CC BY
12
Г. А. ГОРОДЕЦКИЙ (Харьков)
Санитарная оценка циклонных золоуловителей на Харьковской ТЭЦ
Из Украинского центрального института коммунальной гигиены (дир. — заслуж. деят. науки проф. А. Н. Марзеев)
В общей проблеме строительства новых городов и социалистической реконструкции существующих охрана чистоты атмосферного воздуха имеет актуальное значение.
Из источников загрязнения открытой атмосферы первостепенное значение имеют выделения промышленных предприятий.
Увеличивающееся потребление электроэнергии на промышленные, коммунальные и. бытовые нужды ведет к концентрации электропроизводящих предприятий, потребляющих в одном пункте города огромные количества топлива, что сопряжено со значительным выделением в атмосферный воздух газов, золы и копоти. В связи с этим приобретают особую важность мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферы. Одним из основных методов борьбы с промышленным загрязнением является очистка дымовых газов от летучей золы и сернистого газа. ,
Улавливание серы из дымовых газов все еще находится в стадии экспериментального изучения, и только на небольшом числе электростанций Запада установлены сероулавливающие установки. В противоположность этому удаление взвешенных веществ из дыма является вопросом, технически решенным, и эффективность золоулавливания на той или иной силовой станции зависит лишь от конструкции золоуловителей.
Золоуловитель должен являться неотъемлемой частью оборудования современной электрической станции. Выбор типа его для вновь сооружаемых станций определяется требованиями санитарного законодательства, видом топлива, способом его сжигания, местными условиями рельефа и расстоянием электростанции от жилых кварталов.
В промышленности применяются: сухие механические уловители типа циклонов, мокрые механические уловители и электрофильтры. Реже используются комбинированные мокро-сухие уловители и матерчатые ., фильтры.
Ни одна из перечисленных конструкций уловителей не удовлетворяет полностью предъявляемым к ней требованиям. Все же наиболее рациональными являются электрофильтры, несмотря на ряд трудностей, сопряженных с их установкой и эксплоатацией.
По данным отчета английской технической комиссии, изучавшей в 1932 г. постановку газоочистки на электрических станциях Франции и Германии, в Англии из 94 электростанций, работающих на кусковом угле, 48, т. е. около 50%, не имели совсем очистных устройств. Из остальных 46 станций 45 применяли циклонные золоуловители и только одна работала по мокро-сухому способу. Электростанции, работающие на пылевидном топливе, значительно шире пользуются газоочисткой. Из 17 станций лишь 3 не имеют очистки, 8 оборудованы циклонными уловителями, 3 работают по мокро-сухому способу, 2 применяют мокрые уловители и только 1 снабжена электрофильтрами. За последние годы в Англии уже насчитывается несколько электростанций, применяющих электропреципитацию.
Во Франции, Бельгии и Германии применяются главным образом мокрые уловители. Что касается электрофильтров, то из имевшихся в Западной Европе
к концу 1931 г. 54 установок на долю Англии, как указано выше, приходилась лишь одна установка, большая же часть их работала во Франции и Германии.
При строительстве электростанций в дореволюционной России обычно не обращалось внимания ,на улавливание золы из дымовых газов, новые же электростанции Советского Союза, как правило, обязательно предусматривают золоулавливающие установки.
Еще в 1927 г. НКТруда СССР предписал производствам, выделяющим в атмосферу пары, газы и копоть, а также неприятные запахи, устраивать специальные приспособления для улавливания вредных выделений с целью недопущения загрязнения воздуха окружающей местности. •
Состоявшаяся в Харькове в 1935 г. конференция по охране чистоты атмосферного воздуха в своем постановлении отмечает, что в данное время можно рекомендовать электрофильтры в качестве основного метода для очистки дымовых газов от золы, пыли и туманов. Другие виды сухих и мокрых золоулавли-вающих установок могут применяться лишь в тех случаях, когда они, по заключению госсанинспекции, в состоянии обеспечить требуемую степень очистки.
В апреле 1937 г. СНК СССР предложил НКТяжпрому для уменьшения дыма, выпускаемого при сжигании топлива на электростанциях Москвы и загрязняющего город, установить до конца года на четырех московских станциях электрофильтры и на двух — циклоны.
В настоящее время мы стоим перед (перспективой широкого внедрения в практику строительства и эксплуатации силовых станций различного рода золоуловителей. Отсюда становится совершенно необходимым для госсанинспекции, начинающей уже осуществлять санитарный надзор за чистотой атмосферного воздуха в городах, установление основных санитарно-гигиенических принципов оценки зо-лоулавливающих установок.
В публикуемой работе мы даем оценку наиболее простым циклонным золоуловителям, установленным на ряде наших электростанций.
