Золоуловители с трубой Вентури типа МВ

ВВЕДЕНИЕ

Развитие  теплоэнергетики, а также непрерывное  ужесточение санитарных требований к чистоте атмосферного воздуха  приводит к обострению проблемы защиты воздушного бассейна от выбросов летучей  золы. Доля тепловых электростанций в  суммарном выбросе твердых аэрозолей промышленными предприятиями весьма значительна. Это обуславливает, в частности, резкое повышение требований на электростанциях, сжигающих твердое топливо, к очистке дымовых газов от золы, осуществляемой в СССР и за рубежом в основном с помощью двух типов золоуловителей - электрофильтров и мокрых аппаратов.

При выборе типа золоулавливающих установок для данной электростанции учитывают совокупность ряда факторов, таких, например, как сорт топлива, мощность котельного агрегата, уровень капитальных и эксплуатационных затрат на газоочистку, а в некоторых случаях также и экономическую целесообразность использования уловленной золы в народнохозяйственных целях. С учетом всех этих факторов область применения мокрых золоуловителей на тепловых электростанцияхдостаточно обширна.

Большинство отечественных  котельных агрегатов единичной  мощностью до 200 МВт включительно оборудовано такими аппаратами. Степень  очистки дымовых газов в них  должна удовлетворять как действующим  нормативным требованиям с учетом санитарного законодательства, так и условиям надежной работы дымососов с точки зрения предотвращения их золового износа. При этом в зависимости от сорта топлива требуемая степень очистки может быть различной и в ряде случаев может достигать весьма высоких значений. Так, например, при очистке продуктов сгорания некоторых многозольных топлив эффективность улавливания должна быть не ниже 97 %. Другим важным требованием к таким аппаратам является обеспечение длительной эксплуатационной надежности при минимальных ремонтно-эксплуатационных затратах.

Среди мокрых золоулавливающих аппаратов перечисленным требованиям  в наибольшей мере удовлетворяют  золоуловители с трубой Вентури  типа МВ^*.

^* Далее золоуловитель типа МВ.

1. ОБЩИЕ  ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие  Указания распространяются на золоуловитель типа МВ, предназначенный для улавливания золы из дымовых газов котлов тепловых электростанций, сжигающих твердое топливо с содержанием окиси кальция в золе не более 15 %.

1.2. Принятые типоразмеры  позволяют применять золоуловитель типа МВ для очистки газов в пределах их расхода 45 - 280 тыс. м³/ч.

В зависимости от объема дымовых газов, отходящих  от котла, золоулавливающая установка  может состоять из двух и более  золоуловителей, параллельно включенных по ходу дымовых газов.

1.3. Золоуловитель характеризуется простотой конструкции, компактностью, надежностью в работе и стабильной эксплуатационной эффективностью очистки в пределах 96,0 - 97,5 %. Существенным достоинством его является возможность использования для улавливания золы весьма различной по дисперсному и физико-химическому составу.

2. КРАТКОЕ  ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

2.1. Золоуловитель  типа МВ (рис. 1) состоит из двух  основных элементов: трубы Вентури  1 и каплеуловителя 2, последовательно  включенных по газу.

Соединение основных элементов золоуловителя осуществляется поворотным коленом 3 с переходом 4 при вертикальной компоновке труб Вентури и переходом 5 при горизонтальной компоновке.

Орошение труб Вентури  осуществляется центробежной механической форсункой 6.

Рис. 1. Золоуловитель  типа МВ

а и б - соответственно вертикальная и горизонтальная компоновки трубы Вентури

2.2. Труба  Вентури (рис. 2) служит для коагуляции (укрупнения) золовых частиц путем  их осаждения на каплях орошающей  воды и состоит из трех частей: конфузора 1, горловины 2 и диффузора  3. Жесткость их соединения обеспечивается  косынками 4.

Труба Вентури круглого сечения с углом сужения конфузора ?, равным 40 и 60°, и углом раскрытия  диффузора ? равным 8 и 9°.

