При установке электрофильтров перед воздухоподогревателем котла (при tг = 350-400°С) возникают эксплуатационные затруднения, связанные с возможной нестабильностью процессов газоочистки при низком уровне рабочих напряжений, усложнением оборудования и снижением экономичности котла. Поэтому в бывшем Советском Союзе велись разработки электрофильтров, предназначенных для установки их за котлами. Задачи повышения работы электрофильтров в основном решались путем выбора рациональной конструкции с учетом температуры газов и их влагосодержания, а также состава и дисперсности золы.

1.8.6. Кондиционирование дымовых газов перед электрофильтрами

Эффективность работы электрофильтров в значительной степени зависит от удельного электрического сопротивления золы (ρ). При эксплуатации электрофильтров с импульсным напряжением улавливание золы наиболее эффективно при ρ= 1010-1012 Ом. Повышение степени очистки дымовых газов от золы электрофильтрами может быть достигнуто различными способами кондиционирования отводимых газов.

Существуют следующие способы кондиционирования дымовых газов:

-Температурно-влажностное кондиционирование (охлаждение и увлажнение потока газов путем впрыска воды в газоход перед электрофильтром). При реализации этого способа требуется значительное количество воды (до 150 т/ч для энергоблока мощностью 300 МВт), усиливается интенсивность процессов низкотемпературной коррозии газоходов

иэлектрофильтров.

-Температурное кондиционирование (предварительное охлаждение дымовых газов в безконтактном теплообменнике). Для внедрения этого способа требуется пропуск дополнительного количества воздуха через воздухоподогреватель.

-Химические кондиционирование, основанное на добавке в пылегазовый поток соответствующих добавок, снижающих удельное электрическое сопротивление золы до приемлемых уровней.

Системы впрыска воды и бесконтактные теплообменники не получили распространения в энергетике. Способ химического кондиционирования получил распространение в энергетике многих стран мира. Эффективность применения этого способа во многом зависит от кондиционирующей присадки. Исследования показали, что в зависимости от состава золы углей в качестве добавок могут эффективно использоваться разные присадки. Удельное электрическое сопротивление золы практически не зависит от наличия сернистого ангидрида в дымовых газах. При вводе аммиака эффективность золоулавливания повышается в присутствии соляной кислоты или серного ангидрида. Наиболее эффективно это проявляется при содержании хлора в углях более 0,5%. Существуют низкотемпературный (при t=150-180°С) и высокотемпературный (при t > 400°C) ввод присадок. За рубежом получил

188

широкое распространение способ кондиционирования дымовых газов серным ангидридом или соединениями, содержащими его, в частности, серной кислоты и сульфата аммония.

Ниже приведены сведения об относительной стоимости применения некоторых присадок.

По экономическим показателям наиболее эффективно для кондиционирования дымовых газов применение серного ангидрида, получаемого из жидкой серы или сернистого газа. Однако в связи с достаточно высокой стоимостью и сложностью устройств для получения, транспортировки и ввода этого газа, его заменяют серной кислотой либо сульфатом аммония. Последний имеет преимущества перед серной кислотой из-за нейтральности при нормальных условиях и проявлением кислотных свойств только после термического разложения. Высокотемпературный ввод сульфата аммония более (в 1,5 раза) эффективней, чем низкотемпературный. Это объясняется тем, что при температуре свыше 400°С сульфат аммония разлагается с образованием паров серного ангидрида, воды и серной кислоты, которые обладают высокой реакционной способностью при взаимодействии с частичками золы. При низкотемпературном вводе сульфата аммония он превращается в бисульфат, который имеет удельную электропроводность в 2,5-3 раза ниже, чем серная кислота.

Механизм влияния кондиционирующих добавок в дымовые газы на эффективность золоулавливания в электрофильтрах проявляется в:

-снижении электрического сопротивления золы и повышении пробойного напряжения;

-сокращении вторичного уноса золы за счет увлажнения;

-образовании заряженного аэрозоля вблизи поверхности частиц золы;

-агломерации мелких частиц и образовании более крупных частиц. Электрическое сопротивление золы в значительной степени зависит от

содержания в ней горючих. При значении этого показателя более 15-20% механическое кондиционирование неэффективно. Для каменных и бурых углей с Sпр ≥ 0,075% кг/МДж химическое кондиционирование не требуется.

