Способ предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления

 

Изобретение относится к теплоэнергетике , в частности к оборотным системам гидрозолоудаления, и м.б. использовано для обеспечения их нормальной работы при транспортировке золы, условленной сухими золоуловителями. Целью изобретения является полное предотвращение образования отложений с минимальными затратами. Способ предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления включает разбавление пульпы оборотной водой до консистенции 1,5-3% по массе, барботажную обработку дымовыми газами с регулировкой подачи газов по показаниям рН-метра, последующее сгущение гидрозольной пульпы с направлением осветленной в сгустителе воды вновь на разбавление пульпы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 23 J 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841789/33 (22) 18.06,90 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е.Веденеева (72) Н.И.Федяев, Б,В.Жегло и Т.Е,Алексеева (53) 628.54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1290037, кл, F 23 J 3/00, 1985. (54) СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ РОСТА

МИНЕРАЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ОБОРОТНОЙ СИСТЕМЕ ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике, в.частности к оборотным системам гидрозолоудаления, и м.б. использовано

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к оборотным системам гидрозолоудаления тепловых электрических станций и может быть использовано при обеспечении нормальной работы оборотных систем гидрозолоудаления, транспортирующих уловленную сухими золоуловителями зблу.

Известен способ предотвращения образования карбонатных.отложений в системе гидрозолоудаления с помощью нейтрализации щелочной осветленной водй углекислотой дымовых газов с осаждением образовавшегося карбоната кальция в специальном пруде-отстойнике.

Известен также способ обработки щелочной осветленной воды системы гидрозолоудаления дымовыми газами на территории главного корпуса ТЭС. когда смесь дымовых газов и щелочной осветленной воды выдерживают в специальном ре„„5U „„1725024 А1 для обеспечения их.нормальной работы при транспортировке золы, условленной сухими золоуловителями. Целью изобретения является полное предотвращение образования отложений с минимальными затратами.

Способ предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления включает разбавление пульпы оборотной водой до консистенции

1,5 — 3% по массе, барботажную обработку дымовыми газами с регулировкой подачи газов по показаниям рН-метра, последующее сгущение гидрозольной пульпы с направлением осветленной в сгустителе воды вновь на разбавление пульпы. 2 ил; акторе (колонне), где и происходит образование карбоната кальция, а затем подают в отстойник, в котором вода осветляется от образовавшегося осадка. Так как реактор обрастает карбонатом кальция, в этом способе предлагается периодически переключать подачу на смешение с дымовыми газами обработанной воды для растворения

Отложений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ мокрой. очистки

- дымовых газов в золоуловителях, включающий обработку дымовыми газами золошла. ковой пульпы в секционированном массообме н нике (ба рботере).

Недостатком известного изобретения является невозможность использования его для ТЭС с сухими золоуловителями из-за

1725024

10!

I l) 15

lI I

Са+ Соэ --. СаСОэ

) 20

30

ОН + C02.е Н СОЗ в

45 потребности в большом количестве секций барботера общей площадью 5000м и более.

Цель изобретения — полное предотвращение образования минеральных отложений с минимальными затратами.

Указанная цель достигается тем, что в способе предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидроаолоудаления, транспортирующей золу, уловленную сухими золоуловителями, включающем барботажную обработку гидрозольной пульпы дымовыми газами с регулировкой подачи газов по показаниям рН-метра, обеспечивая рН пульпы при обработке в пределах 5,0 — 7,0, до подачи на барботажную обработку пульпу разбавляют оборотной водой до консистенции 1,5-37 по весу, а после обработки дымовыми газами пульпу сгущают и направляют на золоотвал, а осветленную в сгустителе воду подают вновь на разбавление пульпы, Сущность предлагаемого способа заключается в следующем, При обработке дымовыми газами золошлаковой пульпы необходимо удалить гидроксид-ионы, .образующиеся, в основном, и ри гидратации оксида кальция, содержащегося в золе

II ) СаО+ НгО=.Са(ОН)г - Са+2 ОН, Нейтрализация образующихся гидроксид-ионов происходит при взаимодействии с углекислотой дымовых газов в процессе барботажа

Кроме того происходит процесс растворения углекислоты в воде

) )

НгО+ СОг.. НгСОз - Н+ НСОэ

Однако вследствие малой растворимости углекислого газа в воде и низкой константы диссоциации угольной кислоты концентрация ионов водорода в воде незначительна. Содержащийся в дымовых газах диоксид серы, значительно лучше растворяется и дает сернистую кислоту, которая имеет более высокую константу.диссоциации.

Но значительно меньшее его содержание в дымовых газах (0,1 ).не может привести к заметному повышению концентрации ионов водорода при растворении $0г. Таким образом на выходе из барботажного аппарата водная составляющая золошлаковой пульпы содержит в основном бикарбонат-ионы и небольшое количество ионов водорода (около 1 мг — экв/л при рН 3,5).

