Файл: Природа ВЕЧЕРНИКИ.doc

1.2.2.2 Мокрые золоуловители

Простейшим типом мокрого золоуловителя является центробежный скруббер (рис. 3,а), у которого по стенке стекает пленка воды. Поэтому отсепарированная за счет инерционных сил зола лучше отводится из скруббера в бункер и снижается вторичный унос золы со стенок газовым потоком. Скрубберы имеют степень улавливания золы 0,82-0,90.

Более высокую степень улавливания можно получить при применении устройств с предварительным увлажнением золы. Наибольшее распространение в настоящее время получили мокрые золоуловители с предварительно включенным коагулятором в форме трубы Вентури. На рис. 3,б показана схема с коагулятором в форме трубы Вентури. В поток газов на входе в трубу Вентури через специальные форсунки вводится вода. В конфузоре трубы Вентури происходит разгон пылегазового потока до скорости 50-70 м/с, в горловине происходит дробление капель воды при взаимодействии с быстро движущимся потоком, а в диффузоре происходит торможение пылегазового потока и столкновение частиц золы с каплями воды. После трубы Вентури поток тангенциально вводится в скруббер, стенки которого орошаются водой, и коагулированные частицы удаляются в бункер.

Захват мелких частиц золы более крупными каплями воды происходит по следующим причинам:

частицы золы двигаются в трубе Вентури практически со скоростью газов, а крупные капли воды не успевают разогнаться до скорости потока. За счет разности скоростей происходит столкновения частиц золы и капель воды;

мелкие частицы золы участвуют в турбулентных пульсациях и сталкиваются с каплями воды практически не участвующими в турбулентных пульсациях.

Рис. 3. 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.

Параметр золоулавливания для мокрых золоуловителей с коагулятором в форме трубы Вентури определяется по формуле:

, (13)

где - удельный расход орошающей жидкости, кг/м;- скорость газов в горловине трубы Вентури, м/с. Обычнопринимается в пределах 0,12-0,20 кг/м, а-50-70 м/с. Таким образом, эффективность работы мокрых золоуловителей с предвключенной трубой Вентури зависит от удельного расхода орошающей жидкости и от скорости газов в горловине. Это единственны вид золоуловителей, в котором эффективность очистки не зависит от размера частиц. В первом приближении можно принять, что все частицы от крупных до мелких улавливаются одинаково, и их дисперсный состав не учитывать.

Из формулы (13) следует, что эффективность очистки можно повысить, увеличивая расход орошающей жидкости сверх рекомендованных пределов. Однако при этом возрастет гидравлическое сопротивление золоуловителя, а также необходимо, чтобы для температуры очищенных газов выполнялось условие:

+21, (14)

где - температура точки росы водяных паров,С.

Увеличение скорости газов в горловины трубы Вентури также приводит к росту гидравлического сопротивления золоуловителя. При рекомендованных величинах игидравлическое сопротивление аппарата обычно лежит в пределах 800 –1100 Па.

Мокрые золоуловители с предвключенным коагулятором в форме трубы Вентури могут иметь степень улавливания золы 0,95-0,97 и применяются на котлах с паропроизводительностью до 670 т/ч. Не рекомендуется применять мокрые золоуловители для топлив, содержащих в составе золы более 15-20 % СаО и при приведенной сернистости топлива выше 0,3%/МДж. Жесткость орошающей воды не должна превышать 15 мг-экв/л.

1.2.2.3. Электрофильтры

В качестве золоуловителей на ТЭС наиболее широкое применение нашли электрофильтры, так как они позволяют очистить газы от золы с эффективностью 0,99 –0,998 при гидравлическом сопротивлении не более 200 Па. Капитальные затраты на сооружение электрофильтров высоки, так как эти аппараты металлоемки, занимают большую площадь, снабжаются специальными повысительно-выпрямительными агрегатами электропитания.

Сущность процесса электрической очистки газа заключается в следующем. В электрофильтрах запыленный газ движется в каналах, образованных осадительными электродами, между которыми расположены через определенное расстояние коронирующие электроды. К коронирующим электродам подводится постоянный ток высокого напряжения (как правило, отрицательный), а осадительные электроды заземлены. При определенной напряженности электрического поля происходит ионизация дымовых газов, сопровождающаяся возникновением коронного разряда, который на весь межэлекродный промежуток не распространяется и затухает по мере уменьшения напряженности электрического поля в направлении осадительного электрода. Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне короны, под действием сил электрического поля движутся к разноименным электродам, вследствие чего в межэлетродном пространстве возникает электрический ток, называемый током короны. Частицы золы, адсорбируя ионы, приобретают электрический заряд и под действием электрического поля двигаются к электродам, осаждаясь на них. Основное количество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных электродов, меньшая их часть попадает на коронирующие электроды. Через определенные промежутки времени с помощью ударного механизма происходит встряхивание электродов, и частички золы под действием силы тяжести падают в бункер.

