Характеристики летучей золы. Основы теории золоулавливания
Зависимость проскока (степени уноса e) золы
через золоуловитель от параметра П Таблица 3
| Параметр П | Параметр П | |||||||||
| ,0 | ,1 | ,2 | ,3 | ,4 | ,5 | ,6 | ,7 | ,8 | ,9 | |
| 0, | 1,0000 | 0,9048 | 0,8187 | 0,7408 | 0,6703 | 0,6065 | 0,5488 | 0,4966 | 0,4493 | 0,4066 |
| 1, | 0,3679 | ,3329 | ,3012 | ,2725 | ,2466 | ,2231 | ,2019 | ,1827 | ,1653 | ,1496 |
| 2, | ,1353 | ,1225 | ,1100 | ,1003 | ,0907 | ,0821 | ,0743 | ,0672 | ,0608 | ,0550 |
| 3, | ,0498 | ,0450 | ,0407 | ,0369 | ,0334 | ,0302 | ,0273 | ,0247 | ,0224 | ,0202 |
| 4, | ,0183 | ,0166 | ,0150 | ,0136 | ,0123 | ,0111 | ,0100 | ,00910 | ,00823 | ,00745 |
| 5, | ,00674 | ,00610 | ,00552 | ,00500 | ,00452 | ,00409 | ,00370 | ,00335 | ,00303 | ,00274 |
| 6, | ,00248 | ,00224 | ,00203 | ,00184 | ,00166 | ,00150 | ,00136 | ,00123 | ,00111 | ,00100 |
| 7, | ,00091 | ,00082 | ,00075 | ,00068 | ,00061 | ,00055 | ,00050 | ,00045 | ,00041 | ,00037 |
| 8, | ,00033 | ,00030 | ,00027 | ,00025 | ,00022 | ,00020 | ,00018 | ,00017 | ,00015 | ,00014 |
| 9, | ,00012 | ,00011 | ,00010 | ,00009 | ,00008 | ,00007 | ,00006 | ,00006 | ,00005 | ,00004 |
Другим предельным случаем является случай, когда частицы не пульсируют в потоке и каждая движется по соответствующим линиям тока. Это имеет место, если поток движется ламинарно или частицы настолько крупны, что практически не участвуют в пульсациях потока. Последнее имеет место при размерах частиц, имеющих d2>>30 мкм. В этом случае даже при турбулентном потоке газов частицы практически не пульсируют.
В этом случае
e=1-П; h=П
На рис.3 представлены кривые изменения степени улавливания при росте П. Из рисунка видно, что улавливание крупных частиц золы (отсутствие пульсаций) идет более интенсивно и полностью заканчивается при П=1. Для мелких частиц (турбулентная пульсация) улавливание идет менее интенсивно и полная очистка газов от золовых частиц происходит при П=µ.
Во всех случаях степень улавливания возрастает с ростом параметра золоулавливания П. Как следует из выражения, определяющего П, параметр золоулавливания возрастает с увеличением скорости дрейфа, поверхности осаждения и уменьшается с увеличением расхода очищаемого газа.
Если ввести понятие удельной площади поверхности осаждения на 1 м3/с очищаемого газа:
f=A/V,
тогда параметру золоулавливания можно придать следующий вид, используемый при расчете электрофильтров:
П=J×f.
Заменив секундный объем газов выражением
V=u×Fr,
где u - скорость газа в сечении золоуловителя, м/с;
Fr - площадь поперечного сечения для прохода газа, м2,
параметр золоулавливания можно представить в виде произведения двух безразмерных параметров:
П=ФК,
где Ф=А/Fr - геометрический параметр (параметр формы) золоуловителя, представляющий собой отношение поверхности осаждения к поперечному сечению для прохода газов;
К=J/u - кинематический параметр, являющийся отношением скорости дрейфа частиц золы на поверхность осаждения к средней скорости потока газов в золоуловителе.
Степень улавливания золоуловителя оказывается тем выше, чем больше произведение этих параметров. При этом следует иметь в виду, что кинематический параметр определяется характером сил, действующих па частицу, размерами частиц, физическими свойствами частиц и газов и аэродинамическими характеристиками потока.
Приведенные выше общие соотношения для степени улавливания в золоуловителях выведены при следующих условиях:
· каждая частица золы, достигнув осаждающей поверхности, не может возвратиться обратно в поток (отсутствует вторичный унос);
· все частицы имеют одинаковую скорость осаждения (дрейфа);
· распределение скоростей газа по сечению потока является равномерным.