Рис. 2. Труба Вентури

Основной  конструктивный параметр трубы Вентури - диаметр горловины d₂, диапазон применения которого следующий (мм): 450; 500; 550; 600; 650; 700; 750; 800; 850; 900; 1000; 1100; 1200; 1300.

Конструктивные  параметры трубы Вентури в  зависимости от расхода дымовых  газов через золоуловитель V'_г и скорости газов в горловине трубы Вентури для всего диапазона применения d₂, ? и ? представлены в табл. 1.

Основным  технологическим параметром трубы Вентури является скорость дымовых газов в горловине; она принимается равной 50 - 75 м/с и уточняется расчетом в зависимости от допустимого аэродинамического сопротивления установки и требуемой степени очистки газов. Скорость газов на входе в трубу и выходе из нее равна 20 м/с. Расход орошающей воды при избыточном давлении 294 - 392 кПа (3,0 - 4,0 кгс/см²) принимается равным 0,14 - 0,16 кг на 1 м³ газа при нормальных условиях.

2.3. Каплеуловитель (рис. 3, см. вклейку) служит для  сепарации загрязненных капель из потока газа и частичного улавливания золы, не осевшей на каплях в трубе Вентури. В качестве каплеуловителя используется прямоточный циклон с тангенциальным или улиточным подводом газов и пленочным орошением внутренней поверхности цилиндра. Каплеуловитель состоит из корпуса 1, в нижней части которогорасположен гидрозатвор 2.

Рис. 3. Каплеуловитель

Ввод  газов в каплеуловитель осуществляется через входной патрубок 3. Для  смыва осаждающихся на внутренней поверхности  капель и золовых частиц каплеуловитель оборудован системой орошения 4. Гидрозатвор (рис. 4, см. вклейку) служит для непрерывного удаления из каплеуловителя взвеси уловленной золы в орошающей воде (пульпы) и обеспечения при этом воздушной плотности золоуловителя.

Для предупреждения брызгоуноса каплеуловитель оборудован лотком шириной 200 мм, расположенным над входным патрубком, и козырьком шириной 200 - 250 мм, установленным над соплами орошения.

В верхней части  каплеуловителя расположены гляделки для контроля за работой сопл орошения.

Каплеуловитель  выполнен с отношением высоты h к внутреннему диаметру D3:1, входной патрубок каплеуловителя - с отношением высоты а к ширине b 2:1 и расположен под углом 8° к горизонту. Основной конструктивный параметр каплеуловителя - внутренний диаметр цилиндрической части (в свету), диапазон применения которого следующий (мм): 2000; 2300; 2500; 3000; 3200; 3500; 3700; 4000; 4500; 5000.

Рис. 4. Гидрозатвор:

1 - корпус; 2 - сливной патрубок; 3 - перегородка; 4, 5 - крышки; 6 - смывное сопло; 7 - лючок

Конструктивные  параметры каплеуловителя (см. рис. 3) в зависимости от расхода дымовых  газов через каплеуловитель V'_г представлены в табл. 2.

Режим каплеуловителя характеризуется:

- скоростью  дымовых газов в сечении входного  патрубка 20 - 22 м/с;

- условной  скоростью дымовых газов в  сечении цилиндрической части  каплеуловителя 3,5 - 4,0 м/с;

- удельным  расходом орошающей воды при избыточном давлении 9,8 - 14,7 кПа (0,10 - 0,15 кгс/см²) равным 0,05 - 0,07 кг на 1 м³ газа при нормальных условиях.

2.4. Поворотное  колено с переходом, примененноепри  вертикальном расположении труб  Вентури, служит для изменения  направления газа свертикального на соосное с входным патрубкомкаплеуловителя и частичной сепарации скоагулированной золовойпыли и капель из газового потока.

