·10⁴ м³/ч. На нем получены вполне удовлетворительные показатели: эффективность улавливания 99,5–99,7% , потери давления <1,5 кПа. Фильтр нормально регенерировался, работал при температурах газов до 130 °С.

Атмосферу могут загрязнять также летучие вещества, выделяющиеся при хранении угля на открытых складах, выпары мазутных баков, унос из градирен (если вода обрабатывается токсичными присадками), тяжелые металлы и микроэлементы. В будущем вероятна законодательная регламентация этих выбросов, однако и сейчас надо помнить о них и стремится снизить их при проектировании и эксплуатации ТЭС.