ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК F23J3/04 B01D47/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на котлах электростанций и отопительных котельных при сжигании угля с мокрой очисткой дымовых газов.

Известен золоуловитель, содержащий вихревую вертикально-цилиндрическую камеру, патрубок для ввода загрязненного золой газа, улиточный завихритель, установленный между патрубком и камерой, сборник золы в нижней части золоуловителя с системой выпуска золового материала и окно выпуска очищенных газов (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Издание третье, под ред. С.И.Мочана. - Л.: Энергия, 1977, гл.III-Д. Золоуловители, с.89, рис.III-40д). Недостаток золоуловителя - невысокая степень очистки газа от золы.

Известен золоуловитель, содержащий вертикальный цилиндрический центробежный скруббер-каплеуловитель с окном для подвода смоченного зологазового потока и окном для отвода очищенных газов, а также трубу-коагулятор Вентури с соплом для орошения загрязненного газового потока, установленного в горловине трубы, диффузором, подключенным к каплеуловителю через тангенциально установленный патрубок, сборник водозолового материала, установленный под скруббером, с системой удаления, включающей гидрозатвор (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Издание третье, под ред. С.И.Мочана. - Л.: Энергия, 1977, гл.III-Д. Золоуловители, с.90, рис.III-42). Недостаток золоуловителя - повышенное аэродинамическое сопротивление установки, ограничивающее нагрузку котлов, к газовому тракту которых подключена установка.

Известен золоуловитель, содержащий вертикальный цилиндрический центробежный скруббер-каплеуловитель со встроенными в его стену по периметру смывными соплами, окном для отвода очищенных продуктов сгорания сверху, круглое окно снизу для отвода водозоловой смеси, вертикально-щелевое окно в стене для ввода влажного загрязненного потока по касательной к внутренней поверхности стены, патрубок ввода зологазового потока с входной горловиной, оснащенной системой орошения, выходным окном, подключенным к входному окну каплеуловителя, вертикальными боковыми стенами, потолком и подом, наклоненными в сторону выходного окна, а также сборник водозоловой смеси с приемным окном, подключенным к нижнему окну скруббера, и системой выпуска смеси с гидрозатвором. Кроме того, каплеуловитель имеет установочную вертикальную плоскость симметрии, входная горловина и выходное окно патрубка, так же как амбразура улиточного влагозолоотделителя, имеют собственные установочные вертикальные плоскости, а потолок патрубка и потолочная плита влагозолоотделителя имеют собственные горизонтальные установочные плоскости (Л.Н.Сидельковский, В.Н.Юренев. Парогенераторы промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1978, гл.26-2, с.297, рис.26-5.). Недостатком золоуловителя является высокая степень выноса влаги и золы через каплеуловитель в его выходное окно и далее через дымосос и дымовую трубу в атмосферу. Данный недостаток вызывает активизацию кислотной коррозии и абразивного износа оборудования.

Задача изобретения - повышение эффективности золоочистки со снижением аэродинамического сопротивления золоуловителя.

Для решения этой задачи в золоуловителе, содержащем патрубок ввода зологазового потока с вертикально-щелевой плоской входной горловиной, оснащенной системой орошения и вертикальной установочной плоскостью, плоским выходным вертикально-щелевым окном, имеющим вертикальную установочную плоскость, вертикальными боковыми стенами, плоским потолочным перекрытием, имеющим горизонтальную установочную плоскость, и наклоненным в сторону входного окна подом, улиточный влагозолоотделитель с подключенной к выходному окну патрубка плоской вертикально-щелевой амбразурой для ввода смоченного зологазового потока, имеющей вертикальную установочную плоскость, изогнутой в горизонтальной плоскости по спирали боковой вертикальной стеной, перекрывающей улиточный влагозолоотделитель плоской потолочной плитой, имеющей горизонтальную установочную плоскость и круглое окно для выпуска влажного газа, и подовым окном для выпуска водозоловой смеси, центробежный вертикально-цилиндрический скруббер-каплеуловитель с установочной вертикальной плоскостью симметрии, встроенными смывными соплами, входным подовым круглым окном для ввода очищенного влажного газа, подключенным соосно к потолочному окну улиточного влагозолоотделителя, и потолочным окном для вывода очищенного газа, а также подключенный к подовому окну улиточного влагозолоотделителя сборник водозоловой смеси с системой выпуска, согласно изобретению патрубок ввода зологазового потока выполнен в виде вертикально-щелевого диффузора, раскрывающегося в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем установочная горизонтальная плоскость его потолочного перекрытия совмещена с установочной горизонтальной плоскостью потолочной плиты улиточного влагозолоотделителя, а последний оснащен дополнительными смывными соплами, направленными на его изогнутую по спирали боковую стену, кроме того, вертикальные плоскости установки выходного окна патрубка и входной амбразуры улиточного влагозолоотделителя параллельны плоскости установки входной горловины и совмещены с вертикальной плоскостью симметрии скруббера-каплеуловителя.

