21_Expluatatsia_parovykh_kotlov-ispravlennoe

					591
сжигании природного газа и переходе с одноступенчатого на двухступенча-
тое сжигание, используя двухъярусное расположение горелок. В первой сту-
пени сжигания обеспечивают избыток воздуха α = 0,75 − 0,85 , при этом не
происходит полного сгорания топлива. Кроме снижения уровня температуры
в зоне горения, здесь создаются условия для восстановления оксидов азота
при их контакте с раскаленным углеродом или промежуточными продуктами
при нехватке кислорода:
				2NO+С → 2CO+N2 ,
				2NO+2CO → 2CO2 +N2 ,					(21.13)
				2NO+CH2 → CO+H2O+N2.
		В результате выход NOx в первой зоне резко сокращается. Во второй
зоне при избытке воздуха больше единицы температура газов уже не достига-
ет уровня активного образования термических оксидов.
α					2	Организация			рецирку-
1,2				α"2 =1,2		ляции газов в топку показана
		α1'		= 1,05		на рис. 21.16. Влияние рецир-
1,0		α	'	= 0,85	1	куляции наиболее значитель-
0,8			2			но при вводе продуктов сго-
NOx ,						рания в	воздуховоды перед
					1	горелками, когда они в смеси
мг/м	3
						с горячим воздухом поступа-
400
						ют в топку (рис. 21.16, б).
300					2	Надо отмстить, что наи-
200						больший	эффект		снижения
100						концентрации NOx			в продук-
						тах сгорания достигается при
					Lф	доле		рециркуляции
Рис. 21.15. Изменение концентрации оксидов азота						rрц = 0,2 − 0,3			(20–30%).
на выходе из зоны активного горения при одно- и						Дальнейшее		увеличение		rрц
двухступенчатом сжигании природного газа; 1 – од-						при сжигании газа и мазута
ноступенчатое сжигание при αгор					= α 1=1,05 ; 2 –
двухступенчатое сжигание с разным избытком воз-						ведет к затягиванию горения
						и появлению недожога топли-
духа в подзонах горения						ва. К тому же максимальное
подавление образования NOx					требуется при номинальной или близкой к ней
нагрузке, когда ввод заметного количества газов рециркуляции сильно увели-
чивает скорость газов и аэродинамическое сопротивление газового тракта.
		Частичный эффект снижения образования NOx создают горелки двух-
ступенчатого сжигания (ГДС). Принцип их работы основан на том, что вто-
ричный поток воздуха участвует в дожигании топлива на более поздней ста-

592

дии. Таким образом, прогрев топлива, выход летучих и разложение сложных углеводородных соединении топлива происходит в зоне с α <1. Это обеспе- чивает снижение образования топливных и быстрых NOx в начальной части

факела и понижение максимальной температуры горения.

Наиболее глубокое подавление образования оксидов азота возможно при сочетании разных способов. Так, например, организация ступенчатого сжигания в топке может сопровождаться частичной рециркуляцией газов.

NO	100%
(NOx )x
r=0
а)	б)

Рис. 21.16. Влияние степени рециркуляции газов на выход оксидов азота: а – общая схема рециркуляции газов; б – относительное изменение концентрации NOx от дели рециркуля-

ции газов; 1 – без рециркуляции; 2 – ввод рециркуляции через сопла боковых стен; 3 – то же под работающие горелки; 4 – то же непосредственно в горелки (внутренний канал для газов рециркуляции)

При сжигании газа и мазута удачным является сочетание впрыска воды с рециркуляцией газов, причем при высокой нагрузке котла целесообразно использование впрыска воды в зону горения (0,5–0,6% от расхода перегретого пара), а при более низкой нагрузке – усиление рециркуляции газов.

Конструктивно обеспечение впрыска воды значительно дешевле, чем рециркуляция газов, но при этом способе ниже КПД котла за счет увеличения потерь с уходящими газами (рост объема водяных паров в газах).

