1.6 Шлакозолоудаление
В процессе сжигания твердого топлива образующийся несгораемый остаток из минеральных примесей выделяется в виде шлака, остающегося в топке в виде летучей золы, уносимой продуктами горения, частично оседающее в газоходах и улавливаемой в золоуловителях, удаляемой через дымовую трубу в атмосферу. Шлак, удаляемый из топки представляет собой крупные бесформенные куски с плавленой стекловидной или хрупкой зубчатой массой. Унос, осаждающийся в газоходах и золоуловителях, представляет собой сыпучую подвижную смесь зольных частиц и несгоревшего топлива.
Зола и шлак представляют собой ценное сырье для производства строительных материалов. Шлаки могут быть использованы как добавка с цементу при производстве силикатного или алюмосиликатного кирпичей, шлакоблоков, каменных изделий, огнеупоров, шлаковой ваты и.т.д. Количество шлака и золы, которое необходимо удалять из топочных камер котлов большой производительности, работающих на многозольном топливе, достигает сотен тонн в сутки. Наряду с подачей твердого топлива процессы удаления золы и шлака являются наиболее трудоемкими операциями в энергетике. К системам шлакозолоудаления предъявляются многочисленные требования, в числе которых обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий и безопасности работы: минимальные эксплуатационные расходы на удаление и транспортировку шлака и золы; возможность использования шлака и золы. Процессы шлакозолоудаления состоят из удаления шлака и золы из котельного агрегата, уборки и транспортировки их с территории на золоотвалы. Соотношение выхода шлака и золы зависит от способа сжигания топлива и конструкции топочного устройства. Для удаления шлака и золы применяют механическую, пневматическую и гидравлическую системы шлакозолоудаления.
Механическая система шлакозолоудаление может быть ручной и механизированной. Ручное шлакозолоудаление применяют в небольших производственно - отопительных котельных. При ручном удалении используют узкоколейные вагонетки с опрокидывающимся кузовом. Эти вагонетки перемещаются по рельсам. При механизированным периодическом шлакозолоудалении применяют скреперные установки, скиповые подъемники, скребковые транспортеры, шлаковыгружатели.
В проекте принята система шлакозолоудаления механическая мокрая со скреперным подъемником. Подъемник состоит из горизонтального и наклонного участков. Горизонтальный участок скреперного подъемника размещен в канале, проложенном под котлами и заполненном водой. Наклонный участок подъемника расположен под углом 75 0 к горизонту. Ковш подъемника снабжен катками, которые движутся в направляющих шинах. Шлак и золу сбрасывают в шлаковый канал, откуда скрепером подают по наклонной эстакаде в сборный бункер, установленный вне здания. По дну канала с помощью лебедки движется скрепер, который захватывает шлак и по наклонной эстакаде транспортирует его в сборный шлаковый бункер. Скрепер представляет собой лоток с дном.
Применение скреперного подъемника значительно сокращает здание котельной и позволяет выполнить его в одном строительном объеме. Ширину скреперного канала выполняют равной 1250 мм.
Применяются скреперы емкостью 0,5 м3. Лебедка снабжается механизмом, обеспечивающим автоматическое переключение хода, что позволяет полностью автоматизировать работу установки. Из сборного бункера, имеющего затвор, шлак автотранспортом вывозят на производство шлакоблоков.
Скреперные и другие механические системы шлакозолоудаления обычно применяются для котлов средней производительности. Преимуществом скреперных систем шлакозолоудаление является простота применяемых механизмов, относительно высокая степень механизации трудоемких работ и дешевизна. К основным недостаткам относятся периодичность работы, значительный износ троса, необходимость утепления внешнего тракта и сборного бункера для предохранения мокрого шлака от смерзания.
1.7 Золоулавливатели
В основу классификации золоуловителей могут быть положены силы, которые в процессе улавливания действуют на частицы золы, заставляя их выделяться из газового потока. Это позволяет разбить широко применяемые в настоящее время золоуловители на следующие основные группы:
1 Сухие инерционные золоуловители, в которых взвешенные частицы золы отделяются от газа при помощи инерционных или центробежных сил.
2 Мокрые золоуловители, в которых взвешенные частицы отделяются от газа путем промывки или орошения его водой, или путем улавливания частиц на водяной пленке.
3 Электрофильтры, в которых взвешенные частицы золы отделяются от газа под действием электрических сил.
4 Комбинированные золоуловители, в которых используются различные методы очистки.
К первой группе золоуловителей относятся циклоны (Ц), батарейные циклоны (БЦ), прямоточные батарейные циклоны (ПБЦ), жалюзийные золоуловители (ЖЗУ) и сопловые золоуловители (СЗУ).