Циклоны представляют собой аппараты, в которых для отделения взвешенной пыли используется центробежная сила. Расчетный ко-эфициент обеспыливания в них может доходить до 80—90%, практически же он значительно ниже, особенно на станциях, применяющих пылевидное топливо.
Эффективность золоуловителя определяется отношением улавливаемой летучей золы 1 к общему ее количеству. Вся зола топлива в зависимости от вида его ,и условий сжигания неравномерно распределяется по ходу топочных газов, что видно из ,табл. 1, в которой
Таблица 1
?оловые балансы электростанций в процентах к общему количеству воды
Электростанции ТЭЦ (Харьков) пылевидное топливо ГЭС I (Харьков) кусковой уголь Ш терГРЭС (Донбасс) пылевидное топливо Северо-До- нецкая ГРЭС пылевидное топливо ЭеШ Голландия кусковой уголь
Золы в провале . 20—34 10,3
Золы в шкале . . 10,5 22—28 5,6 3,9—10,6 58,7
.олы за котлами,
экономайзером 3,0 2,0 10—9
и т. д..... — —
Зола газохода зо-
лоуловителей . 4.6 — 10 — —
Летучая зола1 . . 81,9 44-51 82,4 79—87 31
1 Летучей золой называется та часть неосевшей золы, которая движется с дымовыми газами и при отсутствии золоуловителей уносится из трубы в атмосферу.
представлены золовые балансы различных электростанций. Эта таблица говорит о том, что станции, работающие на пылевидном топливе, выпускают в атмосферу до 87%' всей получаемой золы.
На Штеровской электростанции (Донбасс) установлены импортные циклонные золоуловители, которые после годичного срока эксплоата-ции были подвергнуты испытанию. Результаты испытания представлены в табл. 2, из которой видно, что установленные на ШтерГРЭС золоуловители работают весьма непродуктивно, давая коэфициент полезного действия всего лишь 7,6—12,7°/о.
Таблица 2
Испытание золоуловителей, установленных на котлах 17—18 ШтерГРЭС1
Наименование Формулы и обозначения Д а ноябрь 1938 г. т а декабрь 1933 г.
кг/час % 6910 6 490
Влажность ..... 4.8 4,8
Зольность топлива . .... % 29,66 27,88
Количество золы в сухом
топливе ..... .... кг/час 1 951 1 722
Зольность шлака . . . . . % 99,84 99,30
Количество золы в сухом
шлаке...... кг/час 78,9 95,8
Зольность летучей золы за
котлом . . . . » ■ • • % 88,0 81,7
Количество золы с учетом
зольности .... кг/час 53,8 27,6
Зольность золы из циклона . % 88,2 86,8
Количество золы с учетом
зольности . . . • . . ■ кг/час 120,4 175,7
К. п. д. золоуловительной 12,7
установки .... . . • • % 7,6
Таким образом, только около десятой части летучей золы улавливается циклонами, остальная же масса золы выбрасывается в атмосферу. Каждый котел ежечасно выбрасывает в воздух 1,5 т золы, а 16 работающих котлов — 24 т. Значительное загрязнение атмосферного воздуха Штеровской электростанцией ;было подтверждено исследованиями Украинского института коммунальной гигиены, которые показали, что на отдельных участках вокруг станции выпадает за сутки до 3,6 тЫ~ пыли.
Циклонные золоуловители Дэвидсона на Каширской ГРЭС, как выявили исследования физико-технической лаборатории ВТИ (Всесоюзный теплотехнический институт), дают к. п. д. от 42 до 41°/о. Александров и Телешов считают, что такой к. п. д. значительно ниже проектного и не может считаться удовлетворительным. Ими было найдено, что фракция пыли с диаметром выше 80 осаждается на 90— 95%, мелкая же пыль с диаметром ниже 10 — только на 10,8°/о. Необходимо отметить, что циклоны Дэвидсона являются наиболее совершенными; по литературным данным (Рамлер) они дают коэфициент обеспыливания при механических решетках до 90%.
По сведениям бригады Главэнерго (Москва) испытание циклонных золоуловителей 'производства Таганрогского завода, установленных на Воронежской электростанции, также выявило их очень низкий К.; п. д. (9%).
1 Данные по ШтерГРЭС любезно предоставлены нам администрацией станции.
Харьковская краснозаводская теплоэлектроцентраль пущена в экс-плоатацию в середине 1934 г.
Полная мощность ТЭЦ — 6 котлов, из которых регулярно будут работать 4—5. В настоящее время работают 2 котла с поверхностью нагрева 1 500 м2 каждый. На один котел ежесуточно сжигается 300 т пылевидного топлива. Остаток .на сите № 70 составляет 8°/о, т. е. 92% угля мельче 88р.Такая тонина помола затрудняет работу циклонных золоуловителей, не приспособленных к улавливанию мелкой пыли, и действительно, через трубу удаляется в наружный воздух до 82°/о всей золы топлива.
