Двухкамерные топки с жидким шлакоудалением

Камера горения топлива с жидким шлаком и камера охлаждения разделены шлакосепарационной решеткой (рис. 4.26), выполненной из разведенных ошипованных труб, имеющих огнеупорную обмазку. В таких топках улавливается до 70 % шлака. Еще больше удаление шлака в жидком виде осуществляется в циклонных топках. Недостатком топок с жидким шлакоудалением являются большие потери тепла (2-4 %) со шлаками.

Достоинством циклонных предтопков является возможность сжигания дробленки, в которой основная масса частиц имеет диаметр 0,5-1 мм. Недостаток – высокое аэродинамическое сопротивление.

Аппараты для сухой механической очистки газов

Делятся на пылеуловители и фильтры. В свою очередь пылеуловители подразделяются на гравитационные и инерционные. Гравитационные пылеуловители имеют пылевые камеры различной конструкции. В этих пылеуловителях осаждение пыли происходит, в основном, под действием сил тяжести. Силы инерции здесь оказывают незначительное влияние на процесс извлечения пыли из потока газа.

Рис. 15.2. Схема радиального пылеуловителя

На рисунке 15.2 приведена схема радиального пылеуловителя. В него через центральный газоход поступает запыленный газ, который в бункере снижает скорость своего движения и меняет направление движения на 180⁰. Пыль, содержащаяся в газе, под действием сил тяжести и по инерции, оседает в бункере, а газ удаляется в очищенном виде.

Гравитационные пылеуловители эффективны при удалении частиц пыли с размерами большими 100 мкм, т.е. достаточно крупных частиц.

В инерционных (центробежных) пылеуловителях (рис.15.3) на частицы пыли действует сила инерции, возникающая при повороте или вращении газового потока. Так как эта сила значительно превосходит гравитационную, то и удаляются из газового потока частицы более мелкие, чем при гравитационной очистке.

Пример такого пылеуловителя - циклон, удаляющий из газового потока частицы пыли с размерами большими 20 мкм. Запыленный газовый поток вводится в верхнюю часть корпуса циклона через патрубок, расположенный тангенциально относительно корпуса. Поток приобретает вращательное движение, тяжелые частицы пыли силами инерции отбрасываются к стенкам циклона и под действием сил тяжести опускаются в бункер, а очищенный газ удаляется из циклона.

Рис. 15.3. Схема циклона

Фильтры (рис.15.4) - это аппараты, обеспечивающие тонкую очистку газа. По типу фильтрующего элемента подразделяются на фильтры с волокнистым фильтрующим элементом, с тканевым, зернистым, металлокерамическим, керамическим. Типичным примером являются фильтры с тканным фильтрующим элементом: из натуральных и синтетических тканей или металлотканый, выдерживающий температуру до 600 ⁰С.

Регенерация тканевого фильтра осуществляется обратной продувкой сжатым воздухом.

Запыленный газ проходит через рукавную ткань, оставляя на ней частички пыли, и очищенным удаляется из фильтра. Пыль оседает в бункер по мере её накопления на ткани. Когда сопротивление ткани существенно возрастает, обратной продувкой воздухом тканевый рукав отчищается от пыли.

Рис. 15.4. Фильтр тканевый

15.5.3.Электрофильтры

Электрофильтры (рис.15.5) - аппараты для тонкой очистки газа. Принцип действия этих фильтров основан на силовом взаимодействии заряженных частиц между собой и с металлическими электродами. Вы знаете, что одноимённо заряженные частицы отталкиваются, а разноименно заряженные - притягиваются. В электрофильтре частицы пыли, попадая в электрическое поле, заряжаются и затем под действием сил взаимодействия с осадительными электродами притягиваются к ним, осаждаются на них и теряют свой заряд. В качестве примера рассмотрим работу трубчатого электрофильтра. Фильтр состоит из корпуса и центрального электрода, конструкция которого на схеме не раскрыта. Корпус фильтра заземляется. Центральный электрод состоит из пластин, часть из которых подсоединена к корпусу, а другая часть - изолирована от него.

Рис. 15.5. Схема электрофильтра

Изолированные и подсоединённые к корпусу электроды чередуются. Между ними создаётся разность потенциалов порядка 25-100 кВ. Величина разности потенциалов определяется геометрией электродов и тем больше, чем больше расстояние между ними. Это связано с тем, что электрофильтр работает, если между электродами существует коронный разряд.

Газ, проходя между электродами, ионизируется. Частицы пыли взаимодействуют с йонами, приобретают отрицательный заряд и притягиваются к осадительным электродам. Осаждаясь на электродах частицы пыли теряют свой заряд и частично осыпаются в бункер.

Производится периодическая очистка фильтра встряхиванием или промывкой. На время очистки фильтр отключается.

При работе на доменном газе фильтр промывают через каждые 8 часов в течение 15 минут. Максимальная температура очищаемого газа не должна превышать 300 ⁰С. Рабочая температура очищаемого газа 250 ⁰С. Высота электродов до 12 м.

Электрофильтр очищает газ от частиц пыли с размерами меньшими 1 мкм.

