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

содержание оксидов кальция СаО=28 %;

жесткость воды водохранилища р. Енисей - 2,6 мг-экв/л;

приведенная сернистость топлива

пр=Sр/Qрн=0,5/11,81= 0,042 %/(МДж/кг);

Произведение

Апр(СаО)2=(Ар/Qрн)(СаО)2=(6,7/11,81)(28)2=444,78 кг/МДж.

Кроме того, в результате расчетов сухих и мокрых золоуловителей [2] требуемую степень очистки дымовых газов 99,0% обеспечивает только электрофильтр.

КПД электрофильтра типа ЭГА1-14-7,5-4-3 в соответствии с его ориентировочным расчетом составляет 99,75 %. Кроме того, при использовании сухих золоуловителей, в нашем случае электрофильтра, улучшаются условия рассеивания топочных газов (см. выше по тексту).

Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых и жидких частиц обусловлено их универсальностью и невысокой стоимостью очистки газов при сравнительно низких энергозатратах. Установки электрической очистки газов работают с эффективностью до 99 %, а в ряде случаев и до 99,99 %.

Гидравлическое сопротивление правильно спроектированного электрофильтра не превышает 100-150 Па, то есть является минимальным по сравнению с другими газоочистными аппаратами [2]. Затраты электроэнергии составляют обычно 0,36-1,8 МДж (0,01-0,5 кВт∙ч) на 1 тыс. м3 газа.

Рисунок 3 - Установка золоуловителя ЭГА1-14-7,5-6-3: 1 - корпус электрофильтра; 2 - теплоизоляция электрофильтра; 3 - конфузор; 4 - теплоизоляция конфузора и диффузора; 5 - диффузор; 6 - направляющие лопатки; 7 - люк заглушка

Преимущественной областью применения электрофильтров является очистка больших объемов газа, отходящих от современных агрегатов большой мощности, единичной производительностью по газу свыше 1 млн. м3/ч. В ряде случаев электрофильтры используются для очистки и меньших объемов газа из-за отсутствия других технических средств.

К недостаткам электрофильтров относят высокую чувствительность процесса электрической очистки газов к отклонениям от заданного технологического режима, а также к незначительным механическим дефектам внутреннего оборудования.

Для очистки газов от золы принимаем к установке в котельной по два электрофильтра типа ЭГА1-14-7,5-4-3 [2] на котел, один из которых показан на рис. 3. В табл. 1 приведены технические характеристики выбранного золоуловителя.

Таблица 1 - Техническая характеристика электрофильтра ЭГА1-14-7,5-4-3

3. Выбор оптимального варианта системы золошлакоудаления

Для удаления шлака, образующегося в топках котлов, и золы, уловленной золоуловителями, и их транспорта до золошлакоотвала могут применяться вода или воздух.

При использовании в качестве транспортирующего агента воды, система называется гидравлической системой золошлакоудаления (ГЗУ). Она имеет следующие преимущества: транспорт больших количеств пульпы на дальние расстояния; способность обеспечить нормальные санитарно-гигиенические условия труда в помещении цеха, экономичная (особенно с багерными насосами), может быть выполнена любой производительности, что обуславливает ее перспективность при увеличении мощности станции. Этой системе также присущи такие недостатки как значительный расход воды на смыв золы и шлака и их транспорт; наличие золоотвалов, опасных для окружающей среды и занимающих большие площади; контроль над пульпопроводами в зимнее время; опасность коррозии и заноса оборудования минеральными отложениями при транспорте высокощелочной золы.

Различают основные системы гидрозолоудаления: а) совместный гидротранспорт шлака и золы багерными насосами или по самотечным каналам; б) раздельный гидротранспорт, когда шлаковую пульпу транспортируют багерными насосами, а золовую пульпу - шламовыми, либо и шлак и золу транспортируют по отдельным самотечным каналам.

Раздельное удаление и складирование золы и шлака применяют: а) при благоприятных местных условиях, когда более экономична подача шлака на имеющийся вблизи электростанции отвал, а золы - в отвал на более далеком расстоянии; б) при наличии соответствующих требований использования шлака и золы для различных целей, когда смешение их недопустимо.

