Примітка. ММТ - молоткова млин з тангенціальним підведенням;
ШБМ -кульові барабанна млин; МВ - млиновий вентилятор.
Практично на потужних ТЕС (понад 500 МВт) встановлюються золоуловители зі ступенем улавлі-вання золи = 0,99 0,995, а при менших потужностях = 0,93 0,97. Великі цифри відносяться до багато-зольним палив (Ап> 1% / МДж).
Ступінь уловлювання золи визна-виділяється співвідношенням
де і - концентрація золи на вході і виході золоуловітеля, кг / м 3. Зручною характеристикою зо-лоуловітелей також є вели-чину, звана ступенем про-скока:
Ступінь проскока пропорциональ-на кількості викидається в ат-мосферу золи, г / с, тієї чи іншої уста-новки:
де В - витрата палива, кг / с; А р - зольність палива,%; q4 - втрата теплоти з механічним недожогом,%; - нижча теплота згоряння, МДж / кг; - частка золи палива, що буря з топки; = 0,95 для топок з твердим шлакоудалением і 0,70-0,75 для відкритих і полуот-критих топок з рідким шлакоудалением.
Ефективність роботи газоочіст-них пристроїв у великій мірі залежить від фізико-хімічних властивостей золи і її дисперсного складу.
Щільність частинок золи знаходить-ся зазвичай в межах 1900-2500 кг / м 3. Дані по характеристикам Незнач-яких палив і дисперсному складу золи в залежності від способу розмелювання палива наведені в табл. 10.1. Як осредненной характеристики дисперсного складу може викорис-тися медіанний діаметр d50. м, т. е. діаметр, відповідний ос-Татку на ситі R = 50%, і середнє квадратичне відхилення
де, і - діаметри частинок, відповідні залишкам на ситах R = 15,9, 50 і 84,1%. У табл. 10.1 також наведені значення - логарифм питомої електрично-го опору (УЕС), - в Ом * м. Остання характеристика име-ет особливе значення для електричних способів уловлювання золи.
На надійність роботи механічного-ських золоуловителей істотно впливає злипання золи. За злипання пилу діляться на че-тире групи: I - несліпающіеся пил; II - слабосліпающаяся пил (летюча зола кам'яного вугілля з не-дожоге більше 30%, летюча зола при слоевом спалюванні будь-яких вугілля, сланцева зола); III - среднесліпающаяся пил (летюча зола без недо-Жога типу золи підмосковних бурого вугілля, торф'яна зола); IV - сильно-злипаються пил (зола донецького АШ з недожогом менше 25%).
Мал. 10.1. Залежність проскока р і степу-ні уловлювання від параметра золоулові-теля П
Для виділення твердих частинок з димових газів найбільше примі-ня отримали золоуловителей, що діють на принципі викорис-тання відцентрових сил - механі-етичні - і з використанням електростатичних сил - електрофільтри.
У мокрих золоуловлювачах з тру-бій Вентурі відбувається коагуляція золових частинок з краплями води, спо-влас їх кращому відділенню в відцентрових скрубберах, в кото-яких використовується механічний спо-соб відділення коагульованих частинок.
Із загальної теорії золоулавліванія слід, що ступінь проскока золоуловітеля будь-якого типу визна-ляется параметром золоулавліванія:
де - ефективна швидкість осадження золи на поверхню осадження, м / с; А - поверхня осадження, м 2; - середня швидкість руху пилогазового потоку, м / с; - перетин для проходу газів, м 2.
Між параметром золоулавліва-ня і Проскакування є наступне
показане на графіку рис. 10.1. Чим більше параметр, тим менше ступінь проскока і тим вище ступінь уловлювання.
Розрахунок проскока можна вести уп-Рощенье, задаючись середньої скоро-стю дрейфу для всіх частинок, або бо-леї точно - для кожної фракції від-но. В останньому випадку загальний проскок золи визначається по Вира-паління:
де - ступінь проскока для i-ї фракції, якій відповідають ско-кість осадження і параметр золо-уловлювання, - частка i-й фракції при вході в золоуловітель,%. При двоступеневих золоулові-телях проскок деякої фракції через проскоки в кожному ступені зо-лоуловітеля визначається по Вира-ню:
де - проскок розглянутої фракції в першого ступеня золоулові-теля; - то ж у другій ступені.
^
МЕХАНІЧНІ золоуловлювачів
Як інерційних (хутра-нічних) золоуловителей наиболь-шиї застосування отримали цикло-ни, в яких осадження відбувається за рахунок відцентрових сил при вра-щательном русі потоку. Очищає-мий газ (рис. 10.2, а) надходить тан-генціально через вхідний патрубок і рухається в каналі, утвореному зовнішньої і внутрішньої цилиндрич-ськими стінками циклону, де під дей-наслідком відцентрових сил відбувається відділення золи. Зольні частинки осідають на зовнішній поверхні кільцевого каналу, а потім під дей-наслідком сили тяжіння зсипаються в ко-нічних воронку.
