Курсовая работа (т): Выбор и расчет основных показателей системы золошлакоудаления

Выбор и расчет основных показателей системы золошлакоудаления

Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплоэнергетики

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Газоочистка и газозолоудаление»

Выбор и расчет основных показателей системы золошлакоудаления

Выполнил студент группы ТЭ-10-1

Голубев А.Ю.

Нормоконтроль Т.В. Коваль

Иркутск 2014 г.

Содержание

Введение

. Краткая характеристика котельной

2. Выбор системы золоулавливания

3. Выбор оптимального варианта системы золошлакоудаления

. Расчет основных показателей системы золошлакоулавливания

. Компановка системы газоочистки

. Расчет газового тракта

. Выбор дымососов

Список использованных источников

Введение

Сжигание твердых топлив сопровождается образованием группы веществ, способных интенсивно загрязнять водные бассейны, грунтовые воды, почву, а значит отрицательно влиять и на жизнь человека. Для высокозольных топлив это, прежде всего зола и шлак, содержащие в своем составе разнообразные ядовитые примеси, соединения ванадия, мышьяк, ртуть, радиоактивные элементы.

При контакте золы и шлака с водой при мокром золоулавливании в скрубберах, при транспорте их в виде пульпы в системе гидрозолоудаления (ГЗУ) вода растворяет различные соединения, приобретая в зависимости от состава золы кислый или щелочной характер. Сброс такой воды без соответствующей очистки или нейтрализации опасен как для водоемов, так и для почвы.

В настоящее время на большинстве электростанций зола и шлак удаляются гидравлическим способом и складируются в золоотвалах. Широкое распространение гидрозолошлакоудаления объясняется рядом присущих ему достоинств: непрерывным удалением большого количества золошлаковых материалов на значительные расстояния, совмещением процессов грануляции и транспорта шлака, обеспечением полной механизации всего процесса перемещения и укладки в отвал, использованием сравнительно простого и надежного в работе оборудования.

Этот способ имеет недостатки, заключающиеся в большом расходе воды (10-30 м3 на 1 тонну золошлака) и в загрязнении природных водоемов водами систем ГЗУ, содержащими токсичные вещества. Поэтому в последнее время активно используют оборотную систему водоснабжения.

Утилизация золошлаковых материалов представляет важную задачу как в плане более полного использования промышленных отходов так и с точки зрения охраны окружающей среды Основными направлениями использования являются производство цемента, железобетонных конструкций, в дорожном строительстве, сельском хозяйстве и в других отраслях.

Сжигание твердого топлива на ТЭС, особенно с повышенной зольностью, приводит к ежегодному выходу более сотен миллионов тонн золы и шлака. Надежное и экономичное удаление и транспортирование золошлаковых материалов, создание экологически безвредных золоотвалов и бессточных систем золоудаления, использование золы и шлака в различных промышленных целях являются важными аспектами в области теплоэнергетики.

1. Краткая характеристика котельной

котельная золошлакоудаление газоочистка

Котельная предназначена для обеспечения бесперебойного и качественного теплоснабжения одного из районов г. Красноярска.

В котельной установлены 4 котла БКЗ-75-39. В качестве расчетного топлива принят бурый уголь марки 1Б Боготольского месторождения.

Для технологических нужд используется вода из водохранилища р. Енисей.

Котельные агрегаты оборудованы (каждый) двумя дутьевыми вентиляторами и двумя дымососами.

Система удаления золы и шлака - пневматическая.

Описание и конструктивные характеристики котла БКЗ-75-39ФБ

Котельный агрегат вертикально-водотрубный однобарабанный с естественной циркуляцией П-образной компоновки, оборудован шахтно-мельничной топкой [1].

Паропроизводительность - 75 т/ч.

Давление пара на выходе из котла - 3,92 МПа (39 кгс/см2).

Температура перегретого пара - 440 оС.