В системах пневмозолоудаления (ПЗУ) транспортирующим агентом для золы является воздух. Эта система может быть напорная, вакуумная (всасывающая) или смешанного типа. Она имеет следующие достоинства: позволяет использовать золошлаковые материалы и избавиться от золоотвалов; отсутствие загрязненных сточных вод; нет потребления больших расходов воды. Недостатки: невозможность дальнего транспорта золы; сложна конструктивно и требует больших эксплуатационных расходов; стоимость удаления золы выше, чем при гидравлическом удалении.

Для выбора системы ЗШУ необходимо учитывать величину свободной щелочности (содержание оксидов кальция) золы топлива из [5]

Щ = 134·CaO = 134·28=3752 мг-экв/кг > 2000 мг-экв/кг.

Так как Щ>2000 мг-экв/кг, то неизбежны отложения малорастворимых солей (оксида кальция, (би)карбоната и сульфата кальция) в системе оборотного водоснабжения.

В зависимости от содержания CaO и основных показателей гидравлической активности (модуля основности, силикатного модуля и коэффициента качества) определяются приоритетные направления использования золы в различных отраслях народного хозяйства.

Модуль основности

Силикатный модуль

Коэффициент качества

Данные ЗШО можно отнести к первой группе классификации золошлаковых материалов (ЗШМ) - активные (самотвердеющий материал). Возможные области использования: дамбы золоотвалов, вяжущие и добавки, изделия автоклавного твердения.

ЗШМ этой группы являются основными и обладают вяжущими свойствами, материал данной группы схватывается и затвердевает быстрее и имеет высокую прочность при затвердевании.

К классификации по технологическим свойствам рассчитываемые ЗШМ относятся к первому классу, так как СаО=3,8% и потери массы при проваливании (ППП) составляют менее 10%.

Использование ЗШМ в индустрии: автоклавный и неавтоклавный ячеистый бетон, зола-бетон, жаростойкий бетон, замена песка в тяжелых бетонах, мелкое заполнение в легких бетонах, строительный растворы, компонент шихты строительной керамики, производство шлакоблок, производство агломерата и зольного гравия, дорожное строительство

Для удаления золы от электрофильтров принимаем пневматическую систему золошлакоудаления.

Для удаления шлака применяем гидравлическую систему, которая также используется для удаления золы после системы ПЗУ (при этом выбираем раздельный транспорт золы и шлака в пределах котельного цеха по самотечным каналам и совместный гидротранспорт золы и шлака до золоотвала). Таким образом котельная имеет комбинированную систему удаления золы и шлака.

Пневмозолоудаление осуществляем по всасывающей (вакуумной) схеме (рис. 4), при которой вся система находится под разрежением, создаваемым вакуум-насосами. Она более проста, компактна, герметична (отсутствует пыление) в отличие от напорной сиситемы пневмозолоудаления.

Зола от золовых бункеров электрофильтров через пневмослоевые затворы подается по пневмозолопроводам с помощью воздуха струйными аппаратами в осадительную станцию (циклон-осадитель). В ней происходит разделение золовоздушной смеси: очищенный воздух подается в газоходы котлов, а осажденная в циклонах зола через мигалки поступает в золовые бункеры (емкость для сбора золы, силос) и далее в золосмывной аппарат, смешивается с водой и сбрасывается в золовой канал. Если зола будет полезно использоваться, то в золовых бункерах она будет накапливаться и далее вывозиться к потребителям специальными цементовозами или железнодорожными вагонами. Схема вакуумной системы пневмозолоудаления представлена на рис. 4 из [6].

Рисунок 4 - Схема вакуумной системы ПЗУ с вакуумным насосом: 1 - золоуловитель; 2 - аппарат золоудаления; 3 - кран; 4 - циклон-осадитель; 5 - емкость для сбора золы; 6 - очистка воздуха; 8 - пневмозолопровод; 10 - подача воздуха; 11 - мокрая очистка золы; 12 - вакуумный насос

В вакуумных системах на транспорт 1 тонны золы расходуется 50-100 кг воздуха при скорости потока в золопроводах (при диаметре 100-250 мм) около 20 м/с. Разрежение, создаваемое вакуум-насосами, должно быть 30-40 кПа. Транспорт золы может производиться на расстояние до 200 м при подъеме до 30 м.