Теоретических формул, которые бы полностью учитывали все перечисленные допущения, не существует, поэтому при реальных расчетах золоуловителей приходится вводить эмпирические поправки, особенно это относится ко вторичному уносу.
Расчет батарейного циклона
Расчет батарейного циклона рекомендуется проводить в следующей последовательности.
1. Определяется расход газов, м3/с, при котором обеспечиваются оптимальные условия работы циклонного элемента, по формуле
,
где wОПТ – оптимальная скорость потока в элементе, м/с (табл.4);
D – внутренний диаметр элемента, м.
Мокрые золоуловители
| Рис.8. Пылеуловитель ротационного типа: 1 - вентиляторное колесо; 2 - кожух; 3 - пылеприемное отверстие; 4 - выхлопной патрубок |
Простейшим типом мокрого золоуловителя является центробежный скруббер (рис.9, а). Главным отличием его от сухого инерционного золоуловителя является наличие на внутренней стенке стекающей пленки воды. Отсепарированная за счет центробежных сил зола лучше отводится из скруббера в бункер, при этом уменьшается вторичный захват зольных частиц со стенки газовым потоком. Характер зависимостей описывается такими же теоретическими формулами, как и для сухих инерционных золоуловителей.
Золоуловитель тина МП-ВТИ (мокропрутковый конструкции Всесоюзного теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского) во входном патрубке 1 (рис.9, а) имеет шахматный пучок горизонтальных прутков диаметром 20 мм. Прутковые решетки орошаются водой, распыливаемой механическими форсунками, установленными но ходу очищаемых газов перед решетками. Улавливание золы в аппарате МП-ВТИ проходит две ступени: на орошаемых решетках за счет осаждения частиц золы и на внутренней орошаемой поверхности скруббера. Эффективность золоулавливания составляет 88...90%.
Недостатками золоуловителей МП-ВТИ кроме низкой эффективности золоулавливания являются следующие:
· возникновение отложений золы в прутковых пучках, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления и снижению нагрузки котла;
· повышенный расход воды для обеспечения нормального функционирования золоуловителя.
Уральским отделением Союзтехэнерго совместно с ВТИ разработаны и внедрены на многих электростанциях более эффективные мокрые золоуловители с коагуляторами Вентури (рис.9, б). Основными достоинствами этих аппаратов являются стабильная степень очистки газов от золы, составляющая 94...96% при умеренном аэродинамическом сопротивлении (1100 -1300 Па), относительно небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, а также возможность работы на оборотной воде. Попытки осуществить питание аппаратов типа МП-ВТИ оборотной осветленной водой с золоотвала, чтобы избежать ее сброса в водоемы общего пользования, приводили к образованию в прутковых пучках трудноудаляемых минеральных отложений, серьезно нарушающих работу золоуловителя. При этом наблюдалось:
· падение степени очистки газов;
· возрастание аэродинамического сопротивления;
· появление интенсивного брызгоуноса.
Коагуляторы Вентури могут устанавливаться как вертикально, так и горизонтально с небольшим уклоном.
Принцип работы мокрого золоуловителя с коагулятором Вентури заключается в следующем, рис.9, б. В конфузор 3 коагулятора через форсунки подается орошающая вода, которая дополнительно диспергируется (распыляется) скоростным газовым потоком на мелкие капли. Летучая зола при 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.9. 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...7 до 50...70 м/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.
Размер капель тем меньше, чем больше скорость газа в горловине. Средний диаметр капель dК, м, можно определить
,
где ur - скорость газа в горловине, м/с.
Захват частиц золы каплями может происходить по двум причинам:
· быстро несущиеся со скоростью газов частицы золы попадают в капли, которые еще не успели разогнаться потоком газа. Тогда они попадают в каплю за счет разности скоростей (ur- uК), где uК - скорость движения капли;
· за счет турбулентных пульсаций частиц золы, которые попадают в практически мало пульсирующие капли.
Если принять за основу коагуляции второй механизм, то параметр золоулавливания для трубы Вентури определяется из выражения
,
где eТ - степень турбулентных пульсаций, определяемая как отношение скорости дрейфа к скорости газа в горловине;
qЖ - удельный расход орошающей жидкое на 1 м3 очищаемого газа, л/м3;
L - расстояние между горловиной трубы и скруббером.
