Способ очистки и отвода дымовых газов

 

Использование: отвод дымовых газов, образующихся при работе котлоагрегатов при реконструкции золоуловителей мокрого типа действующих котлоагрегатов, имеющих трубы Вентури. Сущность изобретения: при работе котлоагрегата (К) 1 в среднем режиме нагрузки определяют оптимальный расход воды на форсунки 14 и 15. Затем устанавливают шибер 17 таким образом, чтобы датчики температуры 16 зафиксировали оптимальную температуру. При переводе К 1 на режим полной нагрузки возрастает температура отводимых газов в газоходе 10, поступает команда на открытие клапана 19 для увеличения расхода воды и шибера 17 для увеличения подачи подогретого воздуха, при этом в трубе Вентури двуфакельная форсунка 14 имеет полые факелы, а двуфакельная форсунка 15 имеет встречный полый факел и попутный объемный факел. 1 ил.

Изобретение относится к способам очистки и отвода дымовых газов, преимущественно, от котлоагрегатов, но может быть использовано также в других отраслях промышленности, например в черной металлургии.

Известен способ очистки и отвода дымовых газов от котлоагрегата, работающего от сжигания угля, при котором дымовые газы последовательно обрабатывают водой в золоуловителе с трубами Вентури, сепарируют в каплеуловителях, а затем через дымососы, всасывающие и напорные газоходы отводят в вытяжную трубу. Достаточно высокая эффективность улавливания золы в известном способе обеспечивается преимущественно за счет использования нового в технологическом и конструктивном отношении типа каплеуловителя, а именно мокрого, многовводного, кольцевого, снабженного цилиндрической вставкой. Такой каплеуловитель имеет высокую материалоемкость и стоимость, а также требует повышенного расхода воды на пленочное орошение наружной и внутренней поверхностей цилиндров, что служит препятствием к его широкому внедрению, особенно при реконструкции системы очистки дымовых газов действующего котлоагрегата, когда необходимо предварительно демонтировать существующие каплеуловители.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки и отвода дымовых газов, включающий последовательно обработку дымовых газов водой в золоуловителе с трубами Вентури, сепарацию в каплеуловителях, смешение с подогретым воздухом на выходе из последних и отвод газа через дымососы, всасывающие и напорные газоходы в вытяжную трубу.

Известный способ обеспечивает эффективную очистку дымовых газов от пыли, в частности за счет организации более эффективного смешения газовых потоков, применения последовательно соединенных скоростных концентраторов пыли в виде циклонов и дополнительной коагуляции пыли на входе и выходе трубы Вентури. Однако преимущества известного способа в полной мере проявляются только при очистке и отводе дымовых газов от агрегатов черной металлургии. Известные попытки внедрить аналогичную технологическую схему очистки и отвода дымовых газов для котлоагрегатов (например, на Иркутской ТЭЦ-10), работающего на сжигании угля и снабженного системой воздухоподогрева, успехом не увенчались. Причины этого заключаются в следующем: во-первых, котлоагрегат работает в различных, существенно отличающихся режимах нагрузки, например от 60 до 100% его мощности, в связи с чем не представляется возможным осуществлять вручную такую регулировку запорно-регулирующей арматуры, при которой на всей ширине диапазона изменения режима работы котлоагрегата обеспечивалось бы одновременное выполнение двух условий, а именно достижение степени очистки газов от золы не ниже заданной и поддержание заданной оптимальной температуры отводимых газов в напорных газоходах, при которой в последних, а также в дымовой трубе не образуется конденсат и, кроме того, обеспечивается необходимое рассеивание отводимых газов в верхних слоях атмосферы; во-вторых, сжигание угля неизбежно сопровождается образованием золы, причем зольность углей некоторых месторождений весьма значительна. Отрицательная роль золы проявляется как в связи с ее абразивными свойствами, так и в связи со свойством при контакте с водой образовывать соединения кальция, которые имеют тенденцию откладываться на стенках. Поэтому использование известного способа для котлоагрегата, работающего на сжигание угля, неизбежно вызовет, с одной стороны, ускоренный абразивный износ последовательно соединенных циклонов и связанных с ними трубопроводов, а с другой стороны, может привести к образованию прочных отложений, например в зоне эжекции зологазового концентрата и внутри каплеуловителя, в зоне установки циклона. Все это в конечном итоге снизит эффективность очистки и отвода газов от котлоагрегата.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки и отвода газов от котлоагрегата, работающего на сжигании угля и снабженного системой воздухоподогpева, в широком диапазоне изменения режима его работы.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе очистки и отвода дымовых газов, включающем последовательную обработку дымовых газов водой в золоуловителе с трубами Вентури, сепарацию в каплеуловителях, смешение с подогретым воздухом на выходе из последних и отвода газа через дымососы, всасывающие и напорные газоходы в вытяжную трубу, воду центрально распыляют в каждой трубе Вентури последовательно в четырех зонах, в первой зоне - навстречу потоку газов с размещением границы зоны орошения в пределах двух третей длины конфузора от начала горловины, во второй зоне - по ходу потока газов с размещением границы зоны орошения в пределах горловины, в третьей зоне - навстречу потоку газов с размещением границы зоны орошения в диффузоре на расстоянии от конца горловины 0,4-0,8 диаметра горловины, в четвертой зоне - в диффузоре с размещением границы зоны орошения на расстоянии от конца горловины, составляющим не менее одного ее диаметра, в первых трех зонах воду распыляют в форме полых факелов, в последней зоне - в форме объемного факела, при этом расход воды для всех зон и расход подогретого воздуха непрерывно автоматически и синхронно регулируют в большую или меньшую сторону по величине отклонения соответственно в большую или меньшую сторону температуры газов в напорных газоходах от оптимальной.

