Циклонные (инерционные) золоуловители

 

Очищаемый от пыли (летучей золы)газ тангенциально входит в цилиндрическую оболочку (корпус), переходящую внизу в конус. Благодаря вращательному движению потока центробежные силы отбрасывают частицы пыли к периферии, ударяясь о стенку, последние теряют скорость и вдоль стенки падают в нижнюю часть конуса, а затем удаляются из потока газов через воронку. Выход газов вниз заполнен золой, и поэтому поток газов, вращаясь, поворачивает вверх в центральный патрубок и удаляется из корпуса золоуловителя, освобождаясь от большей части летучей золы.

Циклоны просты в изготовлении, надежны в эксплуатации при высоких давлениях и температурах, обеспечивают фракционную эффективность очистки на уровне 80..95% от частиц пыли размером более 10 мкм. Циклоны в основном рекомендуются использовать перед высокоэффективными аппаратами пылеочистки (тканевыми фильтрами и электрофильтрами). В ряде случаев циклоны обеспечивают эффективность очистки, достаточную для выброса газов или воздуха в атмосферу.

В России и СНГ для циклонов принят стандартизированный ряд внутренних диаметров D:200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000 мм. Для всех одиночных циклонов бункеры выполняются цилиндрическими с коническим днищем. Диаметр бункера принимают 1,5 D для цилиндрических и 1,1…1,2 D – для конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера принимается 0,8 D, угол конусности стенок днища – 60.

Циклоны делятся на циклоны большой производительности и циклоны высокой эффективности. Первые имеют обычно большой диаметр и обеспечивают очистку значительных количеств воздуха. Вторые сравнительно небольшого диаметра (до 500…600 мм) и обеспечивают высокую степень очистки. Очень часто применяют групповую установку этих циклонов, соединенных параллельно по воздуху.

В промышленности применяется большое число различных типов циклонов, которые отличаются друг от друга формой, соотношением размеров элементов и т.д.

С уменьшением диаметра циклона скорость потока возрастает, и степень очистки газов от летучей золы повышается. В связи с этим в энергетике нашли применение небольшие по диаметру циклоны, объединяемые в параллельные группы для обеспечения требуемого расхода газов через них. Они получили название батарейных, или мультициклонов.

В настоящее время применяют циклонные элементы с тангенциальным подводом газов при внутреннем диаметре 230 мм. Батарейные циклоны обеспечивают улавливание до 94% летучей золы, их используют на котлах производительностью до 170 т/ч. На более мощных котлах их применяли лишь в качестве первой ступени золоулавливания в комбинации золы в газах. Возрастающие требования к качеству очистки дымовых газов от летучей золы привели в дальнейшем к вытеснению из энергетики батарейных циклонов и к замене их на более совершенные установки.

Недостатки работы сухих циклонов была вероятность вторичного захвата осевшей на стенках золы, что снижало эффективность таких аппаратов. Для предотвращения вторичного уноса золы со стенок было использовано смачивание поверхности корпуса стекающей пленкой воды. В этом случае практически все золовые частицы, достигшие стенок, удалялись вместе с водой в золовой бункер.

 

Расчетная часть

1.Исходные данные.

1) Расчетные характеристики твердого топлива

Месторождение топлива	Марка класса	C1г	Hг	Nг	Oг	Sорг	Sколг	Sобщ	Aсрс	Wсрс	Vг
Катуйское	ДР	77,5	5,5	1,4	15,1	0,5	0,5	0,5

 

Qпг, МДж/кг	Qпр, МДж/кг
30,3	23,9

 

2)Исходные данные для расчета

Тг	Тв	Сф	Котлы, шт	А	ω, м/с	Загрязняющее вещество
0С	0С	CO	NO2	SO2	пыли			12,8	СО
		4,5	0,05	0,3	0,25

 

3) ПДК (пыли) = 0,5 мг/м³

ПДК (CO) = 5 мг/м³

ПДК (SO₂) = 0.5 мг/м³

ПДК (NO₂) = 0.085 мг/м³

4) Расчетные характеристики для расчета котельной установки.