21.8.3. Золоулавливание

Для очистки дымовых газов от твердых частиц (золы уноса) все котель- ные установки, работающие на твердом топливе, оснащаются золоуловителя- ми. Эффективность золоулавливания в большой степени зависит от физико- химических свойств золы и дымовых газов. Основными характеристиками

593

золы являются плотность, дисперсный состав (массовая доля частиц различ- ного размера), электрическое сопротивление (для электрофильтров), слипаем ость. В зависимости от методов выведения частиц из потока дымовых газов золоуловители подразделяются на инерционные (механические), мокрые и электрофильтры.

Основным показателем работы золоуловителя является коэффициент золоулавливания

ηзу = (Gвх − Gвых ) / Gвх ,

(21.14)

где Gвх , Gвых – количество поступающей и выходящей из золоуловителя зо-

лы.

Для проведения расчетов удобна также обратная величина – степень

проскока

р = 1 − ηзу = Gвых / Gвх .

(21.15)

Коэффициент золоулавливания согласно «Норм технологического про- ектирования тепловых электрических станций» должен выдерживаться в сле- дующих пределах:

–для конденсационных электростанций (КЭС) мощностью 2400 МВт и

выше и ТЭЦ мощностью 500 МВт и выше степень очистки газов должна быть не ниже 99% при приведенной зольности Ап = 1 %·кг/МДж и 99,5% при боль- шей зольности;

–для КЭС мощностью 1000–2400 МВт и ТЭЦ 300–500 МВт – не ниже

98 и 99%;

–для КЭС мощностью 500–1000 МВт и ТЭЦ 150–300 МВт – не ниже 96

и98%;

–для КЭС и ТЭЦ меньшей мощности степень очистки газов принима-

ется 93 и 96%.

Механические золоуловители. В качестве инерционных (механических)

золоуловителей наибольшее применение получили циклоны, в которых осаж- дение золы происходит за счет центробежных сил при вращательном движе- нии потока. Поступающий тангенциально через входной патрубок (рис. 21.17) газ движется в канале, образованном наружной и внутренней цилинд- рическими поверхностями циклона, где под действием центробежных сил происходит отделение пыли. Затем очищенный газ удаляется через внутрен- ний цилиндр вверх, а осевшая на наружной стенке зола ссыпается под дейст- вием силы тяжести вниз в коническую воронку и далее в общий бункер. Эф- фективность улавливания золы повышается с ростом скорости газов, размера частиц и с уменьшением диаметра циклона.

594

В настоящее время циклоны устанавливаются на котлах паропроизво- дительностью до 500 т/ч. Причем для повышения эффективности применяют- ся батарейные циклоны, составленные из циклонов малого диаметра, обычно около 250 мм. Степень улавливания батарейных циклонов находится на уров- не 0,85–0,93 при гидравлическом сопротивлении 500–700 Па.

Для энергетических установок рекомендуется применение батарейных циклонов БЦУ-М с элементами, имеющими тангенциальный улиточный под- вод газа тип» подвода треста «Энергоуголь» с внутренним диаметром 231 мм.

Мокрые золоуловители. Простейшим типом мокрого золоуловителя яв- ляется центробежный скруббер (рис. 21.18). Отличие его работы от сухого инерционно-то состоит только в том, что при наличии на стенке стекающей пленки воды отсепарированная за счет центробежных сил зола лучше отво- дится из скруббера в бункер, при этом уменьшается вторичный захват золь- ных частиц со стенки газовым потоком. Степень улавливания в мокрых золо-

уловителях η = 0,85–0,93.