В отличие от других золоуловителей для мокрых золоуловителей с коагулятором Вентури в формулу ( ) для расчета параметра золоулавливания не входит диаметр частиц d. В первом приближении можно принять, что все частицы от мелких до крупных улавливаются одинаково, и их дисперсный состав не учитывать.
В отечественной практике применение получили два тина мокрых золоуловителей с коагулятором Вентури: МВ-УО ОРГРЭС и МС-ВТИ. Первый тип золоуловителя выполняется с вертикальным и горизонтальным расположением коагулятора Вентури круглого сечения, второй только с горизонтальным расположением трубы прямоугольного сечения.
Основные характеристики золоуловителя МС-ВТИ представлены в табл.5.
Типоразмеры золоуловителей МС-ВТИ Таблица 5
| Каплеуловитель | Горловина трубы Вентури | ||||
| Диаметр, м | Высота, м | Активная площадь сечения, м2 | Сечение входного патрубка, м2 | Размеры, м | Площадь сечения, м2 |
| 2,8 | 9,66 | 5,72 | 1,37 | 0,39´1,17 | 0,455 |
| 10,32 | 6,6 | 1,67 | 0,43´1,23 | 0,53 | |
| 3,2 | 10,98 | 7,54 | 1,95 | 0,48´1,4 | 0,644 |
| 3,6 | 12,2 | 9,62 | 2,41 | 0,45´1,8 | 0,81 |
| 13,61 | 11,93 | 0,50´2 | |||
| 4,5 | 15,25 | 15,2 | 3,88 | 0,57´2,28 | 1,3 |
Расчет золоуловителей подобного типа ведется в следующей последовательности.
1. Определяется диаметр каплеуловителя, м, причем скорость газов в его сечении принимается в среднем w=5 м/с:
,
где Q - общий расход газа м3/с.
Затем по табл. 5 подбирают типоразмер аппарата.
2. В зависимости от принятой степени проскока e находят по табл. 3 параметр золоулавливания П и выбирают qЖ и ur, таким образом, чтобы соблюдалось равенство
.
Обычно ur=50...70 м/с, qЖ=0,12...0,2 кг\м3.
3. Определяют площадь сечения горловины Вентури по выражению
.
По табл.5 подбирают сечение горловины и корректируют соответственно действительную скорость газов.
По выражению уточняют значение П и, затем, по табл.3 степень проскока e.
4. Общее гидравлическое сопротивление коагулятора Вентури и каплеуловителя, Па, рассчитывается по формуле:
,
где r - плотность газа перед золоуловителем, кг/м3;
uВХ - скорость газа при входе в каплеуловитель, равная
.
Обычно uВХ=20 м/с.
5. Конечная допустимая температура очищенных газов, ОС, принимается исходя из известной точки росы водяных паров t’’Р из соотношения:
t³ t’’Р +21.
Не рекомендуется применять мокрые золоуловители для топлив, содержащих в составе золы более 15...20% оксида кальция СаО. Приведенная сернистость топлива должна быть не более 0,3 %×кг/МДж. Жесткость орошаемой воды не должна превышать 15 мг-экв/л.
В соответствии с п.5 температуру газов за мокрым золоуловителем следует поддерживать не менее чем на 21 ОС выше точки росы для предотвращения коррозии газоходов.
Обязательным условием нормальной работы мокрого золоуловителя является предотвращение отложений в его орошающих устройствах. Чтобы обеспечить это условие, прежде всего необходимо очистить орошающую воду от механических примесей, для чего применяются гравийные фильтры.
Основной причиной возникновения отложений является кристаллизация солей кальция из пересыщенной ими орошающей воды или пульпы, а также недостаточное по различным обстоятельствам орошение каких-либо участков стенок золоуловителя. Орошающая вода не должна быть пересыщена сернокислым кальцием (СаSO4), что можно достигнуть, например, добавкой к оборотной воде некоторого количества свежей воды.
При проектировании мокрых золоуловителей следует учитывать, что SO2 и SO3 содержащиеся в дымовых газах, частично растворяются в пульпе. При этом если диоксид серы улавливается в мокром золоуловителе до 25%, то триоксид серы до 85%. В результате рН пульпы снижается до 3,5 и требуется защита стенок золоуловителя от коррозии. Улавливание SO3 приводит также к изменению точки росы дымовых газов.