Выполнение аэродинамического участка ввода потока в золоуловитель в виде раскрывающегося в двух плоскостях диффузора с горизонтальным потолочным перекрытием в одной плоскости с потолочной плитой улиточного влагозолоотделителя наряду с совмещением плоскостей установки выходного окна патрубка и входной амбразуры влагозолоотделителя с вертикальной плоскостью симметрии влагоотделителя и их параллельностью плоскости установки горловины входного патрубка обеспечивают снижение сопротивления всего аппарата, а установка в боковой стене улиточного влагозолоотделителя дополнительных смывных сопл, ориентированных по касательной к его боковой поверхности активизирует и локализует процесс выделения золы из потока и схода ее в смеси с водой со стен в сборник с понижением кислотности и активности коррозии газоходов за золоуловителем и дымососов (за счет разбавления продуктов водой и снижения концентрации образующейся серной и азотной кислоты). Любое отклонение в конструкции от предлагаемого решения влечет снижение эффективности золоочистки, забивание установки золой, повышение активности коррозии металлических узлов, увеличение сопротивления установки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема золоуловителя, вид сверху; на фиг.2 - вид А на фиг.1 на внутренние стены патрубка для ввода зологазового потока; на фиг.3 - продольный разрез золоуловителя с верхним осесимметричным окном вывода очищенных газов и односопловой форсункой в горловине подводящего патрубка по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - продольный разрез по В-В на фиг.1; на фиг.5 - вариант конструкции золоуловителя со встроенным обтекателем, боковым отводом очищенного газа и многосопловой системой орошения в горловине подводящего патрубка, продольный разрез; на фиг.6 - вариант выполнения золоуловителя с односторонним раскрытием патрубка в горизонтальной плоскости и установкой дополнительной форсунки со стороны ввода потока в улиточный влагозолоотделитель; на фиг.7 - вид Г на фиг.6 на внутренние стены патрубка для ввода зологазового потока.