Температура уходящих газов - 150 ○С

Температура питательной воды - 145 оС.

При сжигании бурых углей и фрезерного торфа топка оборудуется двумя шахтными мельницами. Пылеугольные горелки и мельницы располагаются на фронтовой стене.

Топочная камера объемом 454 м3 полностью экранирована трубами d=60×3 мм или d=60×4 мм, изготовленными из стали 20. Трубы фронтового и заднего экранов в нижней части образуют холодную воронку. Трубы заднего экрана в верхней части топки разведены в 4-рядный фестон.

Фронтальный экран имеет 68 экранных труб (1-я панель - 26; 2-я - 16 и 3-я - 31 трубу) с шагом 90 мм. Задний экран имеет 82 экранные трубы (1-я панель - 36, 2-я - 20 и 3-я - 31 трубу) с шагом 75 мм. Каждый боковой экран состоит из трех панелей. Первая панель имеет 18, вторая - 38 и третья - 21 экранную трубу, шаг между трубами у этих панелей составляет 90 мм. На каждой стене экраны секционированы на три независимых циркуляционных контура.

Рисунок 1 - Циркуляционная схема котла БКЗ-75-3,9-440: 1 - барабан; 2 - выносные циклоны; 3, 4, 5, 6, 7 - коллекторы; 8, 9 - ступени конвективного пароперегревателя; 10 - поверхностный регулятор перегрева; 11 - промежуточные камеры; 12 - выходная камера пароперегревателя

Котел имеет барабан изготовленный из стали 16ГС с внутренним диаметром 1500 мм и толщиной стенки 36 мм. Схема испарения котла - трехступенчатая, рассчитана на питание водой с солесодержанием до 350 мг/л. Фронтовой, задний и передние панели боковых экранов образуют чистый отсек (1-я ступень испарения), панели которого замкнуты на центральную часть барабана. Во вторую ступень испарения выделены средние панели боковых экранов, которые замкнуты на торцы барабана. Следует отметить, что в барабане котла в качестве сепараторов пара (как в первой, так и во второй ступени испарения) установлены внутрибарабанные циклоны.

В третью ступень испарения включены 3 панели боковых экранов, замкнутые на два выносных циклона d=377×15 мм.

Пароперегреватель конвективный, вертикально-змеевикового типа, двухступенчатый, с поверхностным регулятором перегрева, включенным в рассечку между ступенями. Вторая ступень пароперегревателя по ширине котла состоит из трех пакетов. Схема движения пара по змеевикам представлена на рис. 2.

Рисунок 2 - Схема пароперегревателя: 1 - поверхностный регулятор перегрева; 2, 4 - промежуточные камеры пароперегревателя; 3 - выходная камера пароперегревателя

Первая ступень пароперегревателя располагается непосредственно за фестоном и состоит из 72 змеевиков d=38×3 мм. Пар, нагретый в первой ступени пароперегревателя, поступает в поверхностный регулятор перегрева.

Далее пар по 10 пароперепускным трубам d=38×5 мм поступает в две промежуточные камеры второй ступени пароперегревателя, причем пар из левой части регулятора перегрева поступает в правую камеру, а из правой - в левую. Переброс пара выполнен с целью снижения возможного температурного перекоса по ширине газохода котла.

Из промежуточных камер пар по змеевикам d=36×2 мм противотоком поступает в перемешивающую камеру и из средней ее части по 36 змеевикам (прямотоком) поступает в выходную камеру перегретого пара.

Поверхность нагрева пароперегревателя первой ступени составляет 220 м2, а второй ступени в зависимости от вида сжигаемого топлива от 200 до 500 м2. Пароперегреватель выполнен из стали 20.

В опускной шахте котла в рассечку расположены конвективные поверхности нагрева - водяной экономайзер и воздухоподогреватель - двухступенчатая компоновка хвостовых поверхностей нагрева. В зависимости от вида сжигаемого топлива поверхности нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя могут быть различными по величине.

