Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Типы и характеристики

1.1 Инерционные золоуловители

1.2 Мокрые золоуловители

1.3 Электрофильтры

2. Ремонт золоуловителей

Список используемых источников

1. 

Введение

Очень тонкая летучая зола засоряет окружающую местность, вредно действуя на живые организмы и растения. По санитарным нормам средне- суточная норма концентрация золы в зоне дыхания допускается 0,15 мг/

Кроме того зола обладая абразивными свойствами, быстро изнашивает дымососы. Поэтому при сжигании твердого топлива для очистки дымовых газов от золы котельные установки комплектуют золоуловителями , которые обычно устанавливают на пути газа между воздухоподогревателями и дымососами. Таким образом, в дымососы поступают уже очищенные дымовые газы, что значительно уменьшает износ лопаток рабочего колеса и брони улитки. золоуловитель дымовой инерционный электрофильтр

Золоуловители - газо-очистительные устройства различной конструкции для улавливания летучей золы из дымовых газов. Эффективность работы золоуловителей в большой степени зависит от физико-химических свойств золы и поступающих в золоуловители газов.

По санитарным нормам проектирования промышленных предприятий и электростанций дымовые трубы должны быть достаточно высокими. Это необходимо для того, чтобы зола , не задержанная золоулавливающими устройством ,поднялась с дымовыми газами в верхние слои атмосферы где скорость движения воздуха больше чем в нижних. На большой высоте зола развеивается, перемешивается с большим количеством воздуха и возвращается в нижние слои атмосферы с меньшей концентрацией.

В зависимости от мощности ТЭС, зольности топлива, физико-химических свойств золы, санитарно-гигиенических условий в районе расположения электростанции, выбирается тип золоуловителей. На выбор типа золоуловителей может повлиять и использование золы. 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. 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 800^О С. Основными отличительными факторами является шлакование (расплавление) части минеральной составляющей топлива и наличие в золе частиц недогоревшего топлива (механического недожога).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.

К основным требованиям, предъявляемым к системам золоулавливания, относятся высокая эффективность и эксплуатационная надежность. Следует иметь в виду, что чем выше требуемая степень очистки газов и чем мельче подлежащие улавливанию частицы, тем большими оказываются удельные капитальные затраты на сооружение установок для улавливания золы и расходы на их эксплуатацию.

Чтобы выделить из газового потока частицы пыли, необходимо заставить их двигаться с некоторой относительной скоростью по направлению, не совпадающему с движением газа. Поэтому в основу классификации золоуловителей могут быть положены основные силы, которые в процессе улавливания действуют на частицы золы, заставляя их выделяться из газового потока.

1. Типы и характеристики золоуловителей

Применяемые в настоящее время золоуловители можно разбить на следующие основные группы:

1.Сухие инерционные золоуловители, в которых взвешенные частицы отделяются от газа при помощи инерционных или центробежных сил. К этой группе золоуловителей относятся циклоны , прямоточные циклоны, батарейные циклоны , жалюзийные золоуловители;

2.Мокрые золоуловители, в которых взвешенные частицы отделяются от газа путем промывки или орошения их водой или путем или путем улавливания частиц на водяной пленке. К этой группе относятся центробежные скрубберы и мокрые прутковые золоуловители, золоуловители с трубой Вентури;

3.Электрофильтры, в которых взвешенные частицы отделяются от газа под действием электрических сил - это вертикальные пластинчатые электрофильтры и горизонтальные;

4.Комбинированные золоуловители, в которых используются различные методы очистки. Обычно они составлены из двух аппаратов ранее перечисленных групп. Данная классификация золоуловителей является несколько условной, так ка отделение взвешенных частиц в любом золоуловителе происходит почти всегда под действием нескольких сил.

Выбор типа золоуловителя производят с учетом необходимого коэффициента очистки и ряда других факторов.

1.1 Инерционные золоуловители

В качестве инерционных (механических) золоуловителей наибольшее распространение получили циклоны, в которых осаждение твердых частиц происходит за счет центробежных сил при вращательном движении потока. Поступающий тангенциально через входной патрубок (рис.1, а) газ движется в канале, образованном наружной и внутренней цилиндрическими поверхностями циклона, где под действием центробежных сил происходит отделение пыли. Затем очищенный газ удаляется через внутренний цилиндр вверх, а осевшая на наружной стенке зола ссыпается под действием силы тяжести вниз в коническую воронку и далее в общий бункер.

В настоящее время циклоны устанавливаются на котлах паропроизводительностью до 500 т/ч. Причем для повышения эффективности применяются батарейные циклоны, составленные из циклонов малого диаметра, обычно около 250 мм. Гидравлическое сопротивление батарейных циклонов составляет около 500…700 Па.

В качестве элемента батарейных циклонов используется большое число модификаций:

с аксиальным подводом газа и лопаточными завихрителями;

с тангенциальным подводом газа;

прямоточные;

др.