			4
	А-А		Ø127×4
Б				Б
890	2	Ø245×7
	295		3
	Б-Б		Ø133
А				А
	290			25
		350	1	а)

4

1	350×11=3850
	6
1000	5
700	2
	4298
1638
	7
	б)

Рис. 21.17. Циклонный золоуловитель типа БЦУ: а – элемент батарейного циклона; б – ба- тарейный циклон; 1 – вход запыленного газа; 2 – корпус; 3 – золовой бункер; 4 – выход очищенного газа; 5 – циклонный элемент; 6 – трубные доски; 7 – общий бункер

Более высокая степень улавливания достигается при применении мок- рых скрубберов с устройством для предварительного увлажнения газа (на- пример, с предварительно включенным коагулятором в форме трубы Венту- ри). В этом случае частички пыли захватываются более крупными каплями воды, в результате чего происходит процесс их коагуляции. Затем эти коагу-

лированные частицы эффективно задерживаются на стенках центробежных скрубберов.

595

На рис. 19.8, б показана схема золоуловителя с коагулятором в форме трубы Вентури. В движущийся поток газов перед трубой Вентури вводится через разбрызгивающий насадок вода. Эффективность мокрых золоуловите- лей определяется произведением расхода орошающей жидкости на 1 м3 очи- щаемого газа Qж , кг/м3, и скорости пылегазового потока в горловинеuг , м/с.

Обычно применяются следующие значения этих величин: Qж = 0,12–0,2 кг/м3 и uг = 50–70 м/с, при этом степень улавливания составляет 0,93—0,96, а гид-

равлическое сопротивление – 1000–1200 Па. В процессе увлажнения проис- ходит снижение температуры газов на 40–50 °С. Не рекомендуется примене- ние этих золоуловителей при золе с большим содержанием CaO (например, для канско-ачинских углей).

	D0			7		Электрофильтры.			Наиболее
					перспективным типом				золоуловите-
	4	3			лей для крупных ТЭС являются элек-
	2				трофильтры,			которые могут обеспе-
				6	чить высокую степень очистки газов
	D0 + 90
	H			D	(ηэ	= 0,99–0,995) при			гидравличе-
				H
		2			ском сопротивлении не более 150 Па
					без снижения температуры и увлаж-
	1				нения дымовых газов.
	5	1	3	4		Электрофильтр			современной
					типовой конструкции типа УГ (уни-
				5
					версальный горизонтальный) показан
					на рис. 21.19. Запыленные газы после
	а)			б)	газораспределительной				решетки	по-
	Рис. 21.18. Мокрые золоуловители: а – цен-				ступают в коридоры, образованные
					вертикально			висящими	широкопо-
	тробежный скруббер; 1 – входной патрубок				лосными		осадительными электрода-
	запыленного газа; 2 – корпус золоуловите-
	ля; 3 – оросительные сопла; 4 – выход очи-				ми С-образной формы, к которым
	щенного газа; 5 – бункер; б – золоуловитель				подведен выпрямленный ток высоко-
	с коагулятором Вентури: 1 – входной пат-				го напряжения (плюс – к осадитель-
	рубок запыленного газа; 2 – подача воды				ным электродам, минус – к корони-
	через оросительные сопла; 3, 4, 5 – конфу-				руюшим).
	зор, горловина и диффузор коагулятора					В	электростатическом			поле
	Вентури; 6 – скруббер-каплеуловитель; 7 –
					происходит ионизация дымовых га-
	выходная камера очищенного газа
					зов, и частички золы получают отри-
	цательный заряд. Под действием электростатических сил частички осаждают-
	ся на осадительном электроде. Далее с помощью ударного механизма проис-
	ходит встряхивание электродов, и частички под действием силы тяжести по-
	падают в бункер.
	Электрофильтры выпускаются разных типов, например: УГ2 – с высо-
	той электрода 7,5 м и активной длиной каждого поля 2,5 м и УГ3 – с высотой

596

электрода 12,2 м, длиной поля 4 м. Число полей в каждом электрофильтре может быть 3 и 4.

Степень осаждения определяется двумя факторами – скоростью дрейфа частиц золы к осадительному электроду υ и удельной поверхностью осажде- ния f . Увеличивая f , можно получить высокую степень улавливания, одна-

ко это связано с большими расходами металла и увеличением габаритов элек- трофильтров. Скорость дрейфа υ определяется в основном электрическими характеристиками электрофильтра и пылегазового потока.