Циклонные золоуловители применяются, главным образом, для парогенераторов малой мощности, в особенности при слоевом сжигании топлива. Область их применения по виду топлива не ограничиваются. Кроме этого циклоны могут применяться в качестве первой ступени золоулавливания для парогенераторов средней и даже большой мощности. Циклоны применяются также как отсосные золоуловители для жалюзийных и сопловых решеток.
Принцип действия циклонов основан на использовании центробежной силы, развивающейся при вращательном движении газового потока, благодаря которой зола отбрасывается к стенке циклона и стекает по ней в пылевой бункер.
Очищенные газы выходят через центрально расположенную выхлопную трубу.
Наиболее распространенными типами циклонов являются циклоны НИИОГАЗ (ЦН) и циклоны ЦКТИ (Ц). Основные типы циклонов НИИОГАЗ, применяемых в системах золоулавливания, следующие: ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24. Цифры обозначают угол наклона крышки входного патрубка. Тип ЦН-15у является укороченным по сравнению с ЦН-15.
Ко второй группе относятся центробежные скрубберы (ЦС) и мокрые прутковые золоуловители (МП), орошаемые скрубберы с насадкой и пенные золоуловители.
К третьей группе относятся вертикальные пластинчатые электрофильтры (ДВП) и горизонтальные (ДГП, ДГПН, ПГЗ и ПГД).
К четвертой группе можно отнести золоуловители, составленные из двух или более аппаратов, относящихся к одной или нескольким из ранее перечисленных групп, например, ЖЗУ – БЦ, ДВП – БЦ, ПГД – ПБЦ и т.д.
Приведенное деление золоуловителей на группы носит несколько условный характер, так как отделение взвешенных частиц золы от газа в любом золоуловителе происходит почти всегда под действием нескольких сил. Это деление произведено по основному и определяющему, но отнюдь не единственному признаку золоулавливания.
Выбор того или иного типа золоуловителя производят с учетом необходимого коэффициента очистки. Последний должен обеспечить такую концентрацию золы в газах на выходе из дымовой трубы, чтобы концентрация на поверхности земли была бы ниже предельно допустимой по санитарным нормам и рассчитывается в каждом конкретном случае. Ориентировочные значения коэффициентов очистки различных золоуловителей: циклоны 70 %, батарейные циклоны 80 %, жалюзийные золоуловители 70 %, мокрые золоуловители 90 – 94 %, вертикальные электрофильтры 90 %, горизонтальные электрофильтры 92 – 98 %, комбинированные золоуловители до 99 % и более. Коэффициент очистки зависит от дисперсного состава золы.
При выборе того или иного типа золоуловителя необходимо также учитывать гидравлические сопротивления, расходы энергии и воды, габариты установки и особенности эксплуатации.
Одним из способов улучшения очистки газов в циклонах, является уменьшение диаметра их цилиндрической части. Однако применение циклонов малых размеров вызывает необходимость установки большого количества их для сохранения заданной производительности по газам.
Практическое решение задач наилучшего распределения газов, уноса, отвода уловленной пыли и т.д. при большом количестве циклонов привело к созданию батарейных циклонов.
Батарейные циклоны применяются для очистки дымовых газов от золы всех типов, кроме АШ, так как последняя забивает элементы БЦ. В качестве самостоятельных золоуловителей БЦ применяются главным образом для парогенераторов средней и малой производительности.
Для мощных парогенераторов батарейные циклоны находят широкое применение в качестве первой ступени комбинированной системы золоулавливания.
В отличие от единичных циклонов, имеющих индивидуальный подвод газа в виде тангенциального патрубка, который обеспечивает закрутку газа в циклоне, батарейный циклон имеет общий вход газа всем элементам. Закрутка газа для каждого циклонного элемента осуществляется направляющим аппаратом.
Наиболее употребительны циклонные элементы диаметром 100, 150 и 250 мм. Для специальных целей могут быть изготовлены элементы диаметром 40 и 60 мм.
Применяются направляющиеся аппараты типа «Винт» с двумя винтовыми лопастями, наклонными под углом 25 0, или типа «Розетка» с восемью лопатками, наклонными под углом 25 0 или 30 0. Направляющий аппарат типа «Винт» меньше забивается золой, имеет меньший коэффициент гидравлического сопротивления, но одновременно обеспечивает и меньшую степень очистки, чем аппарат «Розетка».
В дипломном проекте приняты батарейные циклоны для парового котла батарейный циклон блочный на 36 элементов БЦ 259 (6х6); и для водогрейных котлов батарейный циклон с рециркуляцией дымовых газов на 36 элементов БЦ 512-Р-1-(6х6).