Золоуловитель по фиг.1, 2, 3, 4 содержит патрубок 1 ввода зологазового потока, улиточный влагозолоотделитель 2, центробежный вертикально-цилиндрический скруббер-каплеуловитель 3 и сборник 4 водозоловой смеси. Подводящий патрубок 1 имеет плоскую горловину 5 в виде плоского вертикально-щелевого окна, подключенную к газоходу 6 котла (на чертежах не показан); на входе в горловину 5 со стороны газохода 6 установлена форсунка 7 для орошения загрязненного золой газа; патрубок 1 выполнен в виде щелевого диффузора, раскрывающегося в горизонтальной и вертикальной плоскостях, имеет две боковые стены 8, 9, плоское потолочное перекрытие 10 и под 11, причем обе боковые стены 8, 9 имеют равномерные углы раскрытия «γ₁» и «γ₂» относительно плоскости симметрии 12, потолочное перекрытие 10 установлено горизонтально, а под 11 раскрывается монотонно вниз на угол β₁. Плоское выходное окно 13 патрубка 1 подключено к плоской входной вертикально-щелевой амбразуре 14 улиточного влагозолоотделителя 2 с вертикальной боковой стеной 15, изогнутой в горизонтальной плоскости по спирали; улиточный влагозолоотделитель 2 перекрывает сверху плоская потолочная плита 16 с круглым окном 17 для выпуска очищенного влажного газа, к которому подключен скруббер-каплеуловитель 3 со встроенными смывными соплами 18 для орошения внутренней поверхности 3, окном 19 для ввода очищенных влажных газов и окном 20 для вывода очищенных газов. В нижней части улиточный влагозолоотделитель 2 имеет окно 21 для выпуска водозоловой смеси, подключенное к сборнику 4, выполненного, в частности, в виде неправильного конуса с верхним спиралеобразным основанием, повторяющим форму горизонтальной проекции боковой стены 15. Нижнее основание сборника 4 водозоловой смеси подключено к системе выпуска 22 с гидрозатвором 23 и каналу гидрозолоудаления 24 котельного цеха электростанции. В боковую стену 15 улиточного влагозолоотделителя 2 встроены дополнительные смывные сопла 25 и 26 с осями, ориентированными по касательной к поверхности стены 15, в частности параллельно горизонтальной плоскости окон 17 и 19. Окно 17, камера скруббера-каплеуловителя 3 и канал системы выпуска 22 осесимметричны относительно вертикальной оси 27. Каплеуловитель 3 имеет также установочную вертикальную плоскость симметрии 28. Входная горловина 5 патрубка 1, выходное окно 13 патрубка 1 и входная амбразура 14 улиточного влагозолоотделителя 2 имеют установочные вертикальные плоскости 29, 30, 31 соответственно. Потолочное перекрытие 10 патрубка 1 и потолочная плита 16 улиточного влагозолотделителя 2 имеют горизонтальные установочные плоскости 32 и 33 соответственно. Особенностью конструкции золоуловителя является совмещение плоскости 30 выходного окна 13 патрубка 1 и плоскости 31 входной амбразуры 14 влагозолоотделителя 2 с вертикальной плоскостью симметрии 28 скруббера-каплеуловителя 3 и их параллельность плоскости 29 входной горловины 5 патрубка 1, а также совмещение горизонтальных плоскостей 32 и 33 потолочного перекрытия 10 входного патрубка 1 и потолочной плиты 16 влагозолоотделителя 2.

Работа золоуловителя по фиг.1, 2, 3, 4 осуществляется путем подачи загрязненных золой газообразных продуктов сгорания угля в горловину 5 подводящего патрубка 1 из газохода 6 пылеугольного котла (на фиг.1, 2, 3, 4 не показан). Из форсунки 7, установленной на входе в горловину 5, разбрызгивают воду в виде капель, орошая загрязненный газовый поток. В патрубке 1 происходит процесс коагуляции-сбора отдельных золовых частиц вокруг капель воды, образованных форсункой, причем процесс активизируется конфузорно-диффузорными условиями истечения газового потока из газохода 6 в улиточный влагозолоотделитель 2. Углы входа потока в горловину α₁≤45 градусов, α₂≤45 градусов, угол раскрытия диффузора в вертикальной плоскости β₁≤24 градусов, в горизонтальной плоскости до γ₁≤12 градусов и γ₁≤l2 градусов обеспечивают минимальное гидравлическое сопротивление патрубка и отсутствие налипания золы на стены 8, 9, а также потолок 10 и под 11. Вход потока в улиточный влагозолоотделитель 2 сопровождается изменением траектории вдоль изогнутой в горизонтальной плоскости по спирали вертикальной поверхности стены 15 с активной сепарацией водозоловых конгломератов на боковую стену 15. Для повышения эффективности работы влагозолоотделителя 2 часть оросительной воды подают через дополнительные сопла 25 и 26, что обеспечивает активный сток водозоловой смеси через окно 21 в сборник 4 с бесперебойным ее выводом через систему выпуска 22 с гидрозатвором 23 в канал гидрозолоудаления 24 котельного цеха электростанции (с последующим выводом смеси в золошлакоовал, на фиг.1, 2, 3, 4 не показан). В очищенном от основной массы золы газе находятся капли влаги и наиболее мелкие зольные частицы, которые вместе с газовым потоком выносятся в скруббер-каплеуловитель 3. При прохождении потоком системы смыва 18 наиболее крупные частицы влаги с захваченной золой сепарируют на поверхность скруббера-каплеуловителя 3 и смываются в сборник 4 водозоловой смеси, минуя окна 17, 19, 21. Очищенные газы через окно 20 направляют в дымовую трубу напрямую или через дымосос (на фиг.1, 2, 3, 4 не показаны). Размеры основных элементов золоуловителя (патрубка 1, улиточного влагозолоотделителя 2, скруббера-каплеуловителя 3, сборника 4), а также присоединительных узлов выбираются исходя из тяго-расходных характеристик дымососов, суммарного сопротивления газового тракта, проектно-компоновочных условий котельного цеха, вида сжигаемого топлива, других проектных и режимных параметров котла.