Основным фактором, определяющим скорость дрейфа, является элек- трическое сопротивление золы. Наибольшее электрическое сопротивление имеет зола углей с малым содержанием горючих в уносе, малым содержани- ем серы и влаги в топливе. К таким углям относятся экибастузский и кузнец- кий каменные угли.

21600

12000

б)

а)

Рис. 21.19. Электрофильтр с 12- метровыми электродами УГ2-3-177: а – общий вид; б – взаиморасположение осадительных и коронирующих элек- тродов: 1 – корпус; 2 – опорный пояс корпуса; 3 – осадительный электрод; 4 – встряхивающее устройство осадитель- ных электродов; 5 – игольчатый коро- нирующий электрод; 6 – рама подвеса коронирующих электродов; 7 – встря-

хивающее устройство коронирующих электродов; 8 – опорно-проходная изо- ляторная коробка; 9 – газораспредели- тельная решетка; 10 – бункер; 11 – по- перечный лист в бункере для предот-

вращения перетекания газов

597

Одним из эффективных путей повышения степени улавливания золы с неблагоприятными электрофизическими свойствами является использование температурно-влажностного кондиционирования. При добавлении влаги про- исходит снижение температуры газов, повышается рабочее напряжение на коронирующих электродах благодаря увеличению диэлектрической прони- цаемости дымовых газов, что увеличивает скорость дрейфа. Например, для высокозольного экибастузского угля применяется последовательное включе- ние мокрого скруббера, предназначенного для предварительной очистки га- зов и температурно-влажностного кондиционирования, и затем многопольно- го электрофильтра.

Степень улавливания золы в электрофильтре зависит от скорости пыле- газового потока. Она не должна превышать 1,3–1,8 м/с (меньшие значения для золы углей с неблагоприятными электрическими характеристиками). На степень улавливания золы большое влияние оказывает равномерность рас- пределения поля скоростей дымовых газов по сечению электрофильтра. Она зависит от принятых газораспределительных устройств на входе в электро- фильтр (рис. 19.10).

2	5	2		5	3	2		5
		1
1
		6		55°
			1
	7	1		7	4
6		3 l	3 l
	а)
		l				6	7	3
			б)			в)	45°	60°

Рис. 21.20. Газораспределительные устройства электрофильтров: а – с двумя плоскими перфорированными решетками; б – с тремя плоскими перфорированными решетками в диффузоре; в – с одной объемной решеткой и двумя плоскими; 1 – подвод запыленного газа: 2 – перфорированная решетка; 3 – объемный элемент МЭИ; 4 – входная вертикальная шахта; 5 – электрофильтр; 6 – бункер форкамеры; 7 – бункер электрофильтра

Как правило, устанавливают по две-три плоские решетки площадью живого сечения (площадь отверстий к общей площади решетки) около 0,5. При резком повороте потока на входе в электрофильтр рекомендуются объ- емные (полые треугольные) элементы МЭИ, заметно выравнивающие распре- деление газа по высоте форкамеры фильтра.

21.9.Контрольные вопросы

1.Назовите и дайте определение режимам работы энергоблоков.

2.Чем ограничена минимальная устойчивая нагрузка котлов?

598

3.Что такое «режимная карта» и каково ее содержание?

4.Что означает аккумулирующая способность котла и чем она опреде-

ляется?

5.Что означают термины «степень, улавливания» и «степень проско-

ка»?

6.Перечислите типы золоуловителей, применяемые за паровыми кот- лами. Какой из них имеет наивысший КПД?

7.Какие факторы обеспечивают достижение высокой степени улавли- вания золы из газового потока в электрофильтрах?

8.Перечислите вредные газообразные выбросы ТЭС. Какие из них от- носятся к наиболее опасным?