Дослідження системи очищення димових газів

До мокрих методів очистки води можна віднести скрубери різних конструкцій які в загальному являють собою модернізований сухий золовловлювач. На початку димові гази попадають в так звану трубку Вентурі, де під дією сил, які утворюються в соплі та дифузорі, тверді частки коагулюють між собою та водою яка подається разом з газами, що дозволяє легше осаджувати тверді частки газу. Потім коагульовані частки падають на дно установки звідки видаляються, а інша частина яка не видалилась, подається в циклон, де під дією сил інерції ці частинки викидаються на стінки циклону, падають на його дно і видаляються. Цей метод також дозволяю видаляти з газів оксиди сірки та азоту.

Статичний метод заснований на використанні статичного заряду твердих частинок газу, які під дією електрофільтра попадають на анод, звідки потім струшуються. Цей метод набув широкого використання в Україні, через досить високий ККД (95%). Цей метод не можна застосовувати для видалення газових фракцій.

 

 

Як приклад розглянемо екологічну ситуацію в м. Черкаси. Основними факторами формування несприятливої екологічної ситуації в м. Черкаси є давня і висока освоєність території, соціально незадовільна структура виробництва, розвиток хімічної і машинобудівної галузей промисловості інтенсивний процес урбанізації, несприятливі природні умови регіону щодо розсіювання домішок [22]. В попередніх роботах [23, 24] було показано, що в комплексі антропогенних факторів, що сприяють надходженню важких металів до ландшафту м. Черкаси особливе місце за своєю значимістю та ступенем впливу на довкілля займає техногенне забруднення атмосфери викидами ТЄC (75% загальної кількості важких металів, що викидається від стаціонарних джерел, а за викидами Pb, Cu, та Zn доля ТЄC складає 85%).

Черкаська ТЕЦ розташована у південно-східній частині міста, у промисловій зоні, на території 68 га і виробляє електроенергію та тепло. На станції встановлено 14 котлів (9 силових та 5 водогрійних), об’єднаних у технологічні блоки. Всі ці котли підключені до однієї труби 180 м заввишки. Проектні електрична потужність 200 МВт і теплова потужність 1308 Гкал/рік. Проект був розроблений в 60-70-ті роки ХХ століття. Перша черга була призначена для покриття теплових і електричних навантажень заводу штучного волокна (ЗШВ) и була запрограмована і побудована по традиційній схемі з використанням традиційного обладнання: чотири енергетичні котли ПК-19-2 і турбіни – конденсаційна і з протитиском. Були використані у якості золовловлювачів труби Вентурі зі скруберами. Котли переобладнані таким чином, що можуть працювати на природному газі, вугіллі і на мазуті за необхідністю. Зараз котли ПК-19-2 працюють на природному газі.

Друга черга в проектному рішенні була задумана для реалізація задач не тільки тепло- і енергозабезпечення міста, але і збагачення леткої золи сполуками германію для наступного промислового вилучення їх із золи і переробкою в германій, що використовується в напівпровідниковій техніці. Для реалізації цієї мети була використана схема спалювання твердогопалива в циклонних паливнях котлів БКЗ-220-100 ГЦ. Тонкодисперсна зола, що утворювалася, слугувала центрами конденсації парів германію. Високі швидкості димових газів, високі температури (1600-1800°С) в топкових циклонах призводили до утворення оксидів азоту на рівні 2600-3200 мг/нм³, оксидів вуглецю на рівні 300-400 мг/нм³ і твердих частинок на рівні 730-769 мг/нм³.

Промислова переробка золи з метою отримання германію не знайшла подальшого розвитку, а оскільки задач теплопостачання міста не зняли, то для підвищення надійності енергозабезпечення на котлах К-9 були демонтовані старі золовловлювачі, які вже не забезпечували ККД на рівні 93-97%, і змонтовані золовловлювачі мокрого типу – труби Вентурі, скрубера з верхнім підводом газів і з виходом очищених газів через центральну подовжену трубу. Ця конструкція виявилась ще менш надійною, так як спалювалось вугілля з вмістом сірки до 3, 8-4, 2%, а наявність топкових циклонів передбачала утворення складних комбінацій оксидів азоту і сірки, з яких в мокрих золовловлювачах утворювалася суміш кислот, що виводила з ладу скрубера і газопилоочисне обладнання вже через 3-4 місяця. В 90-х роках відмовилися від мокрого золовловлення и зупинились на сухих інерційних золовловлювачах типу БЦУ-М, які мають в середньому ККД – 82, 6% (для великих фракцій ККД 95-97%, для тонкодисперсної золи ККД значно нижчі, для фракцій до 1 мкм – 50%). Оскільки зола вловлювалась на 85-90% рідким шлаковидаленням, а інші 15-10% – в золоуловлювачах з ККД 82, 6%, то загальне вловлювання золи було на рівні 88-90%. Такий варіант золовловлення був прийнятий і затверджений остаточно і існує досі. Основній недолік цього типу золовловлювачів – низький ККД по тонкодисперсній фракції.

Золоувловлююча установка котлоагрегату БКЗ-220-100 ГЦ складається з чотирьох односекційних батарейних циклонів типу ЦБУ-М з горизонтальною установкою циклонних елементів (рис. 1). У кожній секції розташовано 144 паралельно включених циклонних елемента, об’єднаних в одному корпусі. Усього в золовловлюючій установці 576 циклонних елементів.  

 

 

Очищення газів у батарейному циклоні досягаються в результаті впливу на тверді частки сил інерції, що виникають при закручуванні газового потоку в циклонних елементах. Ступінь очищення газів від золи в ЦБУ-М залежить від фракційного складу золи і продуктивності котла