Золоуловитель на фиг.5 отличается от описанного выше устройства по фиг.1, 2, 3, 4 многосопловой системой орошения 7 загрязненного потока, наличием бокового отвода 34 для очищенных газов в верхней части скруббера-каплеуловителя 3, подключенного к выходному окну 20, а также встроенного обтекателя 35, обеспечивающего увеличение площади каплеулавливания и повышение эффективности золоулавливания. Остальные позиции с 1 по 33 соответствуют тем же позициям на фиг.1, 2, 3, 4.

Работа золоуловителя по фиг.5 аналогична работе золоуловителя по фиг.1, 2, 3, 4. Эффективность золоуловителя по фиг.5 повышена многосопловой системой орошения 7 загрязненного потока и увеличенной поверхностью золокаплеотделения обтекаемой вставки 35.

Золоуловитель по фиг.6, 7 отличается от устройства по фиг.1, 2, 3, 4 особенностью конструкции патрубка 1 односторонним (боковой стеной 9) раскрытием на угол γ₃ в горизонтальной плоскости в сторону скруббера-каплеуловителя 3, а также установкой дополнительных высоконапорных смывных сопл 36 со стороны подвода газов во влагозолоотделителе 2. Позиции с 1 по 33 соответствуют тем же позициям на фиг.1, 2, 3, 4. Обозначенные особенности конструкции по фиг.6, 7 способствуют повышению эффекта очистки дымовых газов от золы при сжигании высокозольных твердых топлив (при повышенной концентрации золы в исходном газовом потоке перед золоуловителем).

Работа золоуловителя по фиг.6, 7 аналогична работе золоуловителя по фиг.1, 2, 3, 4. Повышение эффективности золоулавливания связано со вторичным коагулированием крупных частиц на входе во влагозолоотделитель 2, вызванное высоконапорным разбрызгиванием воды через форсунки 36 при последующем смыве водозоловой смеси вдоль поверхности вертикальной стены 15 через окно 21 в сборник 4.

Возможны различные сочетания конструкций систем орошения 7, отводов 34, обтекателей 35, выпуска водозолового материала 22 с сохранением основных отличительных особенностей золоуловителя с патрубком 1 и улиточным влагозолоотделителем 2.

Работа их - аналогична работе золоуловителя по фиг.1, 2, 3, 4.

Практическое использование золоуловителя связано с промышленными предприятиями, сжигающими уголь: электростанциями, отопительными котельными. Загрязненные золой дымовые газы, попадая в золоуловитель, очищаются от золы и через дымосос и дымовую трубу сбрасываются в атмосферу. При внедрении золоуловителей с конструктивными особенностями патрубка 1 и дополнительными смывными соплами 36, устанавливаемыми со стороны ввода потока газа, по фиг.6, 7 на Челябинской ТЭЦ-2 при сжигании высокозольного челябинского бурого угля достигнуто снижение сопротивления золоуловителя и уменьшение энергозатрат дымососов на перекачку газов из котла в дымовую трубу до 20%, а полученная более высокая степень очистки в сравнении с аналогами уменьшила кислотную коррозию и абразивный износ лопаток дымососов, металлоконструкций соединительных газоходов и дымовой трубы.