После выхода из барботажного аппарата и далее при транспортировании по пульпопроводу процесс выщелачивания золы может продолжаться, образующиеся при этом ионы гидроксида в первую очередь нейтрализуют ионы водорода, а затем происходит взаимодействие с бикарбонатионами

ОН + НСОэ —.-СОэ+ НгО

Карбонат-ионы, в свою очередь, образуют труднорастворимый карбонат кальция с ионами кальция большая часть которого кристаллизуется на золе, а меньшая на внутренних стенках пульпопровода. Учитывая большие расходы пульпы, перекачиваемой по пульпопроводу (1000 — 2000 м /ч), это обстоятельство может достаточно быстро вывести пульпопровод из строя.

Таким образом, главным условием обработки пульпы дымовыми газами является практически полное выщелачивание эолы до выхода из барботажного аппарата. В известном способе это достигается с помощью предварительной обработки золошлаковой пульпы в мокрых эолоуловителях, где эффективность процесса выщелачивания золы происходит за счет подкисления диоксидами серы и углерода образующейся пульпы. Другим благоприятным обстоятельством является наличие менее густой пульпы в системах ГЗУ станций с мокрым золоулавливанием (3-5% по весу) в отличие от станций с сухим золоулавливанием (7-10%), Благодаря этому на станциях с мокрым золоулавливанием выщелачивание завершается обычно за 30 мин, из которых

5 — 15 мин пульпа движется по внутристанционным каналам, а 15 — 30 мин, в соответствии с известным способом, находится в секционированном барботажном аппарате.

При среднем расходе пульпы в системе

ГЗУ 2000 м /ч (наразных ТЭС колеблется от

50 1000 до 20000 м /ч) и максимальном слое барботажа 1 м, обеспечиваемом современными газодувками при обработке 30 мин, площадь, занимаемая таким барботажным аппаратом, составляет 1000 м, а с учетом

55 технологической обвязки аппарата и резерва составит 2000 м, На современных Т3С, г весьма компактно .построенных, вероятность наличия такой площади у главного корпуса минимальна. Перенос»<е обработ1725024 ки пульпы от главного корпуса значительно удорожает технологию за счет необходимости прокладки термоизолирован ного газохода, что составляет основную стоимость установки по обработке дымовыми газами, 5

На вновь проектируемую ТЭС такой резерв площади возможен. Однако для станций с сухим золоулавливанием, когда время полного расщелачивания золы в системах ГЗУ. составляет 30-120 мин, резервирование: 10 площади в 5000 м и более невозможно.

В предлагаемом способе по обработке осветленной воды дымовыми газами барботажные аппараты с двойным резервиоованием занимают площадь не более 25 м при 15 полуметровом слое обработки, Исходя из вышеизложенного, ясно, что . необходимо добиться полного расщелачивания эолы уже во внутристанционных каналах до поступления пульпы в барботажный аппарат, что может быть осуществлено разбавлением пульпы, В соответствии с законом действия масс увеличение количества воды приводит к ускорению образования гидроксид-ионов, Исследования показали, что для различных типов зол практически полное выщелачивание за 5 — 15 мин обеспечивается консистенцией пульпы 1,5—

37;. В этом случае общий расход пульпы для

ТЭС с сухим золоулавливанием увеличивается в 2 — 7 раз, что не только увеличит площадь барботажного максимума до 100 м, но г и значительно повысит расходы на перекачивание пульпы на золоотвал. Отсюда вытекает необходимость сгущения разбавленной пульпы после обработки ее дымовыми газами. В этом случае на золоотвал будет перекачиваться густая пульпа, а осветленная в сгустителе вода по короткому циклу (максимально несколько сотен метров) возвращается на образование разбавленной пульпы. Степень сгущения пульпы и, соответственно, выбор сгустителя, например гидроциклон или радиальный отстойник; определяется резервом площади у главного корпуса.

Оптимальным вариантом было бы сгущение пульпы до консистенции 30-50 g, что резко улучшило бы экономические показатели предлагаемой схемы за счет уменьшения количества перекачиваемой на золоотвал пульпы и осветленной воды с золоотвала. Однако надо учитывать, что осветленная в сгустителе вода при подаче на смывные и побудительные сопла должна иметь содержание золы не более 0,5 г/л во избежание истирания сопел. Осветление до концентрации менее 0,5 г/л взвешенных частиц технологичсски возможно, При расходе 1000 м /ч площадь сгустителя будет не

50 менее 700 м,.что не приемлемо для разме2 щения у главного корпуса действующей

ТЭС, но осуществимо для проектируемой.

Поэтому наиболее подходящий вариант для действующей ТЭС вЂ” сгущение пульпы до

7-107 (первоначальной консистенции) и направление полуосветленной воды на разбавление в голову внутристанционных каналов. Отсутствие сопел и,невысокая скорость воды в трубах (около 1 мlс) позволит избежать истирания, В этом случае в качестве сгустителя можно использовать гидроциклон, занимающий площадь несколько десятков метров.

