Способ предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления Советский патент 1992 года по МПК F23J3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к оборотным системам гидрозолоудаления тепловых электрических станций и может быть использовано при обеспечении нормальной работы оборотных систем гидрозолоудаления, транспортирующие уловленную сухими золоуловителями золу.

Известен способ предотвращения образования карбонатных отложений в системе гидрозолоудаления с помощью нейтрализации щелочной осветленной воды углекислотой дымовых газов с осаждением образовавшегося карбоната кальция в специальном пруде-отстойнике.

Известен также способ обработки щелочной осветленной воды системы гидрозр- лоудаления дымовыми газами на территории главного корпуса ТЭС. когда смесь дымовых газов и щелочной осветленной воды выдерживают в специальном реакторе (колонне), где и происходит образование карбоната кальция, а затем подают в отстойник, в котором вода осветляется от образовавшегося осадка. Так как реактор обрастает карбонатом кальция, в этом способе предлагается периодически переключать подачу на смешение с дымовыми газами обработанной воды для растворения отложений..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ мокрой очистки дымовых газов в золоуловителях, включающий обработку дымовыми газами золошла- ковой пульпы в секционированном массообменнике (барботере).

Недостатком известного изобретения является невозможность использования его для ТЭС с сухими золоуловителями из-за

ю

СП

о

потребности в большом количестве секций барботера общей площадью 5000м и более.

Цель изобретения - полное предотвращение образования минеральных отложений с минимальными затратами.

Указанная цель достигается тем, что в способе предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления, транспбртирующей золу, уловленную сухими золоуловителями, включающем барботажную обработку гидрозольной пульпы дымовыми газами с регулировкой подачи газов по показаниям рН-метра, обеспечивая рН пульпы при обработке в пределах 5,0-7,0, до подачи на барботажную обработку пульпу разбавляют оборотной водой до консистенции 1,5-3% по весу, а после обработки дымовыми газами пульпу сгущают и направляют на золоот- вал, а осветленную в сгустителе воду подают вновь на разбавление пульпы,

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем,

При обработке дымовыми газами зо- лошлаковой пульпы необходимо удалить гидроксид-ионы, образующиеся, в основном, при гидратации оксида кальция, содержащегося в золе

СаО + Н20 А Са (OHfc 2 Он ,

Нейтрализация образующихся гидро- ксид-ионов происходит при взаимодействии с углекислотой дымовых газов в процессе барботажа

ОН + С02-ЈГН СОз,

Кроме того происходит процесс растворения углекислоты в воде

H20 + C02J: Н2СОз Н + нсОз

Однако вследствие малой растворимости углекислого газа в воде и низкой константы диссоциации угольной кислоты концентрация ионов водорода вводе незначительна. Содержащийся в дымовых газах диоксид серы, значительно лучше растворяется и дает сернистую кислоту, которая имеет более высокую константу.диссоциации, Но значительно меньшее его содержание в дымовых газах (0,1%) не может привести к заметному повышению концентрации ионов водорода при растворении S02. Таким образом на выходе из барботажного аппарата водная составляющая золошлако- вой пульпы содержит в основном бикарбонат-ионы и небольшое количество ионов водорода (около 1 мг-экв/л при рН 3,5).

После выхода из барботажного аппарата и далее при транспортировании по пульпопроводу процесс выщелачивания золы может продолжаться, образующиеся при этом ионы гидроксида в первую очередь нейтрализуют ионы водорода, а затем происходит взаимодействие с бикарбонатионами

ОН + НСОз - -СОз +Н20 Карбонат-ионы, в свою очередь, образу- ют труднорастворимый карбонат кальция с ионами кальция

Са + СаСОз1 /

большая часть которого кристаллизуется на золе, а меньшая на внутренних стенках пульпопровода. Учитывая большие расходы пульпы, перекачиваемой по пульпопроводу (1000-2000 М3/ч), это обстоятельство может

достаточно быстро вывести пульпопровод из строя.

Таким образом, главным условием обработки пульпы дымовыми газами является практически полное выщелачивание золы

до выхода из барботажного аппарата. В известном способе это достигается с помощью предварительной обработки золошлаковой пульпы в мокрых золоуловителях, где эффективность процесса выщелачивания золы происходит за счет подкисления диоксидами серы и углерода образующейся пульпы. Другим благоприятным обстоятельством является наличие менее густой пульпы в системах ГЗУ станций с

мокрым золоулавливанием (3-5% по весу) в отличие от станций с сухим золоулавливанием (7-10%), Благодаря этому на станциях с мокрым золоулавливанием выщелачивание завершается обычно за 30 мин, из которых

5-15 мин пульпа движется по внутристанци- онным каналам, а 15-30 мин, в соответствии с известным способом, находится в секционированном барботажном аппарате.