Наименование характеристик:

a) Расчетный расход топлива на один котел (В^* = 500 г/с)

b) Температура отходящих газов (Т_г = 150 ⁰С)

c) Коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой (ξ_ух = 1,75)

d) Потери тепла с уносом от механической неполноты сгорания топлива

(q_ун = 1%)

e) Потери теплоты от неполноты сгорания топлива:

¾ ­ механической q_мех = 6%

¾ химической q_хим = 0,5%

f) Доля золы в уносе (α_ун = 15)

g) Доля твердых частиц, задерживаемых золоуловителем (η_а = 0,85)

h) Доля оксидов серы, связанных летучей золой в котле (η_i^’ = 0.10)

i) Доля оксидов серы, улавливаемых в золоуловителе котла попутно с улавливанием твердых частиц (η_i^” = 0)

j) Коэффициенты, учитывающие:

¾ долю потерь теплоты, обусловленную содержанием CO в продуктах сгорания: R = 1.0;

¾ влияние состава топлива на выход S: B_i =4.1;

¾ влияние состава топлива на выход NO_x: β_i = 0.9;

¾ конструкцию горелок: β₂ = 1.0;

¾ вид шлакоудаления: β₃ = 1.0;

¾ эффективность рециркулирующих газов в зависимости от условий подачи в топку: ε₁ = 1.0;

¾ снижение выбросов NO, при двухступенчатом сжигании: ε₂ = 1.0;

¾ степень рециркуляции дымовых газов: r = 0;

¾ выход оксидов азота кг/m условного топлива: ψ = 5.9.

 

2.Расчет элементарного состава рабочего топлива.

, выражаем A^р:

;

;

;

;

;

;

;

;

.

 

3.Расчет масс и объемов продуктов сгорания топлива при сжигании в котельных

1)Максимально разовый выброс золы:

:

;

2) Максимально разовый выброс SO₂:

;

3) Максимально разовый выброс CO:

;

4)Максимально разовый выброс NO_x:

;

г/с

5) Теоретическое количество воздуха, необходимого для горения топлива заданного состава:

;

6) Теоретический объем продуктов сгорания топлива заданного состава:

м³/кг;

м³/кг;

м³/кг;

м³/кг.

7) Объемный расход дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу котлами:

м³/с;

 

4. Определение высоты трубы H.

;

;

ПДК = 5 + 0,085 + 0,5 + 0,5 = 6,085 мг/м³;

м³/с

;

м.

 

5.Расчет рассеивания и предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу.

1)Рассчитываем параметр f

;

2)Рассчитываем безразмерный коэффициент m:

;

3)Рассчитываем параметр V_m для нагретых выбросов:

;

Так как 0.3 < V_m < 2, то n= .

4)Рассчитываем максимальные концентрации вредных выбросов в предельном слое атмосферы для нагретых выбросов:

;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³.

5)Сравнение фактического загрязнения с учетом фоновой концентрации и с санитарно-гигиеническим нормативом показывает, что выбросы NO₂ и SO₂ загрязняют воздушный бассейн:

(мг/м³) > ПДК^пыли = 0,5 (мг/м³);

(мг/м³) > ПДК^SO2 = 0,5 (мг/м³);

(мг/м³) > ПДК^CO = 5 (мг/м³);

(мг/м³) > ПДК^NO2 = 0,085 (мг/м³);

 

6)Рассчитываем предельно допустимый выброс (теоретический) для каждого загрязняющего вещества (с учетом С_ф):

;

г/с;

г/с;

г/с;

г/с.

 

6. Определение требуемой степени очистки.

Анализ проведенных расчетов показывает, что фактический массовый выброс CO, SO₂, NO₂ и пыли превышает расчетные значения ПДВ. Поэтому необходимо разработать мероприятия по снижению выбросов для достижения нормативов.

Требуемая степень очистки:

;

;

;

.