Положительный опыт длительной эксплуатации батарейных циклонов на многих электростанциях позволяет рекомендовать их для ряда случаев, в частности для очистки:

дымовых газов от золы при сжигании малозольных топлив, главным образом - бурых углей;

рециркуляционых газов котлов от золы с целью защиты дымососов системы рециркуляции от износа;

сушильного агента от невзрывоопасной угольной пыли, например марок АШ, в системах подготовки топлива.

Рис.1. Циклонные золоуловители: а - принципиальная схема циклона; б - элемент батарейного циклона БЦУ типа “Энергоуголь”; в - батарейный циклон; 1 - входной патрубок запыленного газа; 2 - циклонный элемент; 3 - трубные доски; 4 - выходной патрубок очищенного газа; 5 - бункер для золы

Таблица 1. Технические характеристики батарейных циклонов серийного изготовления

Не так широко, как циклоны или батарейные циклоны применяются на ТЭС другие типы инерционных золоуловителей. Однако, в промышленной теплоэнергетике, металлургии, нефтегазовой промышленности, деревообрабатывающем производстве и некоторых других семейство циклонных пылеуловители представлено достаточно разнообразно. К ним относят:

жалюзийные пылеуловители;

вихревые пылеуловители;

отражательные инерционные пылеуловители;

ротационные пылеуловители.

Рис.2.Батарейный циклон: 1-верхняя опорная решетка, 2-выходной патрубок, 3-выхлопная труба 4-корпус,5-циклонный элемент,6-нижняя опорная решетка,7-бункер, 8-каркас, 9-золоспуск,10-входной патрубок.

1.2 Мокрые золоуловители

Простейшим типом мокрого золоуловителя является центробежный скруббер (рис.3, 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.3, 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.3, 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.3, 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). 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.

Рис.4. 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

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 (u_r- u_К), где u_К - скорость движения капли;

за счет турбулентных пульсаций частиц золы, которые попадают в практически мало пульсирующие капли.

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.2.

Таблица 2 Типоразмеры золоуловителей МС-ВТИ

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. Температура газов за мокрым золоуловителем следует поддерживать не менее чем на 21 ^ОС выше точки росы для предотвращения коррозии газоходов.

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. 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.

1.3 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.

Электрофильтор был изобретен в 1905 году доктором Калифорнийского университета Фредериком Г. Котреллом .Первая промышленная установка Была сооружена в 1908 г.на одном из заводов цветной металлургии в США. Первый отечественный трубчатый электрофильтор был сооружен в 1925 г. В настоящее время все мощные парогенераторы крупных блоков оснащаются электрофильтрами.

Рис.5. 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.5) 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).

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.

Рис.6. 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

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.6) 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.6 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.

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) .

Электрофильтры серии УВ - 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.

2. Ремонт золоуловителей

Степень очистки газов в большей мере зависит от технического состояния батарейных циклонов. При хорошем их состоянии степень очистки газов достигает 80% общего содержания золы в газах. Несвоевременный и плохой ремонт снижают степень очистки до 20%.

При ремонте батарейных циклонов проверяют плотность корпуса, патрубков и опорных решеток, степень износа и взаимное положение циклонных элементов, направляющих аппаратов, и выхлопных труб, отсутствие забиваний циклонных элементов и труб золой. Если происходит осаждение золы, циклонные элементы промывают на месте или демонтируют и очищают. Местные износы устраняют путем наплавки. При большом износе циклонные элементы и выхлопные трубы заменяют.Все не плотности корпуса устраняют , заваривая их или устанавливая заплаты.

При эксплуатации мокрых золоуловителей в них появляются следующие дефекты:

Износ прутков решеток. Наибольшему износу в следствии быстрой коррозии подвергаются стальные и чугунные прутки, поэтому их заменяют прутками из дерева, фарфора или капрона;

Засорение оросительных сопел из-за малого диаметра их отверстий и недостаточной надежности сетчатых фильтров для воды;

Периодическое забивание гидрозатвора;

Отложение смоченной золы в подводящем газовом, коробе стенках скруббера и выходном патрубке;

Разрушение швов облицовки скруббера кислотой, образованной смесью воды с дымовыми газами;

Разрушение из-за коррозии металлической части скруббера, подводящего и выходного патрубков.

Во время ремонта скруббера вскрывают люки, очищают его и патрубки от золовых отложений. Проверяют, ремонтируют и регулируют смывные и оросительные сопла. Ремонтируют арматуру, трубопроводы и фильтры для воды. Не плотности скруббера и патрубков устраняют путем заварки или наложения заплат. Для удобства ремонта внутри и снаружи устанавливают леса.

Типовыми работами по ремонту электрофильтров является ревизия пружинно-кулачкового механизма встряхивания осадительных электродов со снятием кожухов, направляющих вилок, амортизаторов и сальников с очисткой и промывкой деталей. Проверяют плотность корпуса и устраняют все не плотности. Производят проверку состояния и ремонт редукторов .

Список используемых источников

1. Л.А.Рихтер, А.М.Князев Вспомогательные установки, оборудование и трубопроводы тепловых электростанций :конспект лекций/Москва 1972г

2.А.А.Цешковский Ремонт оборудования котельных цехов электростанций Издательство “Высшая школа”

3.Инструкции по эксплуатации газоочистной установки.

Размещено на Allbest.ru