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.10. 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.10), 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).
| Рис.11. Электрофильтр типа УГ: 1 - корпус; 2 - электрод осадительный; 3 - электрод коронирующий; 4 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 5 - механизм встряхивания осадительных электродов; 6 - газораспределительная решетка; 7 - бункер для золы; 8 - изолятор |
Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне короны, под действием сил электрического поля движутся к разноименным электродам, вследствие чего в электродном промежутке возникает электрический ток, который и представляет ток короны. Частицы золы из-за адсорбции на их поверхности ионов приобретают в межэлектродном промежутке электрический заряд и под влиянием сил электрического поля движутся к электродам, осаждаясь на них. Основное количество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных электродов, меньшая их часть попадает на коронирующие электроды. По мере накопления на электродах осажденные частицы удаляются встряхиванием или промывкой электродов.
Процесс электрогазоочистки можно разделить на следующие стадии:
· зарядка взвешенных в газе частиц;
· движение заряженных частиц к электродам;
· осаждение частиц на электродах;
· удаление этих частиц с электродов.
Коронный разряд возникает при достижении определенной напряженности и электрического ноля, называемой критической или начальной, которая, например, для воздуха при атмосферном давлении н температуре 20 ОС составляет около 15 кВ/см. При дальнейшем повышении напряженности нарушается электрическая прочность газового промежутка между электродами, наступает искровой или дуговой электрический разряд.
К коронирующим электродам подводится отрицательный заряд, так как подвижность отрицательных ионов выше положительных. Кроме того, при отрицательной короне удается поддержать более высокое напряжение без искрового пробоя между электродами.
Рабочая часть электрофильтра, в которой существует электрическое поле, называется активной зоной. Она разделена на несколько электрических полей, через которые очищаемый газ проходит последовательно. Электрофильтры бывают однопольными и многопольными.
На большинстве электростанций, оснащенных электрофильтрами, применены аппараты тина УГ (унифицированный горизонтальный). Запыленные газы после газораспределительной решетки 6 (рис.11) поступают в коридоры, образованные вертикально висящими широкополосными осадительными электродами С-образной формы. Коронирующие электроды представляют собой профильные ленточные элементы с штампованными иглами, укрепленные в специальной рамке. Для удаления осевшей на электродах золы предусмотрены встряхивающие устройства в виде молотков, ударяющих по наковальням электродов. Осевшая зола попадает в бункера и затем через гидравлические затворы направляется в систему ГЗУ. Расчетная температура газов до 250 ОС.
Электрические поля имеют самостоятельное питание и систему встряхивания. На рис.11 показан трехпольный электрофильтр типа УГ. В первом поле оседает наибольшее количество золы, в последнем - минимальное.
Важным условием, определяющим эффективность работы электрофильтра, является агрегат электрического питания. Каждый агрегат обслуживает одно поле (или половину поля), состоит из трех узлов:
· повысительно-выпрямительного блока с высоковольтным распределительным устройством;
· блока магнитных усилителей;
· дросселей и пульта управления.
Для поддержания напряжения в любой момент работы электрофильтра на грани пробивного, когда обеспечивается наилучшая ионизация газов, применена автоматическая схема регулирования. Электрофильтры серии УГ имеют две разновидности: УГ2 - с высотой электрода 7,5 и активной длиной каждого поля 5 м и УГЗ - с высотой электрода 12,2 и длиной поля 4 м.
Число полей n в каждом электрофильтре может быть три и четыре. Поперечные сечения для прохода газов Fr, м2, для электрофильтров УГ2 имеют следующие значения: 26, 37, 53, 74; для электрофильтров УГЗ: 88, 115, 177, 230, 265. Параметры золоулавливания электрофильтра рассчитываются по выражению
П=J×f,
где J - скорость дрейфа частиц, м/с (скорость движения частиц золы под действием сил осаждения);
f=A/V - удельная площадь поверхности осаждения на 1 м3/с очищаемого газа. Здесь А - площадь поверхности канала золоулавливания, м2; V - расход газа, м3/с.
Степень осаждения определяется двумя факторами - скоростью дрейфа частиц золы J и удельной поверхностью осаждения f . Увеличивая f, можно получить высокую степень улавливания, однако это связано с большими расходами металла и увеличением габаритов электрофильтров.