Таблица 1

Конструктивные  параметры трубы Вентури

Расход дымовых, газов V'г, тыс. м3/ч	l1, мм			d1, мм	d2, мм	l3, мм		d3, мм	L, мм
									? = 40°		? = 60°
	? = 40°	? = 60°				? = 8°	? = 9°		? = 8°	? = 9°	? = 8°	? = 9°
Скорость газов в  горловине ?г = 50 м/с
51	480		305	950	600	2215	1970	910	2873	2630	2100	2455
60	520		330	1030	650	2360	2095	980	3075	2810	2885	2620
80	605		380	1190	750	2715	2415	1130	3545	3245	3320	3020
90	645		405	1270	800	2930	2605	1210	3815	3490	3575	3250
102	675		425	1340	850	3075	2735	1280	4005	3665	3755	3385
128	755		475	1500	950	3430	3050	1430	4470	4090	4390	3800
141	795		500	1580	1000	3645	3240	1510	4740	4335	4475	4040
173	880		555	1740	1100	4005	3560	1660	5215	4770	4889	4445
203	960		605	1900	1200	4360	3875	1810	5680	5195	5326	4840
240	1045		660	2060	1300	4720	4195	1960	6155	5630	5770	5245
Скорость газов в  горловине ?г = 60 м/с
51	550		345	950	550	2576	2290	910	3290	3005	3085	2800
61	605		380	1040	600	2790	2480	990	3575	3265	3350	3040
72	660		430	1130	650	2790	2480	1040	3645	3330	3400	3090
96	755		475	1300	750	3505	3115	1240	4485	4095	4205	3815
108	810		510	1390	800	3720	5305	1320	4770	4355	4470	4055
123	850		535	1470	850	4005	3560	1410	5110	4665	4795	4350
137	905		570	1560	900	4220	3750	1490	5395	4925	5060	4590
153	960		605	1650	950	4435	3940	1570	5680	5185	5325	4830
205	1150		700	1910	1100	5150	4575	1820	6595	6020	6184	5225
244	1210		760	2080	1200	5850	5020	1990	7220	6599	6774	6144
Скорость газов в  горловине ?г = 70 м/с
50	605		380	940	500	2790	2480	890	3545	3235	3320	3010
60	660		415	1030	550	3075	2735	980	3900	3560	3655	3315
84	785		495	1220	650	3645	3240	1160	4625	4220	4335	3930
97	840		530	1310	700	3930	3495	1250	4980	4545	4670	4235
111	895		565	1400	750	4220	3750	1340	5340	4870	5010	4540
127	960		605	1500	800	4505	4605	1430	5705	5205	5350	4850
143	1015		640	1590	850	4790	4260	1520	6060	5530	5685	5155
160	1070		675	1680	900	5075	4520	1610	6415	5850	6020	5455
198	1195		755	1870	1000	5650	5020	1790	7145	6615	6705	6075
242	1320		830	2060	1100	6220	5530	1970	7870	7180	7380	6690
Скорость газов в  горловине ?г = 80 м/с
46	615		405	900	450	2810	2480	840	3545	3230	3315	3005
57	685		435	1000	500	3290	2925	960	4125	3760	3875	3510
68	755		475	1100	550	3575	3180	1050	4495	4100	4215	3820
82	825		520	1200	600	3935	3495	1150	4940	4500	4635	4195
96	895		565	1300	650	4220	3750	1240	5310	4840	4980	4510
111	960		605	1400	700	4575	4070	1340	5745	5240	5390	4885
127	1030		650	1500	750	4935	4385	1440	6190	5640	5810	5260
145	1100		695	1600	800	5220	4640	1530	6560	5980	6155	5575
163	1170		735	1700	850	5575	4950	1630	7000	6375	6565	5940
204	1305		825	1900	950	6220	5530	1820	7805	7115	7330	6640
277	1525		975	2210	1100	6940	6165	2070	8795	8020	8230	7455