На чертеже схематически изображено устройство для реализации предлагаемого способа.

Схема включает котлоагрегат 1, газоход 2, конфузор 3, горловину 4 и диффузор 5 трубы Вентури, газоход 6, центробежный каплеуловитель 7, всасывающий газоход 8, дымосос 9, напорный газоход 10, вытяжную трубу 11, систему воздухоподогрева 12 котлоагрегата 1, воздуховод 13, двуфакельную форсунку 14, установленную по оси конфузора 3 и образующую противоположно направленные полые факелы, двуфакельную форсунку 15, установленную по оси диффузора 5 и образующую противоположно направленные факелы, один из которых - полый, а другой - объемный и направлен по ходу дымовых газов, датчики температуры 16, шибер 17, вентили 18, клапан 19, исполнительный механизм 20, электронный регулятор температуры 21.

Способ осуществляют следующим образом. Опытным путем определяют такое положение двуфакельных форсунок 14 и 15 на осях конфузора 3 и диффузора 5 трубы Вентури, чтобы границы всех зон орошения от четырех факелов при минимальном и максимальном расходе воды находились на стенках трубы Вентури в пределах, указанных выше. При этом не должно быть такого положения, когда какой-либо факел не образует на стенке трубы Вентури границы зоны орошения, поскольку это означало бы, что часть воды, идущей на образование соответствующего факела, используется неэффективно из-за того, что не весь объем дымового газа в этом случае подвергается орошению. Установлено, что, если в конфузоре 3 граница зоны орошения первого факела первой зоны находится на таком расстоянии от горловины 4, которая превышает две трети длины конфузора 3, то это неизбежно приведет к образованию на стенке конфузора 3 в его средней части отложений золы. Если граница зоны орошения второго факела выходит за пределы горловины 4, то это существенно отразится на работе установки. При этом в случае размещения границы зоны орошения в пределах конфузора 3 произойдет снижение скорости газового потока, что соответственно повлечет за собой уменьшение жесткости (скорости составляющих факел капелек воды) и первого факела, который не будет достигать стенок конфузора 3 и соответственно на весь объем проходящего газа будет орошаться распыленным факелом, в результате чего снизится эффективность золоулавливания. В случае размещения границы зоны орошения второго факела в пределах диффузора из-за высокой скорости газового потока, по крайней мере, большая часть факела не будет достигать стенок диффузора, что также повлечет за собой снижение эффективности золоулавливания.