Мал. 10.2. Циклонні золоуловители:
а - схема руху частинки в циклоні: 1 - вхід запиленого газу; 2 - внутрішній циліндр; 3 - зовнішній циліндр; 4 - частка золи; u, v, w - швидкості газового потоку, частинки відноси-кові потоку (швидкість дрейфу), результуюча швидкість частинки; 6 - елемент батарейного циклону БЦ з восьмілопастнимі лопатками ненаголошеного входу (D = 0,254 м); в - елемент батарейного циклону БЦУ з полууліточним входом (D = 0,231); г - елемент батарейного циклону ЦКТИ з тангенціальним четирехзаходним завіхрітелем газу (D = 0,500 м); 1 - вхід запиленого газу; 2 - вихід очищеного газу; 3 - внутрішній циліндр; 4 - зовнішній циліндр; 5 -коніче-ський бункер для золи; 6 - восьмілопастний закручує елемент «розетка»; 7 - полууліточний введення; 8 - чотирьохсторонній полууліточний введення.
Теоретична формула для ско-рости дрейфу частинок діаметром d, м, до стінки циклону, м / с, має вигляд:
де - щільність частки, кг / м 3; - швидкість потоку газу в каналі, м / с; - діаметр частинки, м; D - діаметр циклону; - коефіцієнт кінематичної в'язкості, Па * с. Для циклону, де; - діаметр вихідного патрубка циклона.
Загальна вираз для параметра золоулавліванія згідно з формулою (10.4) має вигляд
З виразу (10.9) випливає, що ступінь уловлювання для циклонних золоуловителей зростає для важки-лих і великих частинок при високій швидкості газів і малому діаметрі цик-лона. Для підвищення ступеня Улав-ливания застосовуються циклони НЕ-великого діаметра (0,23-0,50 м), що об'єднуються в батареї (батарейні циклони).
Батарейний циклон складається з кор-Пусан з бункером, циклонних елементів, нижньої опорної решітки, верх-ній трубної дошки і тракту вивантаження пилу (рис. 10.3).
Корпус батарейного циклону виконується Секціонірованние для зменшення перетікання газів і збереженні-вати оптимальної швидкості при пере-сних навантаженнях. Застосовуються три типи елементів батарейних циклонів: з осьовим напрямним апаратом (рис. 10.2, б), полууліточним підведенням газу (рис. 10.2, в) і четирехзаходним підведенням газу (рис. 10.2, г). Ес-ли два перших типи мають діаметр, близький до 0,25 м, то останній тип - вдвічі більший - 0,5 м. Найвищу сте-пень уловлювання мають батарейні циклони з полууліточним підведенням газу. Ступінь уловлювання циклону в батареї менше, ніж окремого циклону, що пояснюється перетіканнями га-зов і нерівномірним розподілом пилу.
На рис. 10.3, а показано располо-ються вхідних отворів равликів, при якому досягається найкраща рівномірність розподілу пилогазового потоку в батареї і найбільша ступінь уловлювання золи.
Залежно від напрямку під-ведучих і відвідних газоходів ци-клонів елементи розташовуються вер-тікально (рис. 10.3, а) або під кутом 45 ° до горизонту (рис. 10.3, б).
Мал. 10.3. Приклади конструктивного виконання батарейних циклонів:
а - вертикальна установка циклонних елементів в батареї; - кут установки площині вхідного патрубка по отноше-нию до загального напрямку руху га-зов; б - установка циклонів під кутом 45 ° до вертикалі; 1 вхід запилених га-зов; 2 - вихід очищених газів; 3 - циклонні елементи; 4 - опорний пояс; 5 - корпус батарейного циклону; 6 - бун-кер для видалення золи.
Вираз (10.4) відображає харак-тер впливу основних параметрів на ступінь уловлювання. Однак в дей-ствительность умовах роботи бата-Рейні циклонів з урахуванням можли-ного вторинного захоплення потоком улов-ленній золи для параметра золоулав-ливания деякої фракції di знайдено наступне емпіричне співвідношення:
де - швидкість газів, віднесена до повного перетину циклону, м / с; di - середній діаметр частинок даної фракції, мкм; k - коефіцієнт, що враховує той чи інший тип цикло-на: k = 0,3 для батарейних циклонів з циклонами типу розетки БЦ, k = 0,5 для циклонів з равликову під-водом типу БЦУ.