Скорость дрейфа J, м/с, определяется в основном электрическими характеристиками электрофильтра и пылегазового потока и выражается как:
,
| Рис.12. Влияние удельного сопротивления летучей золы на работу электрофильтра: а - зависимость удельного сопротивления летучей золы при работе электрофильтра от температуры; б - зависимость скорости осаждения от удельного сопротивления пыли; 1 - цементная пыль; 2 - зола уноса котлов |
где e0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м;
e - относительная диэлектрическая проницаемость вещества частицы;
ЕЗ - напряженность электрического поля зарядки, В/м;
ЕОС - напряженность электрического поля осаждения, В/м.
Из приведенного выражения следует, что скорость дрейфа пропорциональна произведению напряженностей полей зарядки и осаждения и диаметру частицы (влияние остальных факторов менее существенно). Однако определить теоретическим путем величины ЕЗ и ЕОС затруднительно, из-за чего расчет но приведенному выражению возможен при наличии опытных данных но электрическим характеристикам.
Основными факторами, определяющими скорость дрейфа, являются электрические свойства пылегазового потока и в первую очередь электрическое сопротивление золы. На рис.12, а показана зависимость удельного сопротивления летучей золы r, 0м×м, при работе электрофильтра от температуры. Максимум электрического сопротивления золы соответствует температуре 100...130 ОС. Наибольшее r имеет зола углей с малым содержанием горючих в уносе, низким содержанием серы и влаги в топливе. К углям, зола которых имеет наиболее высокое электрическое сопротивление, относятся экибастузский и кузнецкий каменные угли. На рис.12, б показано изменение скорости дрейфа J от удельного сопротивления r. В области r=108...109 0м×м происходит резкое падение скорости дрейфа.
Анализ работы электрофильтров на ТЭС показал, что основная причина менее эффективной очистки заключается в высоком удельном электрическом сопротивлении (УЭС) r слоя золы, образующемся на осадительных электродах электрофильтра. Вследствие высокого УЭС проводимость слоя пыли уменьшается, что приводит к увеличению потенциала поверхности слоя, увеличению падения напряжения в слое при одновременном его уменьшении в газовом промежутке. При увеличении разности потенциалов между поверхностью слоя и заземленным электродом до значения, достаточного для пробоя газов, на некоторых участках поверхности слоя возникают относительно стабильные местные разряды. Это явление, вызывающее образование и выброс в межэлектродное пространство ионов со знаком, обратным знаку ионов, образующихся в основном процессе, принято называть обратной короной. Положительные ионы, образовавшиеся в зоне обратной короны, под действием электрического ноля двигаются к коронирующему электроду, встречают на своем пути частицы золы, заряженные отрицательно, и нейтрализуют их заряды. В результате этого прекращается движение золовых частиц к осадительному электроду и снижается степень очистки газов в электрофильтре. Устойчивая обратная корона характеризуется появлением в слое пыли точек локализованных разрядов голубого цвета.
Высокое УЭС летучей золы обусловлено как параметрами дымовых газов (концентрация серного ангидрида и зависящая от него кислотная точка росы, парциальное давление водяных паров, температура газов и др.), так и химическим составом самой золы, главным образом соотношением в ней алюмосиликатов (Al2O3+SiO2) и щелочных металлов, в первую очередь натрия и лития. При определенной комбинации низких содержании серы, водорода и влаги в угле с низкими концентрациями щелочных металлов в золе при общепринятых в котельной практике температурах уходящих газов 120...150 ОС удельное электрическое сопротивление золы вырастает до 1010...1012 0м×м. При таких параметрах обратная корона возникает и развивается в электрофильтре исключительно быстро.
На степень улавливания золы большое влияние также оказывает равномерность распределения поля скоростей дымовых газов по сечению электрофильтра. С целью создания достаточно равномерного поля скоростей газов на входе в электрофильтр устанавливают газораспределительные решетки.
Современные электрофильтры серии ЭГА - горизонтальные, модификации А, изготавливаются в широком диапазоне типоразмеров при глубокой унификации узлов и деталей. Такие фильтры рассчитаны на максимальную температуру газов до 330 ОС. Электродная система - система, составленная из широкополосных (ширина элемента 40 мм) элементов открытого профиля и рамных коронирующих электродов с игольчатыми элементами. Шаг между одноименными элементами составляет 300 мм. В электрофильтрах по ширине размещается от 10 до 88 газовых проходов. Номинальная высота электродов принимается из ряда 6; 7,5, 9; 12 м.
В связи с повышением мощности энергоблоков потребовалось создание двухъярусного фильтра. Для энергоблоков 800 МВт Березовской ГРЭС-1 разработан и изготовлен на базе серии ЭГА электрофильтр типа ЭГД (горизонтальный, двухъярусный) (рис.13).
Электрофильтры серии УВ (рис.14) - унифицированные вертикальные пластинчатые сухие для очистки газов с температурой до 250 ОС, выпускаются взамен электрофильтров ДВП и ДВПН. Электрофильтры типа УВ имеют одно поле активной длины 7,4 м и разделены по газу на одну - три секции. Осадительные электроды - пластинчатые с нижним молотковым стряхиванием. Коронирующие электроды - рамные с верхним подвесом и молотковым встряхиванием.
Электрофильтры УВ рассчитаны на невысокую запыленность газов и скорость их в активном сечении до 1 м/с.
Расчет электрофильтра для ориентировочного определения его размеров ведется в следующем порядке.
| Рис.13. Электрофильтр типа ЭГД: 1 - подводящие газоходы; 2 - газораспределительная решетка; 3 - коронирующий электрод; 4 - осадительный электрод; 5 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 6 - механизм встряхивания осадительных электродов; 7 - бункер для пересыпки золы из верхнего яруса |
| Рис.14. Электрофильтр УВ |
1. Определяется активное сечение для прохода газов, м2, эктрофильтра:
,
где Z - число параллельно включенных корпусов (рекомендуется устанавливать один-два корпуса на котел, обычно по числу выбранных дымососов);
u - скорость газов в активном сечении, принимается для золы с неблагоприятными характеристиками (r>5×109 0м×м) в пределах 1,3—1,5 м/с, для остальных топлив ((r<5×109 0м×м до 1,8 м/с).
Далее подбирается ближайшее поперечное сечение электрофильтра wД, выбирается высота электрода и уточняется действительная скорость газов для подобранного сечения.
2. Принимается схема газораспределения электрофильтра и оценивается степень заполнения объема m. По заданной степени уноса e определяется степень уноса при равномерном потоке eР, по выражению
.
Степень заполнения m определяется экспериментально на моделях электрофильтра с примыкающими газоходами.
3. По табл.3 определяется по найденной степени уноса при равномерном поле параметр золоулавливания П.
4. Задаваясь скоростью дрейфа J в зависимости от используемого на ТЭС топлива рассчитывается поверхность осаждения
.
При расчете электрофильтров можно принимать для различных топлив следующие скорости дрейфа частиц J м/с:
Кузнецкий СС, экибастузский - 5,5×10-2;
Донецкий промпродукт - 5,5×10-2;
Канско-ачинский - (6...6,5)×10-2;
Донецкий:
ГСШ - 7×10-2;
АШ - (8...9)×10-2;
Подмосковный (10...12)×10-2.
5. Число полей электрофильтра при заданной длине поля определяется по выражению
,
где t - расстояние между одноименными электродами (для электрофильтров УГ t=0,275 м);
l - длина поля.
Выбирается действительное число полей электрофильтра nД. Уточняется действительное значение параметра золоулавливания ПД и соответственно eРД и eД.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Какие свойства золы влияют на ее улавливание в мокрых, инерционных золоуловителях и электрофильтрах?
2. Какая эффективность золоулавливания достигается в золоуловителях различных типов?
3. Принцип работы батарейного циклона.
4. Что, кроме золы, улавливается в мокром золоуловителе?
5. Каковы проблемы работы оборотной системы золоудаления?
6. Особенности конструкции электрофильтра.
7. Объясните принцип улавливания золы в электрофильтре.
8. Что такое обратная корона?
9. Что такое высокоомная зола'?
10. Каковы методы повышения эффективности улавливания высокоомной золы?
11. В чем состоят особенности мазутной золы?
12. Что такое зола (унос)?
13. Назовите плотность летучей золы для большинства углей.
14. Как называются приборы для измерения дисперсного состава?
15. Опишите принцип действия каскадных импакторов.
16. На какие группы по УЭС можно разделить золу?
17. На какие группы по слипаемости делится зола?
18. Назовите формулу проскока золы через золоуловитель.
19. От чего зависит время релаксации?
20. Кратко опишите порядок расчета батарейного циклона.
21. Для улавливания пыли какого размера применяют жалюзийные пылеуловители?
22. Опишите принцип работы ротационного пылеуловителя.
23. Опишите принцип работы вихревых пылеуловителей.
24. Опишите принцип работы мокрого золоуловителя с коагулятором Вентури.