При среднем расходе пульпы в системе ГЗУ 2000 м3/ч (на разных ТЭС колеблется от

1000 до 20000 м /ч) и максимальном слое барботажа 1 м, обеспечиваемом современными газодувками при обработке 30 мин, площадь/занимаемая таким барботажным аппаратом, составляет 1000 м2, а с учетом

5 технологической обвязки аппарата и резер- . ва составит 2000 м2. На современных ТЭС, весьма компактно построенных, вероятность наличия такой площади у главного корпуса минимальна. Перенос же обработки пульпы от главного корпуса значительно удорожает технологию за счет необходимости прокладки термоичзолированного газохода, что составляет основную стоимость установки по обработке дымовыми газами. На вновь проектируемую ТЭС такой резерв площади возможен. Однако для станций с сухим золоулавливанием, когда время полного расщелачивания золы в системах ГЗУ составляет 30-120 мин, резервирование площади в 5000 м и более невозможно.

В предлагаемом способе по обработке осветленной воды дымовыми газами барбо- тажные аппараты с двойным резервированием занимают площадь не более 25 м при полуметровом слое обработки. ..

Исходя из вышеизложенного, ясно, что необходимо добиться полного расщелачивания золы уже во внутристанционных каналах до поступления пульпы в барбо- тажный аппарат, что может быть осуществлено разбавлением пульпы. В соответствии с законом действия масс увеличение количества воды приводит к ускорению образо-, вания гидроксид-ионов. Исследования показали, что для различных типов зол практически полное выщелачивание за 5-15 мин обеспечивается консистенцией пульпы 1,5- 3%. В этом случае общий расход пульпы для ТЭС с сухим золоулавливанием увеличивается в 2-7 раз, что не только увеличит площадь барботажного максимума до 100 м , но и значительно повысит расходы на перекачивание пульпы на золоотвал. Отсюда вытекает необходимость сгущения разбавленной пульпы после обработки ее дымовыми газами. В этом случае на золоотвал будет перекачиваться густая пульпа, а осветленная в сгустителе вода по короткому циклу (максимально несколько сотен метров) возвращается на образование разбавленной пульпы. Степень сгущения пульпы и, соответственно, выбор сгустителя, например

ГИДрОЦИКЛОН ИЛИ радиальный ОТСТОЙНИК;

определяется резервом площади у главного корпуса.

Оптимальным вариантом было бы сгущение пульпы до консистенции 30-50%, что резко улучшило бы экономические показатели предлагаемой схемы за счет уменьшения количества перекачиваемой на золоотвал пульпы и осветленной воды с зо- лоотвала. Однако надо учитывать, что осветленная в сгустителе вода при подаче на смывные и побудительные сопла должна иметь содержание золы не более 0,5 г/л во избежание истирания сопел. Осветление до концентрации менее 0,5 г/л взвешенных частиц технологически возможно. При расходе 1000 м3/ч площадь сгустителя будет не

менее 700 м /что не приемлемо для размещения у главного корпуса действующей ТЭС, но осуществимо для проектируемой. Поэтому наиболее подходящий вариант для 5 действующей ТЭС -/сгущение пульпы до 7-10% (первоначальной консистенции) и направление полуосветленной воды на разбавление в полову внутристанционных каналов. Отсутствие сопел и невысокая скорость

0 воды в трубах (около 1 м/с) позволит избежать истирания, В этом случае в качестве сгустителя можно использовать гидроцик- . лон, занимающий площадь несколько десятков метров.

5 На фиг. 1 показана технологическая схема предлагаемого сгюсоба; на фиг.2 - то же, вариант исполнения.

В обычную схему ГЗУ, содержащую сухие золоуловители 1, золосмывные устрой0 ства 2, внутристанционный канал для сбора и транспортирования пульпы 3, высоконапорные багерные насосы для перекачивания пульпы на золоотвал 4, бак-смеситель 5, смывные насосы 6. включаются дополни5 тёльно низконапорные багерные насосы 7 для подачи пульпы в нейтрализатор 8 и сгуститель 9, нижний конус которого соединен с высоконапорным багерным насосом 4. В зависимости от типа и размера сгустителя 9

0 трубопровод 10 соединяет- вывод осветленной воды либо с оголовками внутристанци- онного канала 3 (фиг.1), либо с баком- осветлителем 5 (фиг.2).

Способ осуществляется следующим об5 разом.