Коронный разряд возникает при достижении определенной напряженности электрического поля, называемой критической. С увеличением напряженности выше критической ток короны увеличивается, и эффективность улавливания золы возрастает. Однако при дальнейшем росте напряженности электрического поля произойдет пробой межэлектродного пространства искровым или дуговым электрическим зарядом. Таким образом, для электрической очистки дымовых газов необходимо выполнение условия

ЕЕ Е, (15)

где Е, Е- критическая и пробойная напряженность электрического поля.

С целью снижения капитальных затрат и повышения эффективности золоулавливания конструкции электрофильтров непрерывно совершенствуются. До 1980 г. набольшее распространение имели электрофильтры серии УГ (унифицированные горизонтальные), за тем стали применяться электрофильтры серии ЭГА, ЭГБ и ЭГВ (электрофильтр горизонтальный, модификаций А, Б и В). Технические характеристики указанных типов электрофильтров приведены в табл. 2 [3]. Как видно из табл. 2, основное отличие этих аппаратов заключается в постепенном увеличении межэлектродного расстояния, что существенно снижает металлоемкость электрофильтров.

На рис. 4. представлен электрофильтр марки ЭГА, получившей наибольшее распространение в России. Дымовые газы после распределительной решетки поступают в коридоры, образованные вертикально висящими широкополосными осадительными электродами. Осадительные и коронирующие электроды объединяются по ходу движения газов в поля длиной от 2,56 до 5,12 м. В зависимости от требуемой степени очистки газов количество полей может составлять от 2 до 5. Увеличение числа полей повышает степень улавливания золы, однако это приводит к возрастанию расхода металла, габаритов и стоимости электрофильтра. Осадительные электроды набираются из стандартных элементов шириной 640 мм. Число элементов может изменяться от 4 до 8. В настоящее время наибольшее распространение получили осадительные электроды открытого профиля. В качестве коронирующих электродов ранее применялась проволока малого диаметра (3-5 мм) круглого или штыкового профиля. Сейчас применяются коронирующие электроды с фиксированными точками разряда, представляющие собой колючую проволоку или тонкостенные элементы с выштампованными через определенные промежутки иглами.

Таблица 2. Технические характеристики электрофильтров

Рис. 4. Электрофильтр (изображен трехпольный двухсекционный электрофильтра ЭГА)

1—вход запыленного газа;2—выход очищенного газа; 3—газораспределительная решетка; 4 подвод тока высокого напряжения; 5—коронирующий электрод; 6 —осадительный электрод;7- встряхивающий механизм коронирующих электродов; 8 —встряхивающий механизм осадительных электродов; 9 —корпус; 10 —бункер; 11 — перегородки для уменьшения перетоков газа через бункер; 12—подъемная шахта; 13 —газораспределительные объемные элементы МЭИ; 14—конфузорный отвод дымовых газов; 15 —смотровые люки в бункерах

В обозначении электрофильтра марки ЭГА указываются следующие основные характеристики: количество параллельных секций; количество газовых проходов между осадительными электродами; высота электродов; количество элементов в осадительном электроде; число полей. Так, электрофильтр ЭГА 2-56-12-6-4 обозначает: электрофильтр горизонтальный модификации А, с двумя параллельными секциями, с 56 газовыми проходами, с высотой электродов равной 12 м, с шестью элементами в осадительном электроде и четырьмя последовательно установленными полями.

Корпус электрофильтра выполняется металлическим. Под каждым полем электрофильтра установлен бункер для сбора уловленной золы. Подвод электрического тока высокого напряжения к электрофильтру (60-80 кВ) осуществляется агрегатами питания. Агрегат питания состоит из регулятора напряжения, повысительного трансформатора и выпрямителя. Для обеспечения оптимального режима питания напряжение на электродах должно поддерживаться на максимально высоком уровне, но ниже пробивного. Процесс регулирования напряжения на электродах электрофильтра автоматизирован. Для регулирования выходного тока и напряжения используются магнитные усилители и тиристоры. Агрегаты питания оснащаются полупроводниковыми выпрямителями.

Преобразуем выражение (6)

П ==, (16)

где - удельная поверхность осаждения.

Таким образом, параметр золоулавливания и степень улавливания золы определяются двумя факторами: скоростью дрейфа и удельной поверхностью осаждения. Увеличивая , можно получить высокую степень улавливания золы, однако это связано с увеличением габаритов электрофильтра и увеличением его стоимости.