Водяной экономайзер - кипящего типа, гладкотрубный, скомпонован из двухзаходных змеевиков, расположенных в шахматном порядке; выполнен из труб d=32×3 мм из стали 20.

На котле установлен трубчатый воздухоподогреватель вертикального типа, выполненный из труб d=40×1,5 мм из стали 3, причем «горячая» часть ВЗП размещена между ступенями ВЭК. ВЗП одноходовый по дымовым газам и четырехходовый по воздуху, расположение труб - шахматное.

Котлоагрегат оборудован устройством дробеочистки поверхностей нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя, а также защитой от дробевого наклепа. Очистка экранов топки и пароперегревателя производится стационарными обдувочными устройствами.

. Выбор системы золоулавливания

Эффективность работы газоочистных устройств во многом зависит от физико-химических свойств улавливаемой золы и поступающих в золоуловитель дымовых газов.

Основные характеристики золы: плотность, дисперсный (фракционный) состав, абразивность, электрическое сопротивление (для электрофильтров), слипаемость (для мокрых золоуловителей).

Различают плотности: истинную, присущую материалу, из которого состоит пыль, насыпную и кажущуюся.

Насыпная плотность, в отличие от истинной, учитывает наличие воздушных зазоров между частицами свеженасыпанной золы (пыли). Величиной насыпной плотности пользуются для определения объема, который занимает зола (пыль) в бункерах. С увеличением однородности по размерам частиц насыпная плотность уменьшается, так как увеличивается относительный объем воздушных прослоек.

Кажущаяся плотность - это отношение массы частицы к занимаемому ею объему, включая поры и пустоты.

Для выбора и расчета золоуловителей большое значение имеет распределение частиц по размерам - дисперсный состав. О частицах судят по размеру наименьшего отверстия сита, через которое частица диаметром d проходит при просеивании.

Дисперсный (фракционный) состав летучей золы во многом зависит от дисперсного состава сжигаемой угольной пыли, поступающей после размольного устройства в топку. Фракционный состав золы боготольского угля из [2] приведен в приложении А.

Частицы большинства промышленных пылей имеют неправильную форму, часто форму осколков, неправильных многогранников. Лишь в отдельных случаях частицы пыли, в особенности получившиеся в результате конденсации паров (возгоны) или оплавленные при высоких температурах, имеют шарообразную форму.

Образовавшиеся в результате того или иного технологического процесса частицы (обычно их называют первичными) при своем движении по газоходам коагулируют, в результате чего образуются более крупные (так называемые вторичные) частицы. Последние имеют весьма рыхлое строение, так как первичные частицы упаковываются таким образом, что пустоты между ними имеют во много раз больший объем, чем сами частицы.

Коагуляция происходит под действием внутренних сил (взаимное притяжение, броуновское движение частиц) и внешних сил, в поле действия которых попадает аэрозоль (гравитация, инерция, разность электрических потенциалов).

Для золоулавливания существенное значение имеет так же свойство слипаемости золы. По слипаемости зола делится на четыре группы: не слипающаяся (I), слабо слипающаяся (II), среднеслипающаяся (III) и сильнослипающаяся (IV).

Слипаемость золы зависит от ее удельной поверхности, температуры, влажности, электризации, поэтому одна и та же зола (пыль) может себя вести как сильно слипающаяся или не слипающаяся в различных условиях.

Интенсивность абразивного износа золоуловителей зависит от твердости, размера, формы и плотности частиц. Абразивность золы характеризуется коэффициентом а, который определяет утонение стенки поперечно обтекаемой трубы из стали 20 в местах ее максимального износа при концентрации частиц 1 г/м3 и скорости потока 1 м/с, при равномерном распределении поля скоростей и концентрации, при комнатной температуре в течение 1 ч.

Зола топлив с содержанием оксидов кремния и алюминия (SiO2+Аl2О3) > 63% обладает повышенными абразивными свойствами.