25. Назовите недостатки золоуловителя МП-ВТИ.
26. Назовите две причины захвата частиц золы каплями.
27. Какая основная причина возникновения отложений в орошающих устройствах мокрого золоуловителя?
28. От чего зависит скорость дрейфа частиц?
29. Опишите химические методы кондиционирования.
30. Опишите температурные методы кондиционирования.
31. Какие свойства частиц необходимо знать для того чтобы выбрать тип улавливающих устройств и обеспечить надежную эвакуацию уловленной золы и сажи?
Характеристики летучей золы. Основы теории золоулавливания
Золой при определении характеристики топлива считается остаток, получающийся при прокаливании до постоянной массы навески топлива в присутствии кислорода при температуре 800О С (1073 К).
Фазово-минералогические исследования состава золы различных видов твердого топлива показывают, что основной фазой всех видов золы является стекло. Кристаллическая фаза представлена различными количествами кварца, гематита, магнетика и различными силикатами кальция.
Характеристики золы (уноса), полученной в топках котлов несколько отличаются по физико-химическим свойствам и химическому составу от золы, полученной в лабораторных условиях. Такое отличие определяется температурными условиями и временем сжигания частиц топлива в топке. Где температура значительно выше 800О С. Основными отличительными факторами является шлакование (расплавление) части минеральной составляющей топлива и наличие в золе частиц недогоревшего топлива (механического недожога).
Эффективность работы газоочистных устройств во многом зависит от физико-химических свойств улавливаемой золы и поступающих в золоуловитель дымовых газов. Основными характеристиками золы являются плотность, дисперсный состав, электрическое сопротивление (для электрофильтров), слипаемость.
Плотность частиц летучей золы для большинства углей лежит в пределах 1900…2500 кг/м3. Плотность определяется как отношение массы частиц золы к занимаемому ею объему, включая объемы пор и газовых включений.
Для выбора и расчета золоуловителей большое значение имеет распределение частиц по размерам - дисперсный состав. О частицах судят по размеру наименьшего отверстия сита, через которое частица диаметром d проходит при просеивании. Просеивая золу через ряд сит с различным размером ячеек, получают кривую остатков на сите Rd (рис.1, а).
Ордината кривой (вертикальная ось) показывает количество пыли в процентах, частицы которых больше, чем размер ячейки сита. Можно вместо остатков на сите использовать обратную величину - проход через сито yd, причем
yd=100- Rd.
Наименьший размер отверстий в ситах, принятых в России, составляет 44 мкм, поэтому для определения дисперсного состава фракций меньше этого размера, представляющих наибольшие трудности при золоулавливании, используются другие методы - воздушной сепарации, жидкостной седиментации (всплывание или оседание частиц) и микроскопического анализа.
Расчет степени улавливания обычно ведется для каждой фракции частиц отдельно. Содержание той или иной фракции Фi можно найти из кривой остатков на сите вычитанием остатков па сите на концах заданного изменения диаметров частиц (рис.1, б). При расчете золоуловителей диаметр принимают постоянным, равным среднеарифметическому диаметру на его концах. Так, в диапазоне изменения диаметров от 10 до 20 мкм в расчетах принимают в качестве среднего значения 15 мкм. В табл. 1 приведен фракционный состав золы уноса некоторых топлив.
Фракционный состав золы уноса некоторых топлив, % Таблица 1
| Месторождение, бассейн | Марка топлива | Тип мельницы | Размер частиц*, мкм | ||||||||
| 0…5 2,5 | 5…10 7,5 | 10…20 | 20…30 | 30…40 | 40…60 | 60…80 | 80…100 | >100 | |||
| Донецкий | АШ | ШБМ | |||||||||
| Донецкий | Т | ШБМ | |||||||||
| Кузнецкий | Т | ШБМ | |||||||||
| Кемеровское | Т | ШБМ | |||||||||
| Экибастузский | СС | ШБМ | 8,3 | 6,7 | - | - | - | ||||
| Экибастузский | СС | ШБМ | 9,5 | 15,5 | 7,5 | 9,5 | - | - | - | ||
| Челябинский | Б | ШБМ | 6,5 | 11,5 | |||||||
| Подмосковный | Б | Быстрох. | 16,5 | 10,2 | 8,5 | 6,5 | 1,8 | 2,5 | |||
| Подмосковный | Б | ШБМ | Наши рекомендации |