Батарейні циклони застосовують-ся для уловлювання пилу за котлами помірною паропродуктивності - від 2,5 до 500 т / год, ступінь уловлювання знаходиться на рівні 0,88-0,92 при гідравлічному опорі 500 - 700 Па.
Для енергетичних установок ре-Коменди застосування елемента з тангенціальним равликову підведенням газу типу «Енерговугілля» з внутрішнім діаметром 231 мм (рис. 10.2, в). Нор-мінімальний ряд таких циклонів для котлів паропродуктивністю від 20 до 500 т / год представлений в табл. 10.2. У маркуванні циклонів містяться основні дані по типорозміру; наприклад 4 14 m означає чотирьох -секціонний апарат з 14 елементами в глибину і з m елементами по ши-рине.
Таблиця 10.2. Типорозміри батарейних циклонів БЦУ-М
Число елементів по ширині m
Граничні число елементів m
Примітка. Розрахунковий перетин елементів-та = 0,042 м 2.
Розрахунок батарейних ци-клонів ведеться в наступній послідовно-вательності. Задані: кількість очищає-мого газу при номінальному навантаженні котла V, м 3 / с, дисперсний склад пилу, требує-травня ефективність очищення газу.
1. Необхідна перетин всіх еле-тов батарейного циклону визначається за виразом
де - швидкість газу, віднесена до попе-річковому перетину циклону, м / с. Рекоменду-ється приймати = 4,5 м / с. Число еле-ментів батарейних циклонів на один ко-тел.
За табл. 10.2 підбирають відповідаю-щий типорозмір батарейного циклону і їх кількість на котел.
2. Визначається параметр уловлювання для кожної фракції за виразом (10.10).
3. За параметром за допомогою форму-ли (10.5) визначається ступінь проскока для кожної фракції, а потім загальна ступінь проскока золоуловітеля за формулою (10.6).
4. Аеродинамічний опір циклонів визначається за виразом
Для циклонів БЦ приймається = 90, для БЦУ - = 115.
Протипоказанням для застосований-ня батарейних циклонів є сильна злипання пилу, приводячи-щая до їх замазування. Тому не рекомендується їх застосування для сільносліпающейся пилу, в приватно-сті на АШ.
Незважаючи на малу зольність ма-зутов (0,05-0,1%), питання видалили-ня їх твердих продуктів згоряння стає актуальним, особливо в зв'язку з наявністю в складі золи вана-Дія і деяких інших компонентів.
Викид твердих продуктів згорить-ня, г / с, що включають горючі еле-менти, визначається за виразом
. 1,01 1,02 1,04 1,06 1,08
. 0,80 0,60 0,35 0,25 0,20
При уловлюванні твердих продук-тов згоряння в батарейних циклонах БЦУ при швидкості газів 5 м / с сте-пень уловлювання становить 75- 80%, а за змістом ванадію - 65-70% при гідравлічному опору-тивления апарату 1,2 кПа. При цьому температуру газу, щоб уникнути кон-денсаціі парів сірчаної кислоти реко-мендується підтримувати на рівні 180-200 ° С.
Для цього при низьких температу-рах відхідних газів золоуловители доводиться розташовувати між горя-чими і холодними кубами воздухопо-догрівачі. На золоуловлювачах типу БЦ при швидкості газів 2,5-3 м / с ступінь очищення твердих продуктів згоряння падає до 50-60%, а по оксиду ванадію - до 15-30%, що слід визнати недостатнім.
Збільшення ефективності цент-робежного пиловловлювання можна досягти за рахунок рівномірного зрошена-ня стінок циклонного золоуловіте-ля плівкою рідини, яка пре-перешкоджає вторинному уносу частинок пилу. При товщині плівки, більшою поперечного розміру частки, робота відриву частинки значно превос-ходить роботу, необхідну для її по-навантаженого в шар рідини. Такі зо-лоуловітелі називають скруббе-рами.
Конструктивно скруббер МС-ВТІ (рис. 10.4, а) складається з зварного вер-тікального циліндра з товщиною сте-нок 5-6 мм з конічним днищем, вхідного патрубка, зрошувальної сі-стеми і гідравлічного затвора для видалення уловленной золи. Вхідний патрубок приварюється до корпусу тангенциально до внутрішньої поверх-ності і має ухил у бік корпу-са 10 °. Внутрішні поверхні кор-Пусан і конічного днища футеруют-ся кислотоупорной і зносостійкої плиткою з керамічного мате-ріалу.