189

Минимальная величина добавок в значительной степени зависит от приведенной зольности топлив и может быть определена из соотношения:

Для некоторых углей с высоким содержанием кислотных компонентов (SiO2 + Fe2O3+Al2O3 > 90%) эффективным является метод двойного кондиционирования (серным ангидридом и аммиаком). Повышение эффективности золоулавливания в электрофильтрах при двойном химическом кондиционировании достигается за счет улучшения электрической характеристики межэлектродного пространства из-за образования в дымовых газах мельчайшего тумана с частицами сульфата аммония менее 1 мкм. Кроме того, повышается абсорбция влаги, что сопровождается улучшением когезии частиц летучей золы. При этом снижается унос золы при встряхивании электродов. При двойном кондиционировании место ввода аммиака и серного ангидрида практически не влияет на эффективность работы электрофильтра.

Первые испытания метода химического кондиционирования дымовых газов перед электрофильтрами в энергетике бывшего Советского Союза были проведены на Каширской ГРЭС-4 при сжигании кузнецкого угля. Кондиционирование осуществлялось водным раствором сульфата аммония. В обычных условиях из-за высокого удельного электрического сопротивления золы кузнецкого угля, а также относительно высокой скорости дымовых газов степень золоулавливания не превышала 90-92%.

Во время испытания впрыск раствора сульфата аммония осуществлялся на котле паропроизводительностью 950 т/ч в количестве 1-1,4 т/ч с концентрацией 0,5 моль/л, что обеспечивало концентрацию серного ангидрида в дымовых газах перед электрофильтром до 10 10-6 ч. Степень золоулавливания повысилась до 97 %. При повышении концентрации серного ангидрида до (20-25) 10-6 ч. за счет подачи раствора сульфата аммония степень улавливания золы повысилась до 99%, ее проскок в электрофильтре снизился в 3 раза. Выходная запыленность дымовых газов составляла не более 0,2 г/м3.

1.8.7. Тканевые фильтры

Тканевые фильтры из-за особенностей их конструкции получили и другое название рукавные фильтры (РФ). В качестве материала фильтров применяется стекловолокно, полиэфир, стекловолокно с графитом и т.п. Скорость фильтрации для стекловолокна составляет 1,0 – 1,78 м/с, улавливаются частицы размером до 0,0025 мкм. При этом эффективность работы фильтров практически не зависит от состава дымовых газов и электрофизических свойств золы, что как отмечалось в разделе 8.5 существенно для электрофильтров. Рукавные фильтры в настоящее время применяют в котлоагрегатах небольшой производительности (от 25 до 90 т/ч). Рукавные

190

тканевые фильтры различаются между собой по следующим признакам: по форме фильтров (плоские, рукавные), наличию опорных устройств (каркасные, рамные). Принципиальная схема плоских каркасных и рукавных фильтров приведена на рис. 8.11. Рукава чаще всего имеют диаметры от 127 до 300 мм и длину от 2,4 до 10 – 12 м. Плоские каркасные фильтры могут иметь следующие размеры: высота от 600 до 1200 мм, глубина от 300 до 500 мм, толщина от 25 до

50 мм.

По месту расположения вентилятора или дымососа РФ делятся на всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением. По числу секций РФ разделяют на одно- и многосекционные. При очистке рукавных фильтров производится механическое встряхивание закрепленных на общей жесткой раме рукавов. При продольном встряхивании происходит быстрое изнашивание их нижних частей. Перспективными, в том числе и с точки зрения повреждаемости рукавов, являются каркасные фильтры с обратной продувкой. Схема такого РФ приведена на рис. 8.12, а эффект очистки рукавов продемонстрирован на рис. 8.13 (а – процесс фильтрации, б – процесс очистки фильтрующего материала, в – регенерированный фильтрующий слой). Рукавные фильтры из стекловолокнистой ткани с тефлоновым покрытием выдерживают температуру 130 – 220 оС, сопротивление фильтров между циклами обратной продувки меняется от 0,5 до 1,5 кПа, степень улавливания может достигать 99,99 %. Капзатраты по установке тканевых фильтров равны или несколько ниже, чем на установках с электрофильтрами при равенстве эксплуатационных затрат. Главными недостатками РФ являются их громоздкость и малый срок службы тканевых фильтров.

Для продолжения срока их службы можно применить предочистку для удаления наиболее крупных фракций и снижения нагрузки на тканевые фильтры. Такая схема комбинированного золоуловителя, в котором роль первой ступени очистки выполняет блок циклонов, а улавливание остатка осуществляется РФ приведена на рис. 8.14.

191

192