4. Расчет основных показателей системы золошлакоудаления

Расчет основных показателей гидравлической системы золошлакоудаления ведем согласно [5] при совместном удалении золы и шлака.

Массовый выход шлака от 4-х котлов составит

=0,01∙4·19052,3· (6,7+0,05=275,94 кг/ч=0,275 т/ч.

Массовый выход золы от 4-х котлов определяется по формуле

=0,01∙4·19052,3·(6,7+0,9975·0,95=5229,82 кг/ч= =5,229 т/ч.

Общее массовое количество золы и шлака от 4-х котлов

 т/ч.

где В=19052,3 кг/ч - расход топлива; Aр=6,7% - зольность топлива; =1,5% - потеря тепла от механического недожога; =11810 кДж/кг - низшая расчетная теплота сгорания топлива; 32700 кДж/кг - теплота сгорания кокса; =0,95 - доля золы топлива в уносе; =1-=1-0,95=0,05 - доля золы топлива в шлаке; =0,9975 - КПД золоуловителя (см. приложение А1).

Расчет механизмов золошлакоудаления

Для удаления шлака современные энергетические котлы оборудованы механизированными шлакоудаляющими установками непрерывного действия: шнековыми, роторными или скребковыми транспортерами. Широкое применение получили шлакоудаляющие устройства со шнековыми транспортерами.

Для удаления шлака из под топок котлов принимаем шнековый транспортер.

Уровень воды в шлаковой ванне под топкой должен быть такой, чтобы исключить присосы воздуха в топку котла.

Производительность шнекового транспортера

 = 47·(0,62-0,32)·0,6·2,5·0,7·0,9∙0,13=1,56 т/ч,

где D=0,6 м и d=0,3 м - диаметры витка и вала шнека, м; S=(0,8-1)D - шаг витков, м; n - частота вращения, мин-1; =0,7 - коэффициент при угле наклона шнека к горизонту=15˚; =0,9 т/м3 - насыпная плотность сухого шлака; =0,13 - коэффициент заполнения шнека шлаком.

Принимаем d=0,3 м; D=2d=2·0,3=0,6 м; S=1∙0,6=0,6 м; n=2,5 мин-1.

Потребляемая мощность шнековым транспортером

=0,096 кВт,

где l=6 м - длина шнека; =3,5 - коэффициент сопротивления.

Мощность электродвигателя

 кВт,

где 2 - коэффициент запаса; 0,32 - произведение КПД редуктора и передачи.

Число транспортеров

=1,

где с - коэффициент запаса (принимается 5-7).

Расход воды на охлаждение шлака в ванне при твердом шлакоудалении

,

где  - количество теплоты, относимое водой при охлаждении шлака, кДж/кг; - теплоемкость шлака, кДж/(кг·К); =600˚С - начальная температура шлака; =70˚С - конечная температура шлака (равна ); =10˚С - начальная температура воды, подаваемой на охлаждение (принимается в пределах 6-20˚С); =70˚С - конечная температура воды, сливаемой из ванны.

=0,932·(600-70)=493,96 кДж/кг;

=0,832+0,000167·600 =0,932 кДж/(кг·К).

Расчет аэрожелоба

Задаемся шириной и подачей аэрожелоба по таблице 1 из []

b=100 мм, G=11 т/ч.

Насыпная плотность золы для Канско-ачинского угля по таблице 2 из []

=1,3 т/м3.

Высоту слоя и среднюю плотность аэропульпы определяем по рис. 14 и рис. 15 соответственно из []

hП=80 мм, =0,8 т/м3.

Гидравлический радиус

0,0308 м,

где b - ширина аэрожелоба, мм; hП - высота слоя аэропульпы, м .

Коэффициент Шези

55,99,

где п - коэффициент шероховатости (зависит от материала п=0,01); у - показатель степени (зависит от коэффициента шероховатости и гидравлического радиуса).

.

Скорость движения аэропульпы в аэрожелобе

м/ч,

где I = i/100 - угол наклона.

Высота слоя аэропульпы

м,

Подача аэрожелоба

т/ч,

где  - скорость движения аэропульпы в аэрожелобе, м/ч;  - высота слоя аэропульпы, м;  - ширина аэрожелоба, м;  - средняя плотность аэропульпы, т/м3.