Досвід реконструкції апаратів мокрого очищення газу на основі вихрових скруберів
П.А. МІЩЕНКО Науковий керівник – О.П. БУРДУКІВ, д.т.н., професор Новосибірськ, Сибірське відділення української академії наук Інститут теплофізики ім. С.С. Кутателадзе
На прикладі реконструкції котла ТП-81 Новосибірської ТЕЦ-4 розглянуто можливість заміни касет з емульгаторними трубками модулями вихрових скруберів з метою підвищення надійності та ефективності роботи.
У теплоенергетиці при спалюванні пилоподібного палива існує необхідність очищення димових газів від твердих фракцій, що містяться в них. За способом очищення газоочисні апарати поділяють на сухі та мокрі. У вітчизняній теплоенергетиці найбільшого поширення набули апарати мокрого очищення газів. В даний час багато з апаратів мокрої очистки димових газів, що працюють на Новосибірських енергетичних об'єктах не задовольняють сучасним вимогам захисту навколишнього середовища. Тому необхідно підвищувати ефективність діючих апаратів шляхом їхньої реконструкції, а також створювати нові, більш ефективні.
Апарати мокрого газоочищення можуть забезпечувати досить високий рівень очищення газу, який можна порівняти з такими високоефективними апаратами як рукавні фільтри та електрофільтри. Від відомих апаратів мокрого очищення газів вихрові скрубери відрізняються більш високою ефективністю, меншим гідравлічним опором, меншими габаритами та стійкою роботою при зміні витрат газу та рідини в широких межах. Залежно від призначення та умов роботи вихрові скрубери можуть бути виконані в одиничному, груповому або батарейному виконанні. Їх продуктивність газу може становити сотні тисяч кубометрів на годину, а гідравлічний опір одного контактного ступеня від 40 до 150 мм вод.ст. Вихрові скрубери через відносно меншірозмірів зручно використовувати при реконструкції газоочисних установок шляхом вбудовування в корпуси встановлених апаратів. Лабораторія екологічних проблем теплоенергетики з 1999 року веде роботи з реконструкції золоуловлювальної установки котла ТП-81 Новосибірської ТЕЦ-4, під час якої емульгаторні касети замінюються вихровими скруберами.
Батарейний емульгатор (БЕ) здатний проводити високоефективне очищення газу від твердих фракцій. Золовловлювальна установка котла ТП-81 ст№9 НТЕЦ-4 складається з 2-х БЕ, розрахованих на сумарну витрату газів 800 тис м 3 /год. Проте встановлений апарат працював дуже нестійко. Через нерівномірність розподілу газів по емульгаторних трубках лише частина їх працювала оптимальному режимі, інші поступово заростали твердими відкладеннями, що було причиною зростання гідравлічного опору від 150 до 250 мм вод.ст. та вимушених зупинок котла кожні два-три тижні для очищення склопластикових касет БЕ. Ефективність апарату становила трохи більше 85%. Описані явища ускладнювали експлуатацію пристрою та підтримку його ефективності на високому рівні.
З цієї причини було вирішено провести реконструкцію встановленого емульгатора з метою підвищення ефективності та стійкості його роботи. Одна з основних вимог реконструкції – модернізація емульгатора не повинна супроводжуватись зростанням гідравлічного опору та збільшенням витрати води на зрошення. Крім того, враховуючи матеріаломісткість та габарити газоходів та краплеуловлювача, бажано використовувати їх без істотних переробок.
За результатами досліджень, виконаних з експериментальними зразками вихрового скрубера на лабораторному стенді та на дослідній установці НТЕЦ-4, була розроблена конструкція вихровогомодуля для першої батареї ЗУУ казана №9 НТЕЦ-4. Виготовлені 32 модулі вихрових були встановлені в корпусі батарейного емульгатора. Установка пройшла виробничі випробування та була запущена в експлуатацію. Робота реконструйованої батареї супроводжувалася помірним краплеуносом. Зростання гідравлічного опору не спостерігалося, лопатки завихрювача не заростали золовими відкладеннями. Результати вимірів щодо визначення ефективності роботи апаратів показали 94%. Під час зупинки казана проводилося обстеження стану ВС. Візуальний огляд апаратів показав, робота батареї супроводжувалася нерівномірним розподілом подачі освітленої води. У ряду апаратів було забито золою днище, внаслідок чого пульпа випливала через міжлопатковий простір завихрювача, на деяких апаратах спостерігалося абразивне зношування обічайки водопідвідного каналу.
Проведена серія експериментів дала результати, якими апарати були доопрацьовані для подальшої експлуатації. Для попередження забивання отвору пульповивідника і зниження краплеуноса запропоновано плоске днище апарату замінити на конусоподібний варіант. Щоб уникнути абразивного зносу водопідвідного каналу всередину вихрового модуля вставили трубу, так щоб потік газу не стикався з верхньою основою завихрювача.
Для другої батареї котла вирішено встановити 8 модулів ПС з витратою газу 50000 м 3 /год. У порівнянні з 32 модулями першої батареї це усуне деякі складнощі пов'язані з роздачею води, що зрошує по апаратах. Замість конусоподібного завихрювача з кутом розкриття вгору і має 24 лопатки, встановлений циліндричний завихрювач з 32 лопатками. Як показують результати експериментів, завихрювач такого типу сприяє утворенню більш стійкого газорідинного шару при майжеповної відсутності краплеуносу у межах зміни витрати зрошуючої води. Інші деталі ЗС були також удосконалені. Для рівномірної роздачі води по завихрювачу був спроектований знімний вузол, що дозволить у разі потреби проводити чищення водороздавального каналу. Крім цього, наявність вузла, що знімається, дає можливість доопрацювання конструкції апарату ВС з метою підвищення ефективності та ліквідації можливого надмірного краплеуносу. Нова конструкція днища здійснює злив пульпи під певним натиском, що не допускає влучення золи в апарат через зливні отвори. Для підвищення ефективності ВС конструкція нижньої основи завихрювача видається всередину апарату створюючи кільце, що сприяє створенню товстішого газорідинного шару. На виході з апарата розглядається можливість встановлення розкручувача, що дозволяє знизити гідравлічний опір скрубера на 20 - 25%.