Если в третьей зоне орошения, находящейся в пределах диффузора 5, граница зоны орошения будет находиться от горловины 4 на расстоянии менее 0,4 ее диаметра, то из-за высокой скорости газового потока не все капельки воды факела будут достигать стенки диффузора 5, что равносильно уменьшению количества улавливаемых частичек золы. Если же граница из-за недостаточного давления в форсунке будет находиться от горловины 4 на расстоянии более 0,8 ее диаметра, то это отрицательно скажется на жесткости факела и приведет к уменьшению плотности распределения составляющих его капелек воды, что в конечном счете снизит эффективность золоулавливания.

Если в четвертой зоне орошения, также находящейся в пределах диффузора 5, сместить границу зоны орошения к горловине 4 на расстояние, составляющее менее одного ее диаметра, то в этом случае опять-таки из-за высокой скорости газового потока не произойдет полного раскрытия объемного факела и плотность орошения не будет равномерной по всей площади поперечного сечения, что соответственно снизит эффективность очистки газа.

При работе котлоагрегата 1 в среднем режиме нагрузки, например 75% мощности, опытным путем определяют оптимальный расход воды на форсунки 14 и 15. Оптимальный расход будет соответствовать минимальному, обеспечивающему задаваемую степень очистки газов от золы, например 98,5%. После этого устанавливают шибер 17 таким образом, чтобы датчики температуры 16 в напорном газоходе 10 зафиксировали оптимальную температуру, определяемую по известной методике, изложенной в специальной литературе, или на основании опыта эксплуатации котлоагрегата 1. Затем переводят котлоагрегат 1 в другой режим нагрузки, например 100% мощности. Это приведет к увеличению концентрации золы, а также к увеличению температуры отводимых газов в напорном газоходе 10 в зависимости от величины отклонения температуры от оптимальной в электронном регуляторе температуры 21 формируется команда на исполнительный механизм 20, автоматически открывающий клапан 19 для увеличения расхода воды и шибер 17 для увеличения расхода подогретого воздуха из системы воздухоподогрева 12.

Степень открытия клапана 19 синхронизируют со степенью открытия шибера 17, исходя из того, что повышенный расход воды на форсунки обеспечивает степень очистки дымовых газов, имеющих более высокую концентрацию золы (98,5%), а повышенный расход подогретого воздуха, смешиваемого с отводимыми газами в верхней части каплеуловителя 7, компенсирует полностью переохлаждение дымовых газов в трубе Вентури, что произойдет тогда, когда датчики 16 зафиксируют заданную оптимальную температуру.

После этого котлоагрегат 1 может эксплуатироваться в широком диапазоне изменения режима его работы при сохранении высокой эффективности очистки и отвода дымовых газов.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ И ОТВОДА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ, включающий последовательно обработку дымовых газов водой в золоуловителе с трубами Вентури, сепарацию в каплеуловителях, на выходе которых смешение дымового газа с подогретым воздухом и отвод газа через дымососы, всасывающие и напорные газоходы в вытяжную трубу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и отвода газов от котлоагрегата, работающего на сжигании угля и снабженного системой воздухоподогрева в широком диапазоне изменения режима его работы, воду центрально распыляют в каждой трубе Вентури последовательно в четырех зонах, в первой зоне - навстречу потоку газов с размещением границы зоны орошения в пределах 2/3 длины конфузора от начала горловины, во второй зоне - по ходу потока газов с размещением границы зоны орошения в пределах горловины, в третьей зоне - навстречу потоку газов с размещением границы зоны орошения в диффузоре на расстоянии от конца горловины 0,4 - 0,8 диаметра горловины, в четвертой зоне - в диффузоре с размещением границы зоны орошения на расстоянии от конца горловины, составляющим не менее одного ее диаметра, в первых трех зонах воду распыляют в форме полых факелов, в последней зоне - в форме объемного факела, при этом расход воды для всех зон и расход подогретого воздуха непрерывно автоматически и синхронно регулируют в большую или меньшую сторону по величине отклонения соответственно в большую или меньшую сторону температуры газов в напорных газоходах от оптимальной.

РИСУНКИ

Рисунок 1