При работе одного котла можно ожидать около 30 т золы в сутки, из которых около 20—22 т улетает в наружную атмосферу. При работе 4—5 котлов будет уноситься в атмосферу 80—100 т золы в сутки, что может повести к значительному загрязнению волой всей окружающей территории.
Станция расположена в центре промышленного Краснозаводского района, .поэтому при проектировании ее ¡намечалось устройство хорошо действующих золо-улавливающих установок.
Проведенные исследования атмосферного воздуха в районе ТЭЦ показали значительное загрязнение его пылью и сернистыми соединениями. Это обязывает органы госсанинспекции взять под строгий надзор существующие и проектируемые установки по золоулавливанию, особенно в связи с дальнейшим расширением ТЭЦ.
На Харьковской ТЭЦ установлены циклонные золоуловители конструкции треста «Котлотурбина» (рис. 1) по два на каждый котел.
Золоуловитель представляет собой сочетание спиралеобразной камеры (улитки) с собственно циклоном. Топочные газы, идущие в дымовую трубу, направляются к винтовому газоходу улитки, где под действием центробежной силы взвешенные частицы дыма отбрасываются к периферии и стремятся к наружной поверхности спирали. Двигаясь по ней, они опускаются в нижнюю часть улитки. Твердые частицы после отделения задерживаются в пространстве между наружной стенкой и циклоном улитки. Газы, пройдя спираль золоуловителя и освободившись от пыли, уходят через центральное отверстие в дымовую трубу, а зола опускается через рукав в отводной коллектор и дальше в бункер, откуда и вывозится за пределы станций. Ход дымовых газов регулируется специальными заслонками (1—2 и 3).
Рис. 1
Золоуловители на Харьковской ТЭЦ пущены в эксплоатацию в июне 1935 г. По проектным расчетным данным они должны были иметь к. п. д. 65%. Однако, как можно заключить из проведенных Оргрэс (Главэнерго) испытаний котлов и топок, к. п. д. золоуловителей не превышает 10%.
Результаты испытаний золоуловителей приведены в табл. 3. Из нее видно, что к. п. д. золоуловителей оказался чрезвычайно низким, колеблясь в пределах 5,2—5,5. При такой ничтожной степени золо-
улавливания дымовые газы уносят ® открытую атмосферу основную массу летучей золы топлива.
Таким образом, практика эксплоатации циклонных золоуловителей на Харьковской ТЭЦ и ШтерГРЭС'е, работающих ,на пылевидном топливе, показала крайне низкую их эффективность, ибо абсолютно недопустимо, чтобы при работе золоуловителей в атмосферный воздух выбрасывалось свыше 80% (Харьковская ТЭЦ — 89,9%, Штер-ГРЭС — 82,4%) всей золы топлива, что приводит к загрязнению ближайшей территории.
Таблица 3
Работа циклонных золоуловителей на Харьковской ТЭЦ
Наименование Формулы и обозначения Декабрь 1935 г. Распределение золы в процентах Февраль 1936 г. Распределение золы в процентах Март 1936 г. Распределение золы в процентах
Топливо.....•..... кг/час 11 850 11 330 11 050
Влажность топлива...... % % 6,9 5,18 5,4
Зольность топлива ...... 15,2 14,0 14,53
Количество золы в сухом топ-
ливе .......... кг/час 1 680 100 1 501 100 1 520 100
Зольность шлака ....... % ' 97,6 99,3 99,7
Количество воды в сухом шлаке кг/час 176 10,5 180 12 130 8,6
Зольность золы за котлами . . % 43,0 45,4 67,0
Количество золы за котлами с
учетом зольности ...... кг/час 50,5 3 21,8 1,5 21,0 1,4
Количество золы, уловленной
циклоном, с учетом зольно-
сти ........... кг/час 1 453 1 299 1 369
Зольность золы, уловленной
циклоном .......... % 37,4 45,2 67,2
Количество золы, уловленной 4,9
циклоном .......... кг/час 77,9 4,6 70,2 4,7 73,7
К. п. д. золоуловителей порас- %
преаелению золы топлива . . 5,2 5,5 5,4
Количество летучей золы из
труб после золоуловителей1 1 375,1 81,9 1 228,8 81,8 1 295,3 85,1
При сжигании в топках пылевидного топлива в 1 м"1 отходящих газов содержится 10—15 г твердых взвешенных веществ (летучей золы).
Установкой лучших обеспыливающих аппаратов можно уловить 95°/о (практический оптимум) золы, следовательно, при наиболее совершенных аппаратах отходящие газы должны содержать от 0,5 до 0,75 г золы в 1, ма.
Органам госсанинспекции не безразлично, какими золоуловителями пользуются на предприятии. Как следует из данной статьи, а также из работ Александрова, Телешова и других, циклонные золоуловители для больших ТЭЦ, работающих на пылевидном топливе, являются мало эффективными. Шкроб, а также Розин и Вельман считают, чте предельный коэфициент обеспыливания для циклонных золоуловителей не превышает 60—65%, потому их можно устанавливать лишь в тех случаях, когда не требуется высокой степени очистки.
Основными причинами неудовлетворительной работы циклонов следует считать: высокую дисперсность пылевидного топлива, значы-
1 Эти данные получаются расчетным путем.
тельные габариты установки, большую скорость движения дымовых газов и (частично) эксплоатационные неполадки. Признавая несовершенство циклонных золоуловителей для улавливания мелкодисперсной пыли (на .крупных котельных установках), не следует, однако, игнорировать их во всех случаях, ибо там, где нет мелкодисперсной пыли и по местным условиям не требуется высокой степени очистки, они могут с успехом применяться.
Некоторые конструкции золоуловителей, например, в виде вытянутых цилиндров, являются, по Смухнину, наиболее эффективными и рентабельными. Таких золоуловителей на один мощный (свыше 1 500 мг поверхности нагрева) котел нужно поставить несколько десятков.
Эксплоатационная практика подобных золоуловителей на некоторых объектах подтверждает их рентабельность. Так, циклоны, установленные на фабрике «Пролетарский труд» в Ленинграде, на элеваторе в Мариуполе, на Шатурской ГРЭС (топливо-фрезерный торф), давали к. п. д. до ЭО^/о. Следовательно, дли небольших предприятий и крупной пыли усовершенствованные циклоны могут обеспечить достаточный коэфициент обеспыливания. Для крупных котельных установок циклонные золоуловители описанных конструкций мало пригодны и ни в какой мере не гарантируют достаточного обеспыливания отходящих дымо-
Ввиду важности проблемы охраны чистоты атмосферного воздуха и предстоящей в ближайшее время организации инспекции по санитарной охране воздуха считаем нужным вкратце коснуться вопроса об электропреципитационном удалении золы.
Конференция по охране чистоты атмосферного воздуха в 1935 г. в Харькове отметила, что уже в данное время советские электрофильтры 'можно внедрять в промышленность в качестве основного аппарата для очистки атмосферы от пыли и тумана. Советский электрофильтр системы «Газоочистки» (по сообщенным нам инж. И. Л. Пейсаховым данным треста «Газоочистка») имеет сотовое строение (рис. 2).
Высота его —11 430 мм. Он дает лучший эффект по сравнению с импортным электрофильтром Сименса. Для сотового электрофильтра можно получить при температуре газов 180° обеспыливание на 96—97%.
В заключение следует указать на необходимость овладения санитарно-гигиеническими лабораторными методами определения эффективности золоуловителей,, применяемыми в теплотехнике и требующими применения специальной аппаратуры (герметичный микроциклон с фильтром из шерстяной фланели, трубка Альнера, вакуумкамеры, паровой или водяной инжекторы и др.). Особо ответственным моментом
С«
при этих исследованиях является методика забора проб, ибо, по данным Тер-Линдена, Александрова и Темкина, неправильное взятие воздуха при изучении обеспыливающих установок очень часто приводит к неверным результатам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Марзеев А. А., Очистка дымовых газов электрических станций от летучей золы (неопубликованная работа).— 2. Постановление конференции по охране чистоты атмосферного воздуха в Харькове, 1935 г.—3. Очистка дымовых газов от летучей золы и серы, 1934 г., стр. 65, Энергоиздат.— 4. Яковенко, Городецкий и КалюжныС, Загрязнение атмосферного воздуха городов Донбасса. Труды Украинского института коммунальной гигиены, т. II, стр. 96,—5. А л е к с а н д р о в и Телешов, Изв. Тепл. ин-та, № 2, 1935 г.— 6. Г о п е л ь, Очистка дымовых газов от летучей золы, 1934 г., стр. 231.— 7. Смухнин А. и Кобз и в П. А., Центробежные пылеотделители-циклоны 51 (1935 г.), «Профиздат».—8. A. ter L i n d e n ges. Ing., 3, 29 <1935 г.).— 9. Бале со н, Изв. Тепл. ин-та, № 6, 16 (1934 г.).—10. Темкин и Ш е-р е п ц и с, Контроль работы котельных установок, стр. 154, Энергоиздат, 1934 г.— 11. Калюжный Д. Н., О загрязнении атмосферного воздуха в районе Харьковской ТЭЦ.