Опыт электрической очистки газов показывает, что высокое удельное электрическое сопротивление (ρv) слоя частиц золы (пыли) существенно влияет на эффективность работы электрофильтров.

Критическое значение удельного сопротивления, выше которого характеристики электрофильтра при неудовлетворительном режиме встряхивания быстро ухудшаются, приблизительно составляет 2∙1010 Ом·м.

Снижение КПД электрофильтров при этом связано с возникновением обратной короны на осадительных электродах, нейтрализацией заряда частиц в рабочем пространстве аппарата и уменьшением величины пробивного напряжения, а также перераспределением рабочего напряжения между разрядным промежутком и слоем золы (пыли).

Зависимость удельного электрического сопротивления слоя частиц золы (пыли), их электропроводности, от температуры и влажности газа, а также некоторых других факторов, используется в практике электро-газоочистки для соответствующей подготовки (кондиционирования) газов перед электрофильтрами с целью улучшения их работы.

При удельном электрическом сопротивлении слоя золы (пыли) ниже 1033 - 10 4 Ом∙м частицы быстро теряют заряд, приобретенный от коронирующих электродов, и затем приобретают заряд у осадительных электродов.

Если электрические силы, возникающие из-за вновь приобретенного заряда, оказываются достаточно велики, чтобы преодолеть силы сцепления, то осажденные частицы снова возвращаются в поток газов, увеличивая вторичный унос уловленной золы (пыли).

Коэффициент электрофизических свойств золы (Кф) является аналогом удельного электрического сопротивления, используется для выбора скорости газов и расчета электрофильтра при отсутствии значения ρv и зависит от влажности топлива. Чем выше влажность газов, тем ниже коэффициент электрофизических свойств, следовательно, уменьшается удельное электрическое сопротивление.

Величина Кф по [2] определяется соотношением содержания абразивно действующих и повышающих ρv компонентов (SiO2 + Аl2О3) золы к содержанию конденсирующих (снижающих ρv) компонентов топлива (Wр, Нр, Sр) и топочных газов (Н2О, SОx).

Коэффициент электрофизических свойств золы для боготольского угля

[(SiO2+Al2O3)А р]/[(W р+9Н р)S р]= [(37+13)·6,7]/[(44+9·2,4)·0,5]=10,2<100

Поэтому скорость газов может быть увеличена до 1,6-1,8 м/с.

Котельные, сжигающие твердое топливо, должны быть оборудованы золоулавливающими установками (ЗУУ) в том случае, когда условная характеристика [2]

=AрB³5000 ,

где Aр - содержание золы в рабочей массе топлива, %; B - максимальный часовой расчетный расход топлива, кг/ч.

Так как в нашем случае N=6,7∙15768=105645,5 > 5000, то установка золоулавливающих аппаратов необходима.

Выбор ЗУУ осуществляется в зависимости от вида сжигаемого топлива и мощности котла.

Применение мокрых золоуловителей не рекомендуется [2], когда:

содержание оксидов кальция СаО в золе более 12-15 %, так как зола обладает вяжущими свойствами;

Апр(СаО)2 > 190 кг/МДж, так как существует опасность образования отложений карбонатов кальция в системах золоулавливания и гидрозолоудаления;

в топливе величины приведенного содержания серы Sпр > 0,3 %/(МДж/кг) и жесткости воды >15 мг-экв/л, так как необходима нейтрализация гидрозоловой пульпы после скрубберов, что сопряжено со значительными затратами;

необходимо обеспечить более эффективное рассеивание дымовых газов в атмосфере, так как дымовые газы после мокрых золоуловителей имеют более низкую температуру, что снижает высоту подъема факела;

сжигают в котлах торф, что объясняется повышенным содержанием оксидов кальция СаO в золе - до 30-35 %.

Мокрые золоуловители при сжигании боготольского угля в котлах

БКЗ-75-39 устанавливать не следует, так как: