Расчет котлов и котельных установок

ОБОРУДОВАНИЕ ЗОЛОУЛАВЛИВАНИЯ, ЗОЛО-, ШЛАКОУДАЛЕНИЯ

При сжигании твердых топлив в продуктах сгорания содержится значительное количество золы, выброс которой в ат­мосферу ведет к загрязнению окружающей среды, ухудшает сани­тарно-гигиенические условия жизни человека. 144

Рис. 98.| Электрофильтр

Для снижения выброса золы в атмосферу в газовоздушном тракте предусматривают специальные золоулавливающие устрой­ства, требования к которым по степени улавливания золы по­стоянно ужесточаются. В качестве золоулавливающих устройств применяют системы с циклонами, электрофильтрами, скруббе­рами.

Уловленная зола и шлак, выпадающий в топке, с помощью специальных механизированных удаляющих устройств подаются в систему шлакозолоудаления и транспортируются на значитель­ные расстояния (2—10 км) от ТЭС в специальные котлованы (зо - лоотвалы) естественного или искусственного происхождения. Рассмотрим конструкции и принципы действия наиболее распро­страненных золоулавливающих и шлако-, золоудаляющих устрой­ств.

Электрофильтры представляют собой устройство, содержащее систему электродов 1 и 2 (рис. 98), соединенных с источником постоянного тока высокого напряжения (60—90 кВ). Коронирую - Щие электроды 1 выполнены в виде узких полос с равномерно расположенными на них иглами, изолированы от корпуса и земли и соединены с отрицательным полюсом источника питания. Оса-

Дительные электроды 2 имеют развитую поверхность и располо­жены вокруг коронирующих электродов, причем углубления в оса - дительных электродах расположены против игл коронирующих. Осадительные электроды заземлены.

Электроды размещены внутри металлического сварного кор­пуса 3, являющегося одновременно общим каркасом электро­фильтра, к которому крепят все внутренние элементы. Корони - рующие электроды подвешены к корпусу на изоляторах 4 и про­ходящих внутри них металлических токоподводящих подвесках 5. Осадительные электроды собраны на собственных балках, которые с помощью уголков (карнизов) соединены с балками корпуса в верхней части электрофильтра.

Коронирующие и осадительные электроды выполняют из метал­лических листов толщиной 1,0—1,5 мм и объединяют в секции рам­ной конструкции.

Для равномерного распределения газов, несущих золовые частицы, по секциям на входе в электрофильтр предусмотрены на­правляющие лопатки и распределительная решетка, а выше и ниже электродов по всей их длине установлены поперечные отра­жательные листы. Совокупность этих элементов составляет газо­распределительное устройство 6. Для удаления осевшей пыли с коронирующих электродов их встряхивают специальным уст­ройством 7, но с меньшим динамическим воздействием, чем в си­стеме осадительных электродов.

При подаче напряжения вблизи игл возникает коронный раз­ряд. Образующиеся при разряде положительные ионы быстро достигают поверхности коронирующего электрода, а отрицатель­ные ионы и электроны движутся под действием электрического поля в сторону осадительных электродов. При этом часть электро- нов и отрицательных ионов оседает на поверхности золовых ча­стиц и увлекает их к осадительным электродам. При встряске осадительных электродов осевшая на них зола ссыпается в золо­вые бункера 8.

Длительность удержания частиц на поверхности осадительных электродов зависит от напряжения, и размера частиц. Мелкие ча­стицы золы менее электропроводные и имеющие большую удель­ную поверхность значительно дольше удерживаются на поверх­ности электрофильтров, чем крупные, и степень их улавливания выше. Степень очистки газов, определяемая как процентное от­ношение количества уловленной золы 0уЯ к входному количе­ству 0ВХ для современных конструкций электрофильтров доста­точно высока:

Ч = (GyjGBX) 100 = 98 - г 99,5 %.

Батарейные циклоны работают по инерционному принципу осаждения золы. При закрутке запыленного потока находящиеся в нем твердые частицы более высокой плотности, чем газ, под действием сил инерции продолжают двигаться прямолинейно до 146

Б)

Рис. 99. Схемы циклонов:

А — с тангенциальным подводок потока; б — батарейного; в — с аксиальным подводом потока

Тех пор, пока не достигнут поверхности завихривающего устрой­ства. Если газ отводить из завихривающего устройства через его центральную часть вблизи места ввода запыленного потока, то он будет иметь значительно меньше твердых частиц, чем до входа в устройство.

На рис. 99, а показана схема работы одиночного циклона с тангенциальным подводом потока. Запыленный поток по вход­ному патрубку 1 поступает в корпус 2 циклона. Под действием возникающих при вращении потока центробежных сил частицы золы отжимаются к внутренним стенкам и выпадают в бункера - накопители 3 или непосредственно в золопроводы 4. Очищенный газ отводится из циклона по патрубку 5. С увеличением размера твердых частиц центробежные силы сказываются сильнее и, следовательно, степень очистки возрастает.

Уменьшение диаметра циклона приводит к повышению эф­фективности очистки. Поэтому обычно для очистки дымовых га­зов от золы применяют установку из большого числа циклонов 6 малого диаметра (0,15—0,25 м), собираемых в секции-батареи, объединенные общими подводящими и отводящими газопровода­ми (рис. 99, б). В одном корпусе может устанавливаться до 750 циклонов.

Закрутка потока в циклонах может осуществляться с помощью аксиальных закручивающих лопаток 7 (рис. 99, в).

