2018-02-20
340
Основные параметры, определяющие выбор технологий и аппаратов
Таблица 7
Зависимость эффективной работы золоуловителей от ряда факторов
| Факторы | Циклоны | Скрубберы Вентури | Электрофильтры |
| Сернистость угля | Не зависит | Снижается степень очистки | Влияет на обозначение зоны наиболее эффективной работы |
| Дисперсный состав золы | Резко падает эффективность с уменьшением размера частиц | Не влияет | Наибольшая эффективность для частиц 10-20 мкм |
| Смачиваемость | Не влияет | Высокая смачиваемость улучшает работу | Не влияет |
| Слипаемость | Отрицательно при высокой слипаемости | Отрицательно при высокой слипаемости | Не влияет |
| УЭС | Не влияет | не влияет | Значительно влияет, наибольшая эффективность при УЭС =2 107 - 8 107 |
| Содержание СаО в золе | Не влияет | Влияет при содержании СаО 20% | Не влияет |
| Скорость дымовых газов | Эффективность возрастает с увеличением скорости | Значительно влияет, эффективность возрастает с увеличением скорости | Эффективность возрастает с уменьшением скорости |
|
|
|
Таблица 8
Рекомендации по применимости различных технологий очистки от оксидов серы в зависимости от сернистости угля
| Уголь | Технологии |
| Малосернистый | Сжигание в ЦКС с добавлением извести сухой известняковый; скрубберы Вентури |
| Среднесернистый | Сжигание в ЦКС с добавлением извести; скрубберы Вентури с добавлением соды |
| Высокосернистый | Мокрый известняковый; аммиачный; газификация угля |
Порядок выполнения работы
Расчет исходных данных для разработки схемы выполняется согласно [15]
1.Для заданной мощности энергоблока определяются: расход рабочей массы угольного топлива; объем дымовых газов и удельное содержание в них оксидов серы и твердых частиц
2. Выполняется сравнительный анализ удельных количеств вредных веществ в дымовых газах, рассчитанных для условий (tух= 0 °С; αух =1.4) с нормативными величинами. позволяющий определить необходимый уровень их снижения.
3.Подбор технологий осуществляется с учетом технических свойств угля, технологических требований с учетом взаимного вляния наличия соединений серы и частиц летучей золы в дымовых газах, условий практической реализации процессов и аппаратурного обеспечения, таблицы 7,8.
7. Варианты расчетных схем
Пример схемы (уголь средней сернистости и влажности, высокой зольности)
|
|
|
Исходные данные:
свойства угля
Q н р -17.1 МДж/кг,
состав рабочей массы угля, %
Wр - 15, Ар - 25.5, Cр - 44.9, Hр – 3.5, Sр - 1.7, Nр - 0.9, Oр - 8.5;
СаО < 20%, УЭС – в диапазоне величин, позволяющих применение электрофильторов
Температура уходящих газов 150 ºС, избыток воздуха α ух – 1.4;
мощность энергоблока 300 МВт, КПД брутто -40%
Результаты расчета:
Объем теоретически необходимого воздуха (м3) для сжигания 1 кг топлива
Vо = 0.0889 (C р + 0.375 S р) + 0.265 H р - 0.0333 O р (1)
Vo = 0.0889 (44.9 + 0.375× 1.7) + 0.265× 3.5 – 0.0333×8.5 = 4.74 м3 /кг
Теоретический объем продуктов сгорания
V ог = V RO2 + V N2 + VоH2O = 0.847 + 3.752 + 0.651 = 5.25 м 3/ кг (2)
V RO2 = 0.0186 (C р + 0.375 S р) = 0.0186 (44.9 + 0.375× 1.7) = 0.847м 3/ кг
V N2 = 0.79 Vo + 0.008 N р = 0.79× 4.74 + 0.008× 0.9 = 3.752 м3 / кг
Полный объем водяных паров образуется в результате горения водорода, испарения влаги топлива, влагосодержания атмосферного воздуха.
V оH2O = 0.111 H р+ 0.0124 W р + 0.00124dг Vо = 0.111× 3.5 + 0.0124× 15 +
0.00124× 13× 4.74 = 0.651 м 3 / кг
dг -влагосодержание окислителя, г/м3 (может быть принят равным 13 г/ м3)
Объем дымовых газов при αух =1.4 на 1 кг твердого топлива
V г = V RO2 +VN2 +V оH2O + (α ух - 1) Vo = 7.15 м 3 /кг: (3)
Расчетный объемный состав дымовых газов, %:
СО2 = (0.836 / 7.15) 100= 11.7
Н2О = (0.651 / 7.15) 100=9.1
N2 = (3.75 7.15) =52.4
избыточный воздух - (0.4х 4.74) 7.15х 100 = 26.5
SO2 = (0.12/7.15)х 100 ~0.2
В произведенном расчете до точности десятых от целой величины суммарный объем 100%.
