Загоскина Н. В., Зыкин Ю. В., Соковнин О. М.
Аппараты мокрого золоулавливания (скрубберы Вентури с выносным каплеотделителем) являются основным типом газоочистного оборудования, используемого на ТЭС России. С помощью скрубберов очищается 50% всех дымовых газов, образующихся на теплоэлектростанциях [1].
На большинстве ТЭС скрубберы Вентури были введены в эксплуатацию в конце 60-х - начале 70-х годов, т.е. достаточно давно, когда нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) были менее жесткими. На сегодняшний день наряду с моральным и физическим износом данных скрубберов, ростом удельного выхода золовых частиц из-за ухудшения качества твердого топлива и увеличения его зольности [2, 3] существенно выросла и стоимость материалов, энергии, водных ресурсов. Последнее обстоятельство в условиях ограниченных финансовых ресурсов стимулирует разработку технических решений, направленных на реконструкцию установленного на ТЭС газоочистного оборудования, оптимизацию режимов его эксплуатации.
Цель предлагаемой работы - разработка ресурсосберегающей технологии мокрой очистки дымовых газов ТЭС от золовых частиц. В данном случае под ресурсосбережением понимается минимизация расхода орошающей жидкости и затрат энергии на ее распыливание в золоуловителях при обеспечении требуемой степени очистки.
Результаты теоретических исследований и имеющийся практический опыт по оптимизации процесса пылезолоулавливания в скрубберах большой единичной производительности позволяют предложить следующие пути решения поставленной задачи.
1 Обеспечение равной плотности орошения (1 м3 жидкости на 1 м3 очищаемого газа) в зоне контакта газовой и жидкой фаз.
Суть проблемы состоит в том, что в скрубберах большой единичной производительности и габаритов, как правило, существует неравномерное поле скоростей запыленного газа в зоне контакта с каплями распыленной жидкости. При фиксированном расходе орошающей жидкости наиболее рационально в этом случае с точки зрения экономии энергозатрат на газоочистку и повышения ее эффективности не выравнивание поля скоростей запыленного газа изменением трассы подводящих газоходов, установки газораспределительных решеток и др., а приведение плотности орошения в соответствие с фактическим полем скоростей запыленного потока.
Рис. 1. Графики зависимости критерия Стокса от давления распиливаемой жидкости при спутном движении газожидкостных потоков:
1 - Wr = 20 м/с; 2 - WT = 30 м/с; 3-WT = 40 м/с; 4-WT= 50 м/с
В настоящее время имеется практический положительный результат, полученный в этом направлении [4], где описан опыт разработки и эксплуатации форсуночных коллекторов, устанавливаемых перед горловиной трубы-коагулятора скруббера Вентури большого сечения и обеспечивающих неравномерную плотность орошения в соответствии с существующим распределением скоростей запыленного газа. Внедрение указанной разработки позволило при том же объеме орошающей жидкости повысить КПД золоуловителя на 4 5% [4]. Предложенное техническое решение признано изобретением и защищено патентом РФ [5].
Кроме того, авторами разработана конструкция распылителя [6], позволяющего варьировать плотность орошения в сечении зоны контакта запыленного газа с каплями жидкости за счет изменения числа выходных сопл распылительного устройства.
Использование в одном корпусе нескольких сопл позволяет пропорционально увеличить производительность распыливающего устройства при сохранении высокой дисперсности распыла, обратно пропорциональной геометрическим размерам выходных каналов (чем меньше их размер, тем выше дисперсность образующихся капель).
Высокая дисперсность капель, достигнутая при низких давлениях распыла, обеспечивается за счет совмещения в одном корпусе нескольких распылительных сопл (на практике от одного до четырех) относительно малого выходного сечения. Совмещение нескольких сопл в одном корпусе обеспечило также высокую единичную производительность распылителя при снижении его материалоемкости. Особенно целесообразно использование разработанных распылительных устройств в пылеуловителях, зона контакта запыленного газа и капель жидкости которых имеет прямоугольное сечение, т.е. геометрически подобна сечению их факела распыла.