Устройство относится к энергетике и может быть использовано на котлах электростанций, отопительных котельных при сжигании угля с мокрой очисткой дымовых газов от золы. Золоуловитель содержит патрубок ввода зологазового потока с вертикально-щелевой плоской входной горловиной, оснащенной системой орошения и вертикальной установочной плоскостью, плоским выходным вертикально-щелевым окном, имеющим вертикальную установочную плоскость, вертикальными боковыми стенами, плоским потолочным перекрытием, имеющим горизонтальную установочную плоскость, и наклоненным в сторону выходного окна подом, улиточный влагозолоотделитель с подключенной к выходному окну патрубка плоской вертикально-щелевой амбразурой для ввода смоченного зологазового потока, имеющей вертикальную установочную плоскость, изогнутой в горизонтальной плоскости по спирали боковой вертикальной стеной, перекрывающей улиточный влагозолоотделитель плоской потолочной плитой, имеющей горизонтальную установочную плоскость и круглое окно для вывода очищенного влажного газа, и подовым окном для выпуска водозоловой смеси, центробежный вертикально-цилиндрический скруббер-каплеуловитель с установочной вертикальной плоскостью симметрии, встроенными смывными соплами, входным подовым круглым окном для ввода влажного газа, подключенным соосно к потолочному окну улиточного влагозолоотделителя, и потолочным окном для выпуска очищенного газа, а также подключенный к подовому окну улиточного влагозолоотделителя сборник водозоловой смеси с системой выпуска. Особенностью золоуловителя является выполнение патрубка ввода зологазового потока в виде вертикально-щелевого диффузора, раскрывающегося в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем установочная горизонтальная плоскость потолочного перекрытия совмещена с установочной горизонтальной плоскостью потолочной плиты улиточного влагозолоотделителя, а последний оснащен дополнительными смывными соплами, направленными на его изогнутую по спирали боковую стену, кроме того, вертикальные установочные плоскости выходного окна патрубка и входной амбразуры улиточного влагозолоотделителя параллельны вертикальной плоскости установки входной горловины и совмещены с вертикальной плоскостью симметрии скруббера-каплеуловителя. Изобретение позволяет повысить эффективность золоочистки со снижением аэродинамического сопротивления золоуловителя. 7 ил.

Золоуловитель, содержащий патрубок ввода зологазового потока с вертикально-щелевой плоской входной горловиной, оснащенной системой орошения и вертикальной установочной плоскостью, плоским выходным вертикально-щелевым окном, имеющим вертикальную установочную плоскость, вертикальными боковыми стенами, плоским потолочным перекрытием, имеющим горизонтальную установочную плоскость, и наклоненным в сторону выходного окна подом, улиточный влагозолоотделитель, с подключенной к выходному окну патрубка плоской вертикально-щелевой амбразурой для ввода смоченного зологазового потока, имеющей вертикальную установочную плоскость, изогнутой в горизонтальной плоскости по спирали боковой вертикальной стеной, перекрывающей улиточный влагозолоотделитель плоской потолочной плитой, имеющей горизонтальную установочную плоскость и круглое окно для вывода очищенного влажного газа, и подовым окном для выпуска водозоловой смеси, центробежный вертикально-цилиндрический скруббер-каплеуловитель с установочной вертикальной плоскостью симметрии, встроенными смывными соплами, входным подовым круглым окном для ввода очищенного влажного газа, подключенным соосно к потолочному окну улиточного влагозолоотделителя, и потолочным окном для вывода очищенного газа, а также подключенный к подовому окну улиточного влагозолоотделителя сборник водозоловой смеси с системой выпуска, отличающийся тем, что патрубок ввода зологазового потока выполнен в виде вертикально-щелевого диффузора, раскрывающегося в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем установочная горизонтальная плоскость его потолочного перекрытия совмещена с установочной горизонтальной плоскостью потолочной плиты улиточного влагозолоотделителя, а последний оснащен дополнительными смывными соплами, направленными на его изогнутую по спирали боковую стену, кроме того, вертикальные плоскости установки выходного окна патрубка и входной амбразуры улиточного влагозолоотделителя параллельны вертикальной установочной плоскости входной горловины и совмещены с вертикальной плоскостью симметрии скруббера-каплеуловителя.