Вспомогательное оборудование электростанций

-оборудования для улавливания пыли сухим способом, к которому относятся пылеосадительные камеры, циклоны, вихревые циклоны, жалюзные и ротационные пылеуловители, фильтры и электрофильтры.

-оборудования для улавливания пыли мокрым способом: скрубберы Вентури, и др.установок.

111

2.3.2.1. Циклоны и батарейные циклоны

Параметр золоулавливания в циклоне определяется из выражения

где τр – время релаксации (время разгона частицы от нулевого значения скорости до скорости дрейфа (в с);

U – скорость потока газов, м/с;

R, D - радиус и диаметр циклона, м;

n - число оборотов потока до выхода из циклона;

Dо - соответственно диаметр внутреннего цилиндра циклона, м

Циклон — аппарат, используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки – инерционный (с использованием центробежной силы), а также гравитационный. Циклонные пылеуловители составляют наиболее массовую группу среди всех видов пылеулавливающей аппаратуры и применяются во всех отраслях промышленности.

Принцип действия простейшего противоточного циклона таков: поток

112

запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли. Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.

Рис.41. Конструкция циклона

Существует огромное разнообразие типов циклонов. Кроме описанного выше противоточного циклона существуют и менее распространённые прямоточные. Противоточные циклоны различаются размерами, соотношением цилиндрической и конической частей, а также относительной высотой (т. е. отношением высоты к диаметру) цилиндрической части. Чем больше относительная высота, тем меньше коэффициент гидравлического сопротивления и разрежение в бункере (меньше вероятность подсоса пыли в аппарат), но меньше степень очистки. Наиболее оптимальна относительная высота

1,6.

113

2.3.2.2. Циклоны типа ЦН

Условное обозначение типоразмера одиночного группового циклон:

Например: ЦН-15Л-600х2УП.

ЦН – циклон НИИОгаза;

15 – угол наклона входного патрубка относительно горизонтали (град.);

П, Л – «Правое» («Левое») вращение газа;

число после тире (600) – внутренний диаметр цилиндрической части циклона (мм);

следующая цифра (2) – количество циклонов в группе;

У – с камерой очищенного газа в виде «улитки»;

С – с камерой очищенного воздуха в виде сборника;

П – пирамидальная форма бункера.

2.3.2.3. Батарейные циклоны

Батарейные циклоны применяются для очистки газов с содержанием пыли 0,05-0,1 кг/м3. Степень очистки газа в батарейных циклонах составляет 65-85 % (для частиц диаметром 5 мкм), 85-90 % (для частиц диаметром 10 мкм) и 90 - 95 % (для частиц диаметром 20 мкм). Температура применения батарейных циклонов до 400 °С.

Применение батарейных циклонов целесообразно, когда улавливаемая пыль обладает достаточной сыпучестью и исключена возможность ее прилипания к стенкам аппарата, что затрудняло бы очистку элементов. Батарейные циклоны обычно используют, когда расходы запыленного газа велики и применение нескольких обычных циклонов менее экономично. По сравнению с аппаратами, в которых отделение пыли осуществляется под действием сил тяжести или инерционных сил, циклоны обеспечивают более высокую степень очистки газа, более компактны и их установка требует меньших капитальных затрат.

К наиболее распространенным батарейным циклонам, применяемым в котельных относятся батарейные циклоны БЦ 2, БЦ 259, БЦ 512 и циклоны ЦБ.

2.3.2.4. Принцип работы батарейных циклонов

Батарейный циклон состоит из параллельно работающих циклонных элементов, смонтированных в общем корпусе. Запыленный газ поступает через входной патрубок в газораспределительную камеру, ограниченную труб-

114

ными решетками, в которых герметично закреплены циклонные элементы. Газ равномерно распределяется по отдельным элементам. В циклонном элементе поток запыленного газа движется вниз по спирали вдоль внутренней поверхности стенок циклона. При вращательном движении частицы пыли, как более тяжелые, перемещаются в направлении действия центробежной силы быстрее, чем частицы газа, концентрируются в слоях газа, примыкающих к стенкам аппарата, и переносятся потоком в пылесборник, где пыль оседает, а очищенный газ, продолжая вращаться по спирали, поднимается к верху и удаляется через выхлопную трубу. Уловленная пыль и зола оседает в бункере батарейного циклона.