На фиг.1 показана технологическая схема предлагаемого способа; на фиг.2 — то же, вариант исполнения.

В обычную схему ГЗУ, содержащую сухие золоуловители 1, золосмывные устройства 2, внутристанционный канал для сбора и транспортирования пульпы 3; высоконапорные багерные насосы для перекачивания пульпы на золоотвал 4, бак-смеситель 5, смывные насосы 6, включаются дополнительно низконапорные багерные насосы 7 для подачи пульпы в нейтрализатор 8 и сгуститель 9, нижний конус которого соединен с высоконапорным багерным насосом 4. В зависимости от типа и размера сгустителя 9 трубопровод 10 соединяет вывод осветленной воды либо с оголовками внутристанционного канала 3 (фиг,1), либо с бакомосветлителем 5 (фиг.2).

Способ осуществляется следующим образом.

Разбавленная до консистенции 1,5-37 пульпа по внутристанционному каналу 3 попадает в низконапорные багерные насосы

7, которые подают эту пульпу в нейтрализатор 8, где она обрабатывается дымовыми газами до рН 5,5 — 6,5. Обработанная пульпа самотеком поступает в сгуститель 9, из которого сгущенная пульпа подается на золоотвал высоконапорным багерным насосом

4, а осветленная вода по трубопроводам 10 самотеком поступает на приготовление разбавленной пульпы. В зависимости от степени осветления пульпы в сгустителе 9, выбор которого определяется резервом производственной площади у главного корпуса ТЭС, приготовление разбавленной пульпы осуществляется по одному иэ двух вариантов.

При наличии ТЭС места для установки радиального отстойника большого диаметра (30 м) вода осветляется в нем до содержания взвешенных не более 0,5 г/л и поступает в бак-смеситель 5 на смешивание с осветленной водой золоотвала. Из бакасмесителя смывными насосами 6 повышенной производительности (или большим

1725024 числом насосов той же производительности) вода подается на смывные сопла в золосмывные устройства 2 и побудительные сопла в внутристанционный канал 3, Для увеличения пропускаемого расхода оборотной воды ставятся смывные и побудительные сопла большого диаметра. Помимо этого увеличивается количество побудительных сопел. Таким образом то же количество золы, уловленной в сухих золоуловителях 1, смывается и побуждается в 2-7 раз большим количеством оборотной воды, что обеспечивает получение эоловой пульпы с консистенцией 1,5-3;, При установке на ТЗС в качестве сгустителя гидроциклона соотношение регулируется та;<, чтобы на золоотвал поступала пульпа с первоначальной консистенцией 7—

10Д, В этом случае на смывные насосы 6 поступает только осветленная вода с золоотвалом в количестве, соответствующем созданию консистенции пульпы до внедрения предлагаемого метода. Осветленная в гидроциклоне вода с конце ITpBLIèÎÉ взвешен ных 2 — 3 г/л по трубе 10 подается самотеком в голову внутристанционного канала 3, за счет чего вытекающая из золосмывных устройств пульпа разбавляется до консистенции 1,5 — 37,.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа состоит в том, что по сравнению с обработкой дымовыми газами при использовании осветленной воды не требуется строительство и прокладка дорогостоящего термоизолированного газохода длиной до 10 км. Разбавление пульпы во внутристанционных каналах позволяет избежать строительства больших (до 5000 м и более) барботажных аппаратов для станций с сухим золоулавливанием. Более того, .возможность размещения узла обработки пульпы по предлагаемому способу (барботажный аппарат, сгуститель.и дополнитель5 ная багерная насосная) на площади менее

500 м позволяет реально внедрять обра2 ботку пульпы на действующих ТЭС, Затраты на строительство узла обработки пульпы, а также на дополнительное перекачивание

10 увеличенных расходов пульпы низконапор.ными багерными насосами и дымовых газов . газодувкой окупаются отсутствием необходимости очистки трубопроводов, насосов осветленной воды, смывных насосов и внут15 ристанционной разводки осветленной воды (в том числе смывных и побудительных со-. пел), золосмывных аппаратов, а также необходимостью сброса осветленной воды в природные водоемы.

Формула изобретения

Способ предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления, транспортирующей зо25 лу, уловленнуо сухими золоуловителями, включающий барботажную обработку гидрозольной пульпьгдымовыми газами с регулировкой подачи газов по показаниям рН-метра, обеспечивая рН пульпы при бар30 ботаже в пределах 5,0 — 7,0, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью полного предотвращения образования отложений с минимальными затратами, до подачи на барботажную обработку пульпу разбавляют оборотной.во35 дой до консистенции 1,5 — 3% по массе, после обработки дымовыми газами пульпу сгущают и направляют на золоотвал, а осветленную в сгустителе воду подают вновь на разбавление пульпы.

) 1725024 трап апа оап

Составитель Е.Меркачеаа

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор T.Ìàëåö

Редактор M.ßíêîâè÷

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1167 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб„4/5