CC BY
22
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОАГУЛЯТОРА ВЕНТУРИ В КАЧЕСТВЕ КОНТАКТНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Ш.Я. МАВЛЮТОВ, Г.Н. ГАРИПОВА, Р.Р. ВИЛЬДАНОВ
Казанский государственный энергетический университет
В данной статье рассматривается возможность использования коагулятора Вентури в качестве контактного экономайзера при работе котла на газе с использованием осветленной воды оборотной системы ГЗУ, а также снижение выбросов оксидов азота за счет экономии топлива.
Паровые котлы ТЭЦ, использующие природный газ, работают с температурой уходящих газов *ух = 120 +140 °С. На долю физического тепла этих газов приходится при этом 5 - 6% теплоты сгорания газового топлива. При
3 3
сжигании 1 м природного газа в атмосферу выбрасывается 1,9 - 2,1 м (1,5 - 1,7 кг) водяных паров, на образование которых расходуется 870 - 960 ккал тепла, что составляет 9 - 10 % полного количества тепла, выделяемого при сгорании газа. Скрытая теплота сгорания г при расчетах не включается в располагаемое тепло продуктов сгорания. Используемая в расчетах низшая теплота сгорания представляет собой, следовательно, действительное количество выделенного тепла за вычетом скрытой теплоты парообразования г .
С учетом г общие потери тепла с уходящими газами составляют 14 - 16 %, причем на долю «сухого» тепла приходится 35 - 40 %, а на долю «влажного» тепла паров - 60-65 %. Использовать «влажное» тепло можно в хвостовых утилизаторах, температура поверхности которых поддерживается ниже температуры точки росы дымовых газов . Это условие выполняется при питании утилизатора холодной
подпиточной водой.
Многие ТЭЦ из-за неудовлетворительного состояния обслуживаемых ими тепловых сетей вынужденно работают с расходами подпиточной воды, существенно превышающими нормативные. При этом на подогрев подпиточной воды, поступающей в ХВО, расходуется значительное количество пара, отбираемого из котлов. Поэтому ТЭЦ используют контактные экономайзеры (КЭ), в которых происходит нагрев воды отходящими газами, что позволяет исключить отбор пара из котлов и увеличить отпуск его потребителям. Это позволяет теоретически, за счет использования не только явной, но и скрытой теплоты сконденсированных водяных паров из уходящих газов, снизить потери с уходящими газами на 16 - 18 % по высшей теплоте сгорания.
Наряду с энергосбережением важной проблемой является защита окружающей среды от вредных выбросов с уходящими газами. Совместно энергосбережение и охрана окружающей среды осуществляются за счёт создания на котлах различных типоразмеров любых энергоисточников комплексных систем на базе контактных экономайзеров.
Котлы ТЭЦ, предназначенные для сжигания углей, природного газа и смеси топлив в топке с жидким шлакоудалением, для очистки уходящих дымовых газов
© Ш.Я Мавлютов, Г.Н.Гарипова, Р.Р. Вильданов Проблемы энергетики, 2004, № 11-12
от летучей золы используют мокрые золоуловители с трубой Вентури. Данный золоуловитель с коагулятором (трубой) Вентури изображен схематично на рис. 1.
Рис. 1. Золоуловитель с коагулятором Вентури:
1 - конфузор КВ; 2 - горловина КВ; 3 - диффузор КВ; 4 - переходный участок между КВ и корпусом; 5 - корпус золоуловителя; 6 - коллектор воды, орошающей корпус
Коагулятор Вентури (КВ) работает следующим образом: поток дымовых газов поступает в конфузор, где его скорость быстро возрастает. В диффузоре, наоборот, скорость газового потока уменьшается, происходит уменьшение и скоростей частиц золы. В зону конфузора с помощью механических форсунок подается орошающая вода, которая диспергируется на мелкие капли. Капельки воды и частицы золы имеют различные скорости, поэтому они при совместном движении в трубе соударяются и коагулируют. Далее под действием центробежной силы капельки воды с уловленной золой осаждаются на внутренней поверхности скруббера, орошаемой водой. Кроме капель в центробежном скруббере происходит также осаждение частиц золы, не уловленных на капельках в трубе Вентури. Отработанная вода в виде пульпы сбрасывается в систему ГЗУ, а очищенные от золы дымовые газы удаляются дымососом в атмосферу.
Уловленные золовые частицы смываются с внутренней поверхности каплеуловителя орошающей водой и через гидрозатвор удаляются в канал гидрозолоудаления. Оттуда пульпа попадает в золоотстойник, где она осветляется. Осветлённая вода подаётся вновь на орошение в трубу Вентури.
Работа котлов на твёрдом топливе составляет лишь 30 % общего времени работы котлов в году. Большинство времени котлы работают на газообразном топливе. При сжигании газообразного топлива золоуловитель не требуется. Но при замкнутой системе ГЗУ золоуловитель можно использовать для нагрева воды в КВ. Мелкие распылённые капли орошаемой воды будут нагреваться за счёт контакта с горячими уходящими газами. Температура воды после скруббера составляет около 60 - 70 °С.
Нагретая вода может использоваться в качестве теплоносителя для нагрева питательной воды до ХВО. Затем вода, отдав свое тепло, поступает на ГЗУ.
Схема теплообменника представлена на рис. 2.
© Проблемы энергетики, 2004, № 11-12
Подпиточная вода на ХВО
Нагретая
вода
"► На ГЗУ
Рис. 2. Схема теплообменника
Использование КВ позволит увеличить отпуск пара потребителям, так как пар из отборов не будет использоваться для дополнительного подогрева воды до ХВО. Эксплуатация КВ как контактного экономайзера предполагает обеспечение повышения установленной тепловой мощности котлов примерно на 11 %, годовое снижение расхода природного газа на 8 % при номинальной нагрузке котлов, значительное уменьшение выбросов оксидов азота [3].
Регулирование плотности орошения в КВ позволяет контролировать конденсацию дымовых газов и температуру нагрева воды. При меньшей плотности орошения температура воды возрастает и, наоборот, при увеличении плотности орошения температура воды падает.
Таким образом, при работе котла на твердом топливе происходит снижение выбросов окислов серы на 20 - 25 % за счет их абсорбции в КВ щелочной водой из системы ГЗУ[1].
При работе котла на газообразном топливе происходит снижение выбросов окислов азота за счет экономии топлива при использовании мокрых золоуловителей в качестве контактных экономайзеров. Нагретая вода в КВ может использоваться в качестве теплоносителя для нагрева питательной воды до ХВО.
Summary
The subject of this article is about using Ventury’s coagulator as a contact economizer when the boiler functions on the gas using clarified water of the hydro-ash-extraction reversible system and there by reduction of nitrogen oxides blow-out on account offuel saving.
Литература
1. Кропп Л.И., Харьковский М.С. Мокрое золоулавливание в условиях оборотного водоснабжения. - М.: Энергия, 1980.- 112 с; ил.
2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торошечников Н.С. Техника защиты окружающей среды / Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия.- 512 с.: ил.
3. Онищенко Н.Ф., Кукушкин Л.И., Свичар А.Е. Энергосбережение и охрана окружающей среды в проектах ОАО "Укрэнергопром" // Промышленная энергетика - 1997. - № 10.- С. 54-56.
4. Бухаркин Е.Н. Повышение экономичности котлов ТЭЦ, работающих на природном газе // Энергетик.- 1997. - № 8.- С. 8-9.
Поступила 24.06.2004
© Проблемы энергетики, 2004, № 11-12