Расчет содержания оксидов азота в дымовых газах вызывает определенные сложности, поскольку в процессе горения топлива их образование (термических из молекулярного азота воздуха; топливных из азота, содержащегося в топливе; так называемых быстрых при реакции молекулярного азота воздуха с углеводородными радикалами) зависит от ряда факторов, в том числе от температуры горения, времени пребывания продуктов сгорания в зоне генерации оксидов азота и других.
Для определения валого выброса оксидов азота можно ориентироваться на их значения, полученные по эксплуатационным данным.
Значения оксидов азота для котлов
| Вид топлива | Способ шлакоудаления | Концентрация NOx, мг\ м3 |
| Каменный уголь | жидкое шлакоудаление | 1300 |
| Каменный уголь | сухое шлакоудаление | 1100 |
| Мазут | 1320 | |
| Газовое топливо | 1500 |
Расход рабочей массы топлива
Bт = Nэ / [ Q р н × КПД бр] (4)
Bт = 300 / [ 17.1 × 0.4 ] = 43.9 кг/с
Объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу
V дг = Bт × V г [ (t ух + 273) / 273]; tух = 150 ºC (5)
V = 482.9 м 3 /c
Выбросы твердых частиц
M з = 0.01 Bт [ а ун Aр + q мех (Qр н /32.7)] (6)
M з = 0.01 43.9 [ 0.8 × 25.5 + 0.5 (17.1 /32/7)] = 9070 г/с
Средняя теплота сгорания горючих в уносе равна 32.7, МДж / кг, Ар – зольность топлива,%
аун - доля летучей золы; доля золы, удаляемой через холодную воронку котла при твердом золоудалении (10-20%) или из ванны под топкой при жидком щлакоудалении (40-60%), соответственно доля уноса 0.95-0.80; 0.6-0.4.
Топки с жидким шлакоудалением применяются в основном при сжигании слабореакционых топлив (с низким выходом летучих, например Донецкий АШ), с умеренными значениями температуры плавления золы t з < 1300-1350 ºС, влажности Wр < 20% и зольности топлива Ар < 25%.
В расчете принято а ун, = 0.8
q мех – потери теплоты с механической неполнотой сгорания топлива
q мех для антрацита – 5.0%, каменного угля 0.5-2.0%, бурого угля 0.5%, газа и мазута менее 0.1%.
|
|
|
В расчете q мех = 0.5% (судя по составу рабочей массы уголь бурый).
Выбросы оксидов серы
Валовый и максимально разовый выбросы оксидов серы SO2 и SO3 в пересчете на SO2
M so 2 = 0.02 Bт× S р (1 - β) (7)
M so2 = 0.02 ×43.9 × 1.7 (1 - 0.2) = 1194 г/с
В т - расход топлива, кг/с
S р,% (1 кг Sр + 32/32 кг O2 = 64/32 кг SO2)
β - доля оксидов серы, связываемых летучей золой
| Топливо | Численные значения β |
| Канско-ачинские угли | 0.5 |
| Остальные угли | 0.2 |
| Сланцы | 0.5 |
| Торф | 0.15 |
Для сравнения с нормативными величинами по выбросам оксидов серы и твердых частиц выполняется расчет объема дымовых газов при α ух - 1.4, tух - 0 °С
V одг - 311.7 м3/с;
Удельные выбросы оксидов серы 3.8 г /м 3 и твердых частиц 29 г/м 3
Нормативные величины из таблицы 1,2:
оксиды серы 700 мг /м 3; твердые частицы 50 мг/м 3
Вывод: значительное превышение выбросов по сравнению с нормативными величинами.
Реальные концентрации при α ух – 1.4, tух – 150 °С
Оксиды серы 2.5 г/м3, твердые частицы 18.8 г/м3
Варианты схемы очистки
Схема очистки от твердых частиц и оксидов серы включает батарейный циклон с эффективностью очистки от пыли до 90%, скруббер Вентури с эффективностью очистки от пыли до 98% и абсорбер с мокрой известняковой очисткой; либо электрофильтр c последующим по газовому тракту теплообменником для снижения температуры дымовых газов до уровня 35- 40 ºС для обеспечения эффективной очистки от оксидов серы до 95% в абсорбере с мокрой известняковой технологией.