15.5.4.Мокрая очистка газов

В аппаратах мокрой очистки запыленный газ промывается водой, что позволяет отделить значительную часть пыли.

Наибольшее применение в чёрной металлургии нашли скрубберы различной конструкции и турбулентные газопромыатели.

Скрубберы (рис.15.6) - это агрегаты, в которых запыленный газ поднимается навстречу орошающей воде. С целью защиты от коррозии внутренние поверхности скруббера футеруются керамической плиткой. Максимальная температура газа в скруббере 300 ⁰С. Размеры скруббера: диаметр - 6-8 м, высота - 20-30 м. Расход воды - 1,5-2 кг/м³ газа. В скрубберах осуществляется полутонкая очистка от пыли.

Рис. 15.6. Схема скруббера

Скоростной газопромыватель (рис.15.7) - эффективный аппарат тонкой очистки, применяемый как самостоятельно, так и для подготовки газа перед электрофильтром. Состоит из трубы-распылителя и циклона каплеуловителя. Улавливает частицы пыли размерами до 0,1 мкм. Производительность по газу 40000 м³/ч и более. Удельный расход орошающей воды 0,15-0,5 кг/м³. Скорость газа в горловине трубы-распылителя 40-150 м/с.

Рис. 15.7. Схема скоростного газопромывателя

Принцип действия скоростного газопромывателя основан на улавливании в циклоне мелких частиц пыли утяжелённых смачивающей их водой. Смачивание частиц пыли осуществляется в трубе-распылителе.

В заключение следует отметить, что пыль с частицами крупнее 10-20 мкм хорошо улавливается в большинстве аппаратов газоочистки. Для очистки от пыли с частицами меньшими 1 мкм пригодны только аппараты тонкой очистки: пористые фильтры, электрофильтры, скоростные газопромыватели.

Библиографический Список

1. Белосельский Б.С. Энергетическое топливо / Б.С Белосельский, В.К. Соколов. – М.: Энергия, 1980. –168 с.

2. Хзмалян Д.М. Теория топочных процессов / Д.М. Хзмалян – М.: Энергоатомиздат. 1990. – 352 с.

3. Хзмалян Д.М. Теория горения и топочные устройства / Д.М. Хзмалян, Я.А. Каган. – М.: Энергия. 1976. – 488 с.

4. Аналитическая химия и технический анализ угля на электростанциях: учебник для техникумов/ И.В. Авгушевич [и др.]. – М.: Недра, 1987. – 336 с.

5. Резников М.И. Паровые котлы тепловых электростанций: учебник для вузов / М.И. Резников, Ю.М. Липов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 240 с.

6. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Под ред. Н.В. Кузнецова – М.: Энергия. 1973.

7. Баскаков А.П. Котлы и топки с кипящим слоем / А.П. Баскаков, В.В. Мацнев, И.В. Распопов – М.: Энергоатомиздат. 1996. – 352 с.

8. Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва / Л.Н. Хитрин – М.: Изд-во МГУ, 1957. – 527 с.

9. Яворский И.А. Физико-химические основы горения твердых ископаемых топлив и графитов / И.А. Яворский – Новосибирск: Наука, 1973. – 254 с.

10. Зельдович Я.Б. Тепловой взрыв и распространение пламени в газах / Я.Б. Зельдович, В.В. Воеводский – 1947. (ММИ) – 294 с.

11. Основы практической теории горения: учеб. пособие для вузов / В.В. Померанцев [и др.], – под ред. В.В. Померанцева. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. от-ние, – 1986. 312 с.

12. Иссерлин А.С. Основы сжигания газового топлива: справ. пособие / А.С. Иссерлин. – 2-е изд., перераб и доп. – Л.: Недра, 1987. – 336 с.

13. Иванов Ю.В. Газогорелочные устройства / Ю.В. Иванов. – М.: Недра, 1972. – 276 с.

14. Современные горелочные устройства (конструкции и технические средства): справ. пособие / А.А. Винтовкин [и др.]. – М.: Машиностроение-1, 2001. – 496 с.

15. Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов / В.А. Адамов. – Л.: Недра, 1989. – 304 с.

16. Бабий В.И. Горение угольной пыли и расчет пылеугольного факела / В.И. Бабий, Ю.Ф. Куваев – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 208 с.

17. Виленский Т.В. Динамика горения пылевидного топлива / Т.В. Виленский, Д.М. Хзмалян. – М.: Энергия, 1977. – 248 с.

18. Горение углерода / А.С. Предводителев [и др.]. – М.; Л.: Энерголитиздат, 1949. – 456 с.

19. Колодцев Х.И., Жарков Б.Л. / Газообразование в плотном слое / Известия ВТИ. 1950. – №10. – С. 22-26.

20. Канторович Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива / Б.В. Канторович. – М.: Изд-во АН СССР, 1958. – 598 с.

21. Ромадин В.П. Пылеприготовление / В.П. Ромадин. – М.;Л.: Госэнергоиздат, 1953. – 519 с.

22. Сидельковский Л. Н. Парогенераторы промышленных предприятий: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Промышленная теплоэнергетика» / Л.Н. Сидельковский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978. – 336 с.