Основы современной малой энергетики
Техническое обеспечение снижения загрязнения атмосферного воздуха
Снижение золошлаковых выбросов
Применительно к золопылевым выбросам ТЭО охрана атмосферного воздуха достигается путем установки золоулавливающих устройств (сухих или мокрых) на выходе дымовых газов из котлоагрегата перед дымососами и пылеулавливающих – в системе пылеприготовления ТЭО. Одним из эффективных золоулавливающих устройств является электрофильтр. Электрофильтр (рис. 3.1) состоит из металлического или железобетонного корпуса с размещенными внутри него осадительными электродами. К электродам подается постоянный ток высокого напряжения.
Обычно на коронирующие электроды подается отрицательное напряжение, так как образующиеся при коронном разряде отрицательные ионы обладают большей подвижностью по сравнению с положительными, а корона, возникающая на отрицательном электроде, устойчивее, чем на положительном. При достаточно высоком напряжении между электродами фильтра возникает коронный разряд и межэлектродное пространство заполняется ионами газа в основном отрицательного знака.
Рис. 3.1. Схема конструкций электрофильтра
Поступающий в электрофильтр запыленный газ (рис. 3.2) проходит с небольшой скоростью (1,5-3 м/с) между электродами, и частицы золы или пыли, встречая на своем пути ионы, адсорбируют их, приобретают электрический заряд и под действием электрического поля движутся к осадительным электродам.
Рис. 3.2. Трехпольный двухсекционный электрофильтр типа ЭГА
На рисунке обозначено: 1 – штуцер входа запыленного газа; 2 – штуцер выхода очищенного газа; 3 – газораспределительная решетка; 4 – клеммы подвода тока высокого напряжения; 5,6 – коронирующий и осадительный электроды; 7,8 – механизмы встряхивания, соответственно, коронирующих и осадительных электродов; 9 – корпус; 10 – бункер; 11 – перегородка для уменьшения перетока газа; 12 – подъемная шахта; 13 – объемные газораспределительные элементы; 14 – конфузорный отвод газов; 15 – смотровые люки.
По способам удаления осаждающихся на электродах частиц, различают сухие и мокрые электрофильтры. В сухих электрофильтрах осевшие на электродах частицы удаляются с помощью механизмов встряхивания и под действием сил тяжести осыпаются в бункер. В мокрых электрофильтрах частицы с электродов смываются водой или другой жидкостью (например, маслом).
Электрофильтры имеют КПД более 98 % при улавливании частиц любого размера, кроме самых мелких.
Однако по ряду причин в реальных условиях ТЭО КПД электрофильтров редко превышает 96–97 %, что приводит к увеличению степени выброса золы в атмосферу в 20–30 раз больше против контрольного выброса при КПД равном 99,9 %. При этом в атмосферу выбрасываются наиболее мелкие частицы золы (ф < 2–4 мкм), долго не оседающие и далеко (на десятки км) разносящиеся ветром. Высокую степень золоулавливания (до 97 %) имеют мокрые скрубберы (рис. 3.3) с насадкой Вентури.
Рис. 3.3. Схема конструкции мокрого скруббера:
1 – труба-распылитель; 2 – форсунка; 3 – циклон-каплеуловитель
Запыленный поток газов подается в насадку Вентури, куда впрыскивается через форсунки вода под высоким давлением. Вследствие дробления капель воды в насадке создается объемный, весьма мелкозернистый фильтр, зернами которого являются капельки воды. В процессе движения по конфузору дисперсность воды очень сильно возрастает, что приводит к увеличению контакта между запыленным газом и водой. После снижения скорости газов в диффузоре происходит быстрое укрупнение капель воды до размеров, при которых они легко выделяются из потока вместе с захваченными частицами пыли в обычных инерционных аппаратах; КПД мокрых скрубберов достигает 97 %.
На мокрую очистку расходуется больше энергии, а также воды. При этом в случае сжигания высокосернистых топлив вода в скруббере, растворяя диоксид серы, становится коррозионно агрессивной из-за ее кислой реакции (рН < 7). Очищенный газ имеет высокую влажность.
Наибольшая степень очистки газов достигается при комбинировании электрофильтров и мокрых золоуловителей.