Разбавленная до консистенции 1,5-3% пульпа по внутристанционному каналу 3 попадает в низконапорные багерные насосы 7, которые подают эту пульпу в нейтрализа0 тор 8, где она обрабатывается дымовыми газами до рН 5,5-6,5. Обработанная пульпа самотеком поступает в сгуститель 9, из которого сгущенная пульпа подается на золоотвал высоконапорным багерным насосом

5 4, а осветленная вода по трубопроводам 10 самотеком поступает на приготовление разбавленной пульпы. В зависимости от степени осветления пульпы в сгустителе 9. выбор которого определяется резервом производ0 ственной площади у главного корпуса ТЭС приготовление разбавленной пульпы осуществляется по одному из двух вариантов. При наличии ТЭС места для установки радиального отстойника большого диамет5 ра (30 м) вода осветляется в нем до содержа- ния взвешенных не более 0.5 г/л и поступает в бак-смеситель 5 на смешивание с осветленной водой золоотвала. Из баха- смесителя смывными насосами б повышенной производительности (или большим

числом насосов той же производительности) вода подается на смывные сопла в зо- лосмывные устройства 2 и побудительные сопла в внутристанционный канал 3, Для увеличения пропускаемого расхода оборотной воды ставятся смывные и побудительные соплд большого диаметра. Помимо этого увеличивается количество побудительных сопел. Таким образом то же количество золы, уловленной в сухих золоуловителях 1, смывается и побуждается в 2-7 раз большим количеством оборотной воды, что обеспечивает получение зрловой пульпы с консистенцией 1,5-3%.

При установке на ТЭС в качестве сгустителя гидроциклона соотношение регулируется, так, чтобы на золоотвал поступала пульпа с первоначальной консистенцией 7- 10% . В этом случае на смывные насосы 6 поступает только осветленная вода с золо- отвалом в количестве, соответствующем созданию консистенции пульпы до внедрения предлагаемого метода. Осветленная в гидроциклоне вода с концентрацией взвешенных 2-3-г/л по трубе 10 подается самотеком в голову-внутристанционного. канала 3. за счет чего вытекающая из золосмывных устройств пульпа разбавляется до консистенции 1,5-3%.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа состоит в том, что по сравнению с обработкой дымовыми газами при использовании осветленной воды не требуется строительство и прокладка дорогостоящего тёрмоизолированного газохода длиной до 10 км. Разбавление пульпы во внутристанционных каналах позволяет избежать строительства больших (до 5000 м2 и более) барботажных аппаратов для станций с сухим;золоулавливанием. Более того, возможность размещения узла обработки пульпы :пр предлагаемому способу (бэ;р6о- тажный аппарат, сгуститель и дополните/ ьная багерная насосная) на площади менее 500 м2 позволяет реально внедрять обработку пульпы на действующих T3G. Затраты на строительство узла обработки пульпы, а также на дополнительное, перекачивание

увеличенных расходов пульпы низконапор- ными багерными насосами и дымов:ых газов газодувкой окупаются отсутствием необходимости очистки трубопроводов, насосов осветленной воды, смывных насосов и внутристанционной разводки осветленной воды (в том числе смывных и побудительных сопел), золосмывных аппаратов, а также необходимостью сброса осветленной воды в природные водоемы.

Формула изобретения Способ предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления, транспортирующей золу, уловленную сухими золоуловителями, включающий барботажную обработку гидрозольной пульпыдымовыми газами с регулировкой подачи газов по показаниям р.Н-метра, обеспечивая рН пульпы при барботаже в пределах 5,0-7,0, о т ли чающийся тем, что, с целью полного предотвращения образования отложений с минимальными затратами, до подачи на барботажную обработку пульпу разбавляют оборотной водои до консистенции 1,5-3% по массе, после обработки дымовыми газами пульпу сгущают и направляют на золоотвал, а осветленную в сгустителе воду подают вновь на разбавление пульпы. ..

40

Фиг1

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к оборотным системам гидрозолоудаления, и м.б. использовано для обеспечения их нормальной работы при транспортировке золы, условленной сухими золоуловителями. Целью изобретения является полное предотвращение образования отложений с минимальными затратами. Способ предупреждения роста минеральных отложений в оборотной системе гидрозолоудаления включает разбавление пульпы оборотной водой до консистенции 1,5-3% по массе, барботажную обработку дымовыми газами с регулировкой подачи газов по показаниям рН-метра, последующее сгущение гидрозольной пульпы с направлением осветленной в сгустителе воды вновь на разбавление пульпы. 2 ил.