Важным параметром циклонных аппаратов является гидравлическое сопротивление, определяемое по формуле

где γг- удельный вес газов, Н/м3; ρг – плотность газов, кг/м3;

ζ - условный коэффициент гидравлического сопротивления циклонного аппарата;

g – ускорение свободного падения; Wусл – условная скорость газов.

Условная скорость газов определяется как отношение секундного объемного расхода газов к поперечному сечению корпуса циклона или циклонного элемента. Для батарейного циклона

W 4Qср ,

усл n D2

где Qср – расход газов через батарейный циклон, м3/с, Qср = 0,5(Qвх+Qвых); n- количество элементов в батарейном циклоне;

D- внутренний диаметр корпуса циклонного элемента, м.

Обычно ζ определяется опытным путем при продувке циклонов или циклонных элементов на чистом воздухе. При работе на запыленом газе ζ уменьшается. В расчетах ζ принимают постоянным, тогда как в действительности он несколько повышается с увеличением расхода газов.

2.3.2.5. Жалюзийные золоуловители

115

Жалюзийные золоуловители из-за низкой степени очистки применяются, в основном, в котлах, сжигающих топлива с высокоабразивной золой (например, экибастузские), как встроенные, и предназначены для защиты последующих поверхностей нагрева от истирания и повышения надежности их работы. Схема жалюзийного золоуловителя (ЖЗУ) приведена на рис. 42. Принцип улавливания золы основан на разности сил инерции твердых частиц и газов.

Состоит золоуловитель из корпуса 2, двух жалюзийных решеток 3, газоходов очищенных 4 и неочищенных газов 1. Газы проходят между лопастями решеток, увлекая с собой лишь небольшое количество мелких фракций золы, а более крупные частицы улавливаются в циклоне 5. Достоинствами ЖЗУ являются малые габариты, небольшое гидравлическое сопротивление, возможность установки в вертикальных и горизонтальных газоходах. Недостатки – частая замена решеток по причине их стирания (через 6-10 месяцев) и недостаточная степень очистки (70 – 80 %).

Рис. 42. Схема жалюзийного золоуловителя 1 – вход загрязненных газов, 2 – корпус золоуловителя, 3 – жалюзи, 4 – выход очищенных газов, 5 – циклон.

116

2.3.2.6.Мокрые золоуловители

Вмокрых золоуловителях улавливание золы и других твердых частиц, находящихся в газах, производится путем осаждения этих компонентов на пленку жидкости, создаваемую на внутренней поверхности аппарата. При этом объем золоуловителя заполнен капельками воды в виде тумана. При толщине пленки, большей поперечного размера частицы, работа отрыва частицы значительно превосходит работу, необходимую для ее погружения в слой жидкости.

Для котлоагрегатов малой и средней производительности (до 100 т/ч)

внастоящее время применяются центробежные скрубберы.

Конструктивно скруббер МС-ВТИ состоит из сварного вертикального цилиндра с толщиной стенок 5 – 6 мм с коническим днищем, входного патрубка, оросительной системы и гидравлического затвора для удаления уловленной золы. Входной патрубок приваривается к корпусу тангенциально к внутренней поверхности и имеет уклон в сторону корпуса 10о. Внутренние поверхности корпуса и конического днища футеруются кислотоупорной и износоустойчивой плиткой из керамического материала.

Внутренняя поверхность корпуса аппарата непрерывно орошается из сопл, установленных по окружности на расстоянии 500 мм друг от друга. Струи воды из сопл направлены в сторону вращения газов тангенциально к внутренней футерованной поверхности корпуса. Диаметр аппарата определяют, принимая скорость дымовых газов в свободном сечении скруббера 4 – 5 м/с. Высота орошаемой части от сопл до оси входного патрубка должна составлять три четыре диаметра скруббера.

Расход воды на орошение Gж, кг/с находится в из соотношения

Gж = 0,14 D,

где D внутренний диаметр аппарат, м, при этом обеспечивается толщина пленки на стенках скруббера не менее 0,3 мм. Степень улавливания в простейших скрубберах 0,82 – 0,90 при гидравлическом сопротивлении 300 – 400 Па для диаметров циклонов 0,6 – 1,7 м.

Принцип работы мокрого золоуловителя с коагулятором Вентуризаключается в следующем, рис.43. В конфузор 3коагулятора через форсунки подается орошающая вода, которая дополнительно диспергируется (распыляется) скоростным газовым потоком на мелкие капли. Летучая зола при

117

прохождении с дымовыми газами через коагулятор частично осаждается на каплях и на его орошаемых стенках. Далее капли и неуловленные частицы золы поступают в корпус аппарата - центробежный скруббер, где дымовые газы освобождаются от капель и дополнительно очищаются от золы, после чего дымососом выбрасываются в атмосферу. Гидрозоловая пульпа сбрасывается через гидрозатвор в канал системы гидрозолоудаления (ГЗУ).