Батарейные циклоны подвержены сильному золовому износу, особенно, их входные патрубки и участки выходных патрубков первых циклонов, расположенные в газораспределительном ко­робе. По мере изнашивания возрастают присосы, перетечки запы­ленного газа и снижается эффективность работы циклонов.

Степень очистки газов в батарейных циклонах ниже, чем в электрофильтрах и скрубберах, причем большая эффективность достигается для крупных частиц золы. Поэтому батарейные цик­лоны обычно используют в качестве первой ступени очистки.

Скрубберы (рис. 100) или мокрые золоуловители так же как и батарейные циклоны построены по принципу инерционной се­парации. Запыленный газовый поток подводится по тангенциально установленному входному патрубку 1 в нижнюю часть золоуло­вителя цилиндрической формы. Для увеличения степени улавли­вания во входных патрубках располагают смачивающие устрой­ства 7, в которых золовые частицы увлажняются при прохождении, через прутковую решгтку, орошаемую водой, или при распылении воды, подаваемой в газовый поток с помощью распиливающих сопл б, установленных во входном участке труб Вентури перед входными патрубками.

Увлажненная зола частично оседает на орошаемых прутках или на стенках подводящего короба 1, и попадает в бункер 2, а также на внутренних стенках 3 цилиндрического корпуса, к ко­торым она прижимается под действием центробежных сил. Стенки корпуса дополнительно смачиваются водой, подаваемой в верх­нюю часть золоуловителя через систему сопл 4. При стекании. воды происходит смыв осевшей на стенках увлажненной золы. Очищен­ный газовый поток удаляется через верхнюю часть 5 скруббера.

Мокрым золоуловителям свойственно зарастание и забивание золой. Особенно большие золовые отложения наблюдаются на стенках входных патрубков и на прутковых решетках. При их забивании золой резко возрастает сопротивление золоулови - 148

Телей и ухудшается степень очистки га­зов. Степень очистки газов в мокрых золоуловителях достаточно высока, т] = = 90-ь95 % для прутковых золоулови­телей и т) =95^-98 % для золоуловите­лей с трубами Вентури. /

Удаление золы из золоулавливающих устройств или из расположенных под ними сборных бункеров осуществляют разгрузочными устройствами в виде раз­личных конвейеров, аэрожелобов. Зола может падать в каналы золоудаления под действием силы тяжести. Так как на большинстве котлов газовый тракт работает под разрежением, в отводящих Рис. 101. Мигалка золопроводах устанавливают различные

Шлюзовые затворы и клапаны-мигалки, препятствующие про­никновению воздуха в газовый тракт котла.

Клапаны-мигалки (рис. 101) содержат устройство открытия 3 (часто выполняемое в виде полого конуса 1 вершиной вверх), перекрывающее сечение газохода и открывающееся лишь в том случае, когда количество скопившейся на нем золы 2 будет до­статочно, чтобы под действием силы тяжести открылся проход. За­тем клапан-мигалка снова закрывает сечение золопровода и по­ступление воздуха в золопровод снизу прекращается. Обычно устанавливают последовательно несколько мигалок.

Удаление шлака из топки несколько сложнее. В нижней части топки, как правило, предусматривают шлаковые шахты 1, имею­щие ванны 2, заполненные водой (рис. 102). В топках с твер­дым шлакоудалением осыпающийся со стен преимущественно твердый шлак падает в холодную воронку, а затем по ее ска­там в шлаковую шахту 1. При соприкосновении с водой раска­ленный шлак растрескивается и рассыпается. В топках с жидким шлакоудалением стекающий в воду жидкий шлак затвердевает в виде частиц небольших размеров.

Из шлаковой шахты шлак удаляется с помощью механических устройств, представляющих собой винтовые (рис. 102, а) или скребковые конвейеры (рис. 102, б). В шахтах с винтовыми кон­вейерами нижнюю часть ванны 2 выполняют в воде наклонного желоба, в котором расположен вращающийся винтовой конвейер 3. Он приводится во вращение электродвигателем через редуктор. В оконце наклонного желоба имеется окно, через которое транс­портируемый шлак поступает в шлакоотводящий патрубок 4 с расположенной в нем дробилкой 5. Дробилка 5 включается при поступлении больших кусков шлака.

При использовании скребковых конвейеров 3 нижняя часть ванны 2 под приемным окном шахты выполнена горизонтальной с последующим подъемом к выходному окну и шлакоотводящему

Патрубку 4. Конвейер подобно скребковым питателям угля вы­полнен в виде двух цепных передач со скребками, перемещае­мыми вдоль нижней части ванны. После прохождения ванны цеп­ная передача со скребками выходит наружу, ее можно осмотреть. Вода в шлаковую ванну подается непрерывно. Уровень воды такой, что приемное отверстие ванны и топка не сообщаются с окружаю­щей котел средой. Таким способом исключается возможность про­никновения присосов воздуха через шлаковую шахту в топку (создается гидравлический затвор).

Шлак из шлакоотводных патрубков 2 и зола из золоуловите­лей 4 поступают в каналы 3 шлакозолоудаления и транспорти­руются на золоотвалы 8 (рис. 103). Наибольшее распространение получили системы гидравлического шлакозолоудаления. Зола и шлак, поступающие в золошлаковые каналы 3 смываются к ба­гер ным насосам 7 с помощью потока воды 1, подаваемой в побуди­тельные сопла. Для измельчения шлака перед багерными насо­сами устанавливают дробилки 5. От багерных насосов пульпа (смесь измельченного шлака и золы с водой) подается по шлако - золопроводам 6 к золоотвалам 8.

Наряду с гидравлическими системами используют также пнев­матические, работающие на воздухе под давлением или под раз­режением.