Таблица 2

Конструктивные  параметры каплеуловителей

V'г тыс. м3/ч	D мм	а мм	b мм	h мм	h1 мм	h2 мм	h3 мм	h4 мм	H мм	l мм	l1 мм	l2 мм	l3 мм	d мм	Число сопл орошения n, шт.
35 - 50	2000	1170	585	6000	1000	850	732	900	8022	1350	1337	707	600	500	16
45 - 70	2500	1240	620	6900	1150	900	882	900	9122	1500	1485	840	600	500	16
50 - 80	2500	1340	670	7500	1250	950	882	1000	9932	1600	1584	915	1000	500	18
70 - 100	2800	1500	750	8400	1400	1050	1032	1000	11082	1750	1733	1025	1000	500	20
75 - 115	3000	1610	805	9000	1500	1100	1132	1000	11832	1850	1832	1097	1000	500	20
85 - 130	3200	1720	860	9600	1600	1150	1232	1000	12582	2000	1981	1170	1000	500	24
100 - 155	3500	1880	940	10500	1750	1200	1382	1000	13682	2150	2129	1280	1400	500	24
115 - 175	3700	1980	990	11100	1850	1250	1462	1000	14432	2250	2226	1355	1400	500	24
135 - 200	4000	2150	1075	12000	2000	1350	1632	1000	15582	2400	2377	1462	1400	500	30
170 - 225	4500	2440	1220	13500	2250	1500	1882	1000	17482	2700	2674	1640	1400	530	30
210 - 320	5000	2680	1340	15000	2500	1600	2132	1000	19332	2950	2921	1830	1400	500	36

Переход, примененный при горизонтальном расположении труб Вентури, служит для  обеспечения плавного ввода газа в прямоугольный входной патрубок из круглой трубы Вентури.

2.5. Защита внутренних  поверхностей трубы Вентури, каплеуловителя  и связующих их конструктивных элементов от абразивного износа и коррозии обеспечивается специальным противокоррозионным покрытием, выполненным с применением кислотоупорной плитки (керамической иликаменного литья) толщиной не менее 35 мм, уложенной на силикатную замазку или замазку арзамит.

Защита внутренней поверхности сборного короба, каплеуловителя осуществляется эпоксидной шпатлевкой ЭП-0010, газоходов очищенного газа - кислотостойкими  лакокрасочными покрытиями.

2.6. Наружная поверхность  подводящих и отводящих газоходов  для предупреждения ожогов обслуживающего персонала, а также с целью снижения теплопотерь и предупреждения конденсации влаги из дымовых газов на внутреннейповерхности изолируется матами толщиной 60 мм из минеральной ваты соответственно в два и один слой.

Рис. 5. Система орошения золоуловителя:

I - на остальные  каплеуловители; II - на остальные трубы Вентури; III - на остальные гидрозатворы; IV - в дренаж

2.7. Система  орошения золоуловителя служит  для бесперебойного инепрерывного  питания установки в необходимом  количестве водой, очищенной от  грубых механических примесей.

Система орошенияустановки (рис. 5) состоит из:

- двух гравийных  фильтров 1;

- регулятора давления 2;

- напорного бака  орошения каплеуловителей 3;

- центробежных механических  форсунок орошения труб Вентури  4;

- системы орошения  каплеуловителей 5;

- смывных сопел 6 гидрозатворов;

- коммуникаций трубопроводов  с арматурой.

2.7.1. Гравийный фильтр (рис. 6) служит для очистки воды  от грубых механических примесей. Максимальная производительность  фильтра 150 м³/ч воды, максимально допустимое гидравлическое сопротивление 196 кПа(2,0 кгс/см²).

Фильтр представляет собой металлический корпус 1 диаметром 720 мм с крышкой 2, штуцерами 3 и 4, промывочным  устройством 5 и фильтрующим элементом 6. Фильтрующим элементом является слой гравия толщиной 220 - 250 мм с размером частиц 5 - 20 мм, уложенных на решетку 7 с отверстиями диаметром4 мм.

Рис. 6. Гравийный фильтр

2.7.2. Регулятор  давления служит для стабилизации  давления орошающей воды после  гравийных фильтров на уровне 393,0 ± 24,5 кПа^* (4,00 ± 0,25 кгс/см²). В качестве регулятора может быть применен любой серийно выпускаемый гидравлический регулятор давления прямого действия «после себя» (РД-3А в комплекте с клапанами РД-1 или УРРД, РДЖТ-1 и др.), пропускная способность, пределы регулирования и зона нечувствительности которого соответствуют гидравлическим характеристикам системы орошения установки.