Рис.43. Мокрые золоуловители

а- центробежный скруббер; 1 - входной патрубок запыленного газа; 2 - корпус золоуловителя; 3 - оросительные сопла; 4 - выход очищенного газа; 5 - бункер; б- золоуловитель с коагулятором Вентури; 1 - входной патрубок запыленного газа; 2 - подача воды через оросительные сопла; 3, 4, 5 - конфузор, горловина и диффузор коагулятора Вентури; 6 - скруббер-каплеуловитель

В конфузоре пылегазовый поток разгоняется от 4...7до50...70м/с. Дополнительное дробление капель воды осуществляется в горловине 4. В диффузоре 5 происходит столкновение частиц золы с каплями воды (кинематическая коагуляция) и снижение скорости пылегазового потока, который, в свою очередь, тангенциально вводится в скруббер.

118

Максимальная скорость газов во избежание срыва водяной пленки и образования брызг не должна превышать 6 м/с, а скорость газов во входном патрубке 23 м/с. Давление воды, подаваемой на орошение 0,2 МПа, а на смыв 2,5 МПа. Температура газов после очистки снижается на 40 - 60 градусов. Увеличение высоты смоченной части повышает степень улавливания до определенного предела, а при высоте скруббера свыше 3D степень улавливания остается постоянной.

Основным конструктивным отличием мокропрутковых золоуловителей (МП) от центробежных скрубберов (ЦС) является наличие во входном патрубке прутковой решетки, орошаемой водой, где и улавливается основная часть золы. На долю скруббера приходится 20 – 30 % уловленных частиц. Прутковая решетка типовой конструкции состоит из трех двухрядных пучков, расположенных в шахматном порядке. Расстояние между пучками по ходу газов составляет 120 мм.

Прутки изготавливаются из стальных труб с деревянными заглушками. Для защиты от коррозии на трубы одеваются резиновые трубки (dн = 12 мм). Поперечный шаг прутков 31 мм. Расстояние по осям труб между рядами в двухрядных пучках 18 мм.

Прутки расположены горизонтально (с уклоном 0,5 % к наружной стене подводящего патрубка). Прутковая решетка непрерывно орошается водой из форсунок. отложения золы во входном патрубке удаляются с помощью смывных сопел периодической промывки, установленных на четырех горизонтальных и двух вертикальных вращаемых коллекторах. В среднем промывку проводят один раз в смену в течение пяти минут. Струи воды в верхней части корпуса вытекают из сопел касательно поверхности в сторону вращения газов.

Расход воды на орошение решетки и стенок золоуловителя определяется как

G = 0,5F + 0,14 D, кг/с,

где F – площадь поперечного сечения входного патрубка, м2.

Степень улавливания золы в МП-ВТИ составляет 91 – 95 %, гидравлическое сопротивление 650 – 800 Па.

119

2.3.2.7. Электрофильтры

Одним из хорошо зарекомендовавших себя и перспективным типом золоуловителей для крупных ТЭС являются электрофильтры, которые могут обеспечить высокую степень очистки газов при аэродинамическом сопротивлении не более 150 Па практически без снижения температуры и без увлажнения дымовых газов.

Рис.44. Принцип работы электрофильтра:

1 - осадительный электрод; 2 - коронирующий электрод; 3 - частицы золы; 4 - электрическое поле; 5 - слой осевшей золы; 6 - заряженная зола

В электрофильтрах запыленный газ движется в каналах, образованных осадительными электродами 1 (рис. 44), между которыми расположены через определенное расстояние коронирующие электроды 2.

Сущность процесса электрической очистки газов заключается в следующем. Запыленный газ проходит через систему, состоящую из заземленных осадительных электродов 7 и размещенных на некотором расстоянии (называемом межэлектродным промежутком) коронирующих электродов 2, к которым подводится выпрямленный электрический ток высокого напряжения с отрицательным знаком.

При достаточно высоком напряжении, приложенном к межэлектродному промежутку, у поверхности коронирующего электрода происходит интенсивная ударная ионизация газов, сопровождающаяся возникновением коронного разряда (ток короны).

Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне короны, под действием сил электрического поля движутся к разноименным электро-

120