неслипающаяся (I), слабослипающаяся (II), среднеслипающаяся (III) и сильнослипающаяся (IV).

Зола с высокой слипаемостью забивает циклоны и мокрые золоуловители и плохо удаляется из бункеров. Это относится к золе АШ и в меньшей степени к золе бурых углей с малым количество недожога.

Для мокрых золоуловителей большое значение имеет содержание в золе свободной СаО. При большом содержании СаО их работа становится невозможной из-за цементации золы.

Использование золы тепловых электростанций представляет сложную народнохозяйственную проблему. Под золоотвалы мощной ТЭС отводится площадь от 300 до 800 га, а для некоторых до 1500 га. В среднем объем используемой золы в РФ не превышает 10%.

В РФ постоянно проводятся работы по расширению областей применения золы ТЭС. Перспективным направлением в использовании золы ТЭС является производство на ее основе пористых заполнителей (зольного гравия и аглопорита) при производстве легких бетонов. Одним из важных направлений является использование в дорожном строительстве золоуноса и шлака в качестве наполнителя асфальтобетона. Зола некоторых каменных углей может использоваться как сырье при производстве концентратов железа; в сельском хозяйстве – в качестве добавки к минеральным удобрениям.

1.8.2. Циклоны и батарейные циклоны

Вряду золоуловителей циклоны и батарейные циклоны относятся к группе сухих инерционных аппаратов центробежного типа, в которых для отделения пыли от газа используется центробежная сила, возникающая вследствие вращательного движения газа в корпусе цилиндрической, цилиндро-конической и конической формы. По схеме движения газа (потока) циклонные аппараты можно разделить на противоточные, в которых газ изменяет направление движения на 180°, и прямоточные, сохраняющие направление движения.

Всвою очередь оба типа этих циклонных аппаратов в зависимости от способа подвода газа и конструктивного оформления устройства, закручивающего поток, можно разбить на циклоны с боковыми патрубками ввода газа

иаксиальные циклоны, в которые газ вводится вдоль оси, а для закрутки потока используются лопаточные завихрители (обычно в виде винта или

розетки).

На рис.8.1 показаны противоточные циклоны с различными способами закрутки потока. Важной характеристикой боковых патрубков является угол их наклона к поперечному сечению циклона, обозначенный β. Для циклонов СДК- ЦН-33 и СК-ЦН-34 β= 0°.

Параметр золоулавливания в циклоне определяется из выражения

161

где τр – время релоксации (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

С уменьшением диаметра эффективность циклонов возрастает, причем наиболее заметно это проявляется при улавливании относительно мелких частиц. Попытка использовать циклонные аппараты для улавливания тонкодисперсных пылей привела к созданию групповых циклонов, которые состоят из нескольких циклонов, соединенных общим пылесборным бункером и камерой для выхода очищенных газов, но имеет индивидуальный подвод пылегазовой смеси к каждому из циклонов группы.

Эффективность золоулавливания групповых циклонов, особенно для мелких частиц, существенно меньше эффективности улавливания одиночного циклона. Это явление объясняется неравномерной загрузкой группы циклонов

162

распространяется и на общий бункер, вследствие чего возникают перетоки газов по бункеру от золовыводных отверстий циклонов, имеющих большее давление или меньшее разрежение, к золовыводным отверстиям с меньшим давлением или большим разрежением. Перетоки воздействуют в основном на мелкие частицы, способствуя их выносу через выхлопные трубы менее нагруженных циклонов группы.

Несмотря на недостаточно высокую эффективность, групповые циклоны нашли широкое применение во всех отраслях промышленности, в том числе и в промышленной теплоэнергетике, где они устанавливаются для улавливания твердых частиц уноса (золы и продуктов механического недожога) из дымовых газов котельных установок малой мощности – как правило, со слоевыми топками.

Типовая компоновка блока из шести циклонов приведена на рис. 8.2, а в табл. 8.2 приведены данные блок-циклонов для улавливания сухой золы. Сведения о блочных батарейных циклонах приведены в табл. 8.3.

Таблица 8.2.

Сухие золоуловители типа ЦН (НИИОгаз)

Примечание. Циклоны применяются при разрежении до 2,5 кПа (250 кгс/м2) правого и левого исполнения для входного патрубка. Допускаемая запыленность газа при слабослипающейся золе для циклонов с D=400 мм

200 г/м3, с D=600 мм 300 г/м3, с D=800 мм 400 г/м3. Для среднеслипающейся золы запыленность газов снижается в 2 раза, для

163

сильнослипающейся в 4 раза. Очищенные газы имеют запыленность при слоевом сжигании 0,2 – 0,6 г/м3. Коэффициент гидравлического сопротивления циклона ЦН-15 105. Степень очистки газов при слоевом сжигании 80 90 %, при пылевидном 70 – 80 %.

