Опит в реконструкцията на мокри газови скрубери на базата на вихрови скрубери
П.А. МИЩЕНКО Научен ръководител - А.П. БУРДУКОВ, доктор на техническите науки, проф. Новосибирск, Сибирско отделение на Българската академия на науките С.С. Кутателадзе
На примера на реконструкцията на котела TP-81 в Новосибирската ТЕЦ-4 се разглежда възможността за замяна на касети с емулгаторни тръби с модули от вихрови скрубери, за да се повиши надеждността и ефективността на работа.
В топлоенергетиката при изгаряне на прахообразно гориво възниква необходимост от почистване на димните газове от съдържащите се в тях твърди фракции. Според метода на почистване устройствата за почистване на газ се разделят на сухи и мокри. В местната топлоенергетика най-широко се използват устройства за мокро почистване на газ. В момента много от устройствата за мокро очистване на димни газове, работещи в енергийните съоръжения на Новосибирск, не отговарят на съвременните изисквания за опазване на околната среда. Ето защо е необходимо да се подобри ефективността на съществуващите устройства чрез реконструкцията им, както и да се създадат нови, по-ефективни.
Мокрите скрубери могат да осигурят доста високо ниво на пречистване на газа, сравнимо с такива високоефективни устройства като ръкавни филтри и електростатични филтри. Вихровите скрубери се различават от добре познатите мокри газови скрубери по своята по-висока ефективност, по-ниско хидравлично съпротивление, по-малки размери и стабилна работа, когато скоростта на потока газ и течност се променя в широк диапазон. В зависимост от предназначението и условията на работа вихровите скрубери могат да бъдат изпълнени в единично, групово или акумулаторно изпълнение. Газовият им капацитет може да бъде стотици хиляди кубични метри на час, а хидравличното съпротивление на едно контактно стъпало е от 40 до 150 mm воден ъгъл. Вихрови скрубери поради сравнително по-малкитеразмерите са удобни за използване при реконструкция на инсталации за пречистване на газ чрез вграждането им в телата на инсталираните устройства. От 1999 г. Лабораторията по екологични проблеми на топлоенергетиката извършва работа по реконструкцията на блока за събиране на пепел на котела TP-81 в Новосибирска ТЕЦ-4, по време на който емулгаторните касети се заменят с вихрови скрубери.
Батерийният емулгатор (BE) е способен на високоефективно пречистване на газ от твърди фракции. Уредът за събиране на пепел на котела TP-81, ст. № 9 на NTETs-4 се състои от 2 ЕБ, проектирани за общ газов поток от 800 хиляди m 3 / h. Инсталираният апарат обаче работеше много нестабилно. Поради неравномерното разпределение на газовете през емулгаторните тръби само някои от тях работеха в оптимален режим, останалите постепенно обрасли с твърди отлагания, което доведе до увеличаване на хидравличното съпротивление от 150 до 250 mm воден стълб. и принудително спиране на котела на всеки две до три седмици за почистване на касетите от фибростъкло на BE. Ефективността на устройството беше не повече от 85%. Описаните явления затрудняват работата на устройството и поддържането на ефективността му на високо ниво.
Поради тази причина беше взето решение за реконструкция на инсталирания емулгатор с цел повишаване на ефективността и устойчивостта на работата му. Едно от основните изисквания на реконструкцията е модернизацията на емулгатора да не е съпроводена с увеличаване на хидравличното съпротивление и увеличаване на потреблението на вода за напояване. Освен това, като се има предвид консумацията на материали и размерите на газопроводите и капкоотделителя, е желателно да се използват без значителни промени.
Въз основа на резултатите от изследователската работа, извършена с експериментални образци на вихровия скрубер на лабораторния стенд и в пилотната инсталация на NTETs-4, беше разработен дизайнът на вихровия скрубер.модул за първа батерия на ЗУУ на котел № 9 НТЕЦ-4. Изработените 32 вихрови модула бяха монтирани в корпуса на емулгатора на батерията. Заводът премина производствени изпитания и беше пуснат в експлоатация. Работата на реконструираната батерия беше придружена от умерено увличане на капки. Не се наблюдава увеличение на хидравличното съпротивление, лопатките на завихрянето не са обрасли с пепелни отлагания. Резултатите от измерванията за определяне на ефективността на устройствата показаха 94%. По време на спирането на котела е извършен преглед на състоянието на самолета. Визуалната проверка на устройствата показа, че работата на батерията е придружена от неравномерно разпределение на подаването на пречистена вода. В редица устройства дъното беше запушено с пепел, в резултат на което пулпата изтичаше през междинното пространство на завихрителя; в някои устройства се наблюдаваше абразивно износване на черупката на канала за подаване на вода.
Поредица от проведени експерименти дадоха резултати, според които устройствата бяха финализирани за по-нататъшна работа. За да се предотврати запушването на изхода на пулпата и да се намали улавянето на капките, се предлага да се замени плоското дъно на апарата с конусовидна версия. За да се избегне абразивното износване на водоснабдителния канал, във вихровия модул беше поставена тръба, така че газовият поток да не влезе в контакт с горната основа на завихрителя.
За втората батерия на котела беше решено да се инсталират 8 BC модула с дебит на газа 50 000 m 3 /h. В сравнение с 32-те модула на първата батерия, това ще елиминира някои от трудностите, свързани с разпределението на водата за напояване към устройствата. Вместо коничен завихрител с ъгъл на отваряне нагоре и с 24 лопатки е монтиран цилиндричен завихрител с 32 лопатки. Както показват резултатите от експериментите, вихрушка от този тип допринася за образуването на по-стабилен слой газ-течност при почтипълна липса на увличане на капки в широк диапазон от промени в дебита на водата за напояване. Други части на самолета също бяха подобрени. За равномерно разпределение на водата през завихрителя е проектиран подвижен блок, който ще позволи, ако е необходимо, да почисти канала за разпределение на водата. В допълнение, наличието на подвижна единица позволява да се усъвършенства конструкцията на самолета, за да се повиши ефективността и да се елиминира възможното прекомерно увличане на капки. Новият дизайн на дъното отвежда пулпата под определено налягане, което предотвратява навлизането на пепел в апарата през дренажните отвори. За да се повиши ефективността на самолета, дизайнът на долната основа на завихрителя се издава в апарата, създавайки пръстен, който допринася за създаването на по-дебел слой газ-течност. На изхода на апарата се разглежда възможността за инсталиране на центрофуга, което позволява да се намали хидравличното съпротивление на скрубера с 20–25%.