Внутрішня поверхня корпусу апарату безперервно зрошується з сопел, встановлених по колу на відстані 500 мм один від одного. Струмені води з сопел спрямовані в бік обертання газів тангенціаль-но до внутрішньої футерованной поверх-ності корпусу. Діаметр апарату оп-чати, приймаючи швидкість димо-вих газів у вільному перетині скруб-бера 4-5 м / с. Висота зрошуваною ча-сти від сопел до осі вхідного патрубка повинна становити три-чотири діа-метра скруббера.
Витрата води на зрошення, кг / с, знаходиться зі співвідношення
де D - внутрішній діаметр апарати-та, м, при цьому забезпечується тол-щина плівки на стінках скруббера не менше 0,3 мм. Ступінь уловлювання в найпростіших скрубберах 0,82-0,90 при гідравлічному опорі 300-400 Па для діаметрів циклонів 0,6-1,7 м.
У зв'язку з невисоким ступенем Улав-ливания скрубери отримали примі-ня в енергоустановках в комбіна-ції з попередньо включений коагулятором Вентурі або в якості попередньо включений елементів перед Електрофіль-трам.
Р
а - відцентровий скрубер: 1 - вхідний патру-пліч; 2 - корпус скруббера; 3 - підведення зрошую-щей води; 4 - бункер; 5 - гідрозатвор; 6 - ви-хід очищеного газу; б - швидкісний золоулові-тель з трубою Вентурі: 1 - вхід запиленого га через; 2 - вихід очищеного газу; 3 - подача рас-запилювання води через форсунки; 4, 5, 6 - конфузор, горловина, дифузор труби Вентурі; 7 - корпус краплевловлювача (мокрого скрубера); 8 - сопла, що зрошують стінки скруббера; 9 - еоло-вої бункер; 10 - гідрозатвор; 11 - видалення пульпи в канал гидрозолоудаления.
На рис. 10.4 представлена принци-Пиальная схема установки скруббера з попередньо включений коагулятором Вен-тури (газопромивачі МС-ВТІ). Тру-ба Вентурі складається з короткого диф-фузора з кутом розкриття 60 °, гір-Ловін і довгого Діффі-зазору з кутом розкриття 12 °. У конфузорі труби Вентурі про-виходить збільшення швидкості газів з 20 до 50-70 м / с. При взаємодії води, яка подається через форсунки, рас-покладені в конфузорі, відбувається дроблення крапель при їх взаємодії з що швидко пилогазовим потоком. Далі в дифузорі відбувається взаємодія ча-стіц золи і крапель води (коагуляція). Більш великі краплі води поглинають дрібні частинки золи, що забезпечує їхню кращу уловлювання в центро-бажаних скруббере. Потік тангенці-ально вводиться в скрубер, стінки якого зрошуються водою і коагулят-рова частки ефективно видалити-ються в Золов бункер. Ступінь Улав-ливания таких золоуловителей 0,92- 0,97. Дані для вибору таких золо-уловлювачів представлені в табл. 10.3. основні характеристики наведено в табл. 10.4.
Таблиця 10.3. Типорозміри золоуловітеля МС-ВТІ
Перетин горловини труби Вентурі, м 2
* Опір золоуловителей 800-900 Па; швидкість продуктів згоряння на вході в скрубер-каплеуловитель 20 м / с.
Для золоуловителей з трубою Вен-тури для параметра золоулавліванія отримано наступне емпіричне со-відношення:
т. е. параметр золоулавліванія визна-виділяється в основному твором питомої витрати води (на 1 м 3 очи-щаемого газу) (на швидкість газу в горловині труби Вентурі незави-Сімо від фракційного складу. Звичайні-но = 60 м / с (50 -70 м / с), = 0,15 кг / м 3 (0,12-0,20 кг / м 3). Раз-заходів скруббера (краплевловлювача) оп-ределяются при швидкості = 5 м / с, швидкість газів при вході в каплеуло-ник приймається = 20 м / с.
Мокрі золоуловители рекомен-дується застосовувати при сірчистості палива не більше 0,3% * кг / МДж для котлів паропродуктивністю до 670 т / год.
^ Розрахунок золоуловителей подібного типу ведеться в наступній послідовно-ності:
Визначають типорозмір каплеуло-ставника за виразом (10.11), причому приймають швидкість газів в його се-ченіі = 5 м / с і їх число на котел z; підбирають типорозмір апарату;
Залежно від необхідної сте-пені проскока р за формулою (10.5) або рис. 10.1 знаходять параметр П. Вибирають і таким чином, щоб отримати це значення П за формулою (10.15);
Підставляючи в формулу (10.11) най-денное значення, визначають се-чення горловини труби Вентурі;
Загальна гідравлічне опираючись-ня, Па, знаходять за формулою
(10.16)
де - щільність газу перед золо-уловлювачем, кг / м 3; - швидкість газу при вході в каплеуловитель (= 20 м / с).