В числителе указаны высота и масса при боковом отводе газов, в знаменателе высота и масса при верхнем отводе газов.

Таблица 8.3

Блочные батарейные циклоны для улавливания сухой золы

164

Примечание. Размеры циклона, отлитого из чугуна: внутренний диаметр 254 мм, высота 1020 мм, диаметр опорного фланца 230 мм, диаметр выхлопной трубы 133х4 мм. Направляющий аппарат типа «Розетка» имеет восемь лопаток, наклоненных к горизонту под углом 25о с коэффициентом перекрытия 15, что дает коэффициент гидравлического сопротивления =90. При слоевом сжигании топлива степень очистки 85 – 95, при камерном 80 – 90 % в зависимости от фракционного состава золы. Размер выпускных отверстий из каждого бункера 200х200 мм. Имеются модификации циклонов, кроме розетки: «Винт» и с безударным направляющим инструментом. Первый («Винт») дает меньшую степень очистки дымовых газов по сравнению с типом «Розетка» с восемью лопатками и безударным входом. Аппараты применяются для улавливания слабо- и неслипающейся золы. Максимально допускаемая запыленность дымовых газов при диаметре элемента составляет: d = 100 мм у элемента «Винт» 25 г/м3, у элемента «Розетка» 15 г/м3; при d = 150 ммсоответственно 50 и 53 и при d = 250 мм 100 и 75 г/м3. При неслипающейся золе содержание в газах последней может быть увеличено вдвое. Батарейные циклоны могут работать под разрежением или давлением до 2,5 кПа (250 кгс/м2). На крышке выходной части батареи имеется лаз и ставят взрывной клапан; на входном коробе языковый шибер. Поставляют батарейный циклон собранным в корпусе с входным коробом, бункером для золы и шибером.

На ТЭС, которые в отличие от котельных установок малой мощности характеризуются более мелкими (тонкодисперсными) фракциями уноса в дымовых газах, групповые циклоны используются крайне редко.

Установка группы циклонов, соединенных общим бункером и камерой очищенных газов, но имеющих индивидуальный подвод пылегазовой смеси к каждому циклону, не позволила реализовать возможность повышения эффективности очистки газов за счет применения циклонных элементов малого диаметра. В дальнейшем метод параллельной работы циклонов малого диаметра был осуществлен в конструкции батарейных циклонов, имеющих общие для всех циклонных элементов бункер, камеру запыленных газов (входную) и камеру очищенных газов (выходную). Таким образом, батарейный циклон – это аппарат для улавливания твердых частиц из газа, состоящий из циклонов небольшого диаметра (обычно до 250 мм), сообщающихся между собой общими бункером, камерами запыленного и очищенного газа.

Примеры конструктивного выполнения батарейных циклонов приведены на рис. 8.3, 8.4. Сведения о некоторых типах батарейных циклонов приведены в табл. 8.4, 8.5, 8.6.

Таблица 8.4

165

Примечание. В обозначении типоразмера первая цифра количество секций, вторая число рядов циклонов по ходу газов; в скобках первая цифра число циклонов поперек хода газов в большей секции, вторая то же в малой. Переключение секций осуществляется с помощью шибера, установленного во входном патрубке. Из бункера уловленная зола удаляется из каждой секции через отверстие 200х200 мм. Батарейный циклон используют для улавливания золы углей, не содержащих СаО, с КПД до 82 – 90 %.

166

тангенциальным подводом газа типа «Энергоуголь» с внутренним диаметром 231 мм. Нормальный ряд таких циклонов для котлов паропроизводительностью от 20 до 500 т/ч представлен в табл. 8.7. В маркировке циклонов содержатся основные данные по типоразмерам; например 4х14хm означает четырехсекционный аппарат с 14 элементами в глубину и с m элементами по ширине.

Примечание. Расчетное сечение элемента ц = 0,042 м2.

Используемые в батарейных пылеуловителях маленькие циклоны принято называть циклонными элементами, отдельные схемы которых приведены на рис. 8.5. Батарейные циклоны с элементами диаметром меньше 100 мм иногда называют мультициклонами.

169

Примером перехода от групповых циклонов к батарейным является изображенный на рис.8.6 "Мультиаэродин". В аппарате на двух разных по вертикали уровнях установлено 80 циклонных элементов, сообщающихся между собой по общему бункеру и отводящему газоходу. В отличие от батарейных циклонов к "Мультиаэродину" газы подводятся не одним общим, а четырьмя раздельными газоходами, каждый из которых подает газы к группе из 10 элементов верхнего и 10 элементов нижнего рядов. Зола, уловленная в элементах верхнего ряда, ссыпается по расположенным под углом 45° металлическим листам, которые отделяют пространство над выхлопными трубами элементов нижнего ряда от верхней части аппарата.

Важным параметром циклонных аппаратов является гидравлическое сопротивление, определяемое по формуле

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

170