RU2291738C2 - Method of the wet ash-trapping with the help of venturi tube - Google Patents
Method of the wet ash-trapping with the help of venturi tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291738C2 RU2291738C2 RU2003107488/15A RU2003107488A RU2291738C2 RU 2291738 C2 RU2291738 C2 RU 2291738C2 RU 2003107488/15 A RU2003107488/15 A RU 2003107488/15A RU 2003107488 A RU2003107488 A RU 2003107488A RU 2291738 C2 RU2291738 C2 RU 2291738C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ash
- water
- steam
- trapping
- acoustic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности к способу мокрого золоулавливания в энергетических котлах (с трубами Вентури), сжигающих твердое топливо. Кроме того, изобретение может быть использовано для пылеулавливания в химической, металлургической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of energy, in particular to a method for wet ash collection in energy boilers (with Venturi pipes) burning solid fuel. In addition, the invention can be used for dust collection in the chemical, metallurgical and other industries.
Наиболее эффективные (до 99%) способы мокрого золоулавливания с трубами Вентури, рекомендуемые в настоящее время, но внедренные очень ограниченно, представляют из себя следующее. Один из них - интенсивный режим орошения (Уралтехэнерго). Другой способ предусматривает переделку существующих мокрых золоуловителей в эмульгаторы - разработка ПО «Южмаш» [3].The most effective (up to 99%) methods of wet ash collection with Venturi pipes, currently recommended but very limited in practice, are as follows. One of them is the intensive irrigation regime (Uraltehenergo). Another method involves remaking existing wet ash collectors into emulsifiers - developing Yuzhmash software [3].
Первый способ предусматривает увеличение расхода воды в 2,6-2,8 раза. При этом возрастают затраты электроэнергии на насосы, дымососы, дутьевые вентиляторы на 0,1-0,2%, снижение КПД брутто котла на 1,1-1,4%. Увеличение расхода воды вызывает снижение температуры газов после золоуловителя до 52°С (допустимая - 67...68°,С), поэтому приходится подогревать газы до 67°С.The first method involves an increase in water consumption of 2.6-2.8 times. At the same time, the cost of electricity for pumps, smoke exhausters, blowers increases by 0.1-0.2%, the gross efficiency of the boiler decreases by 1.1-1.4%. An increase in water consumption causes a decrease in the temperature of the gases after the ash collector to 52 ° C (permissible - 67 ... 68 ° C), therefore, it is necessary to heat the gases to 67 ° C.
Для внедрения способа необходимы значительные затраты:To implement the method requires significant costs:
а) на замену или реконструкцию дымососов ввиду возрастания гидравлического сопротивления золоуловителей;a) for the replacement or reconstruction of smoke exhausters due to the increase in hydraulic resistance of ash collectors;
б) на сооружение газоходов для подачи горячего воздуха;b) the construction of gas ducts for supplying hot air;
в) на увеличение оборотного цикла водоснабжения.c) to increase the water supply cycle.
Второй способ также связан со снижением температуры дымовых газов после очистки и необходимостью их подогрева, т.е. требует значительных капитальных затрат.The second method is also associated with a decrease in the temperature of the flue gases after cleaning and the need to heat them, i.e. requires significant capital expenditures.
Следующий способ (аналог) применяется более широко. На сегодня большинством ТЭС, сжигающих твердое топливо, принят мокрый способ улавливания золы с трубой Вентури и каплеуловителем [1, 2, 3], технология которого давно и надежно освоена, приспособлена под выпускаемое в РФ оборудование, имеет удовлетворительный межремонтный цикл и сравнительно невысокие затраты.The following method (analog) is used more widely. Today, most TPPs burning solid fuel have adopted the wet method of collecting ash with a Venturi pipe and a droplet eliminator [1, 2, 3], the technology of which has long been reliably mastered, adapted to the equipment manufactured in the Russian Federation, has a satisfactory overhaul cycle and relatively low costs.
Главный недостаток этого применяемого повсеместно способа - низкая эффективность улавливания золы, не превышающая 95-97%.The main disadvantage of this commonly used method is the low efficiency of ash collection, not exceeding 95-97%.
При скорости газов в горловине трубы Вентури 46-53 м/сек, гидравлическом сопротивлении трубы - 1000 Па, золоуловителя - 1400 Па, конечная запыленность газов 1,2-2,0 г/м3. В этом способе при удельном расходе воды 0,25 л/м3 конечная температура газов после золоулавливания 67-68°С.When the gas velocity in the neck of the Venturi pipe is 46-53 m / s, the hydraulic resistance of the pipe is 1000 Pa, the ash collector is 1400 Pa, the final dust content of the gases is 1.2-2.0 g / m 3 . In this method, at a specific water flow rate of 0.25 l / m 3, the final temperature of the gases after ash collection is 67-68 ° C.
Как видно из характеристики, низкая степень улавливания золы оставляет слишком высокую по современным масштабам запыленность газов, когда на каждые 0,1% приходятся сотни тонн неуловленной золы. Процент улавливания можно несколько поднять удельным расходом воды, но тогда возникают все проблемы, указанные в двух первых способах, связанные со снижением температуры дымовых газов после очистки и необходимостью их подогрева, т.е. требуются значительные капитальные вложения.As can be seen from the characteristics, a low degree of ash capture leaves dust content of gases too high in modern scales, when for every 0.1% there are hundreds of tons of uncoated ash. The percentage of capture can be slightly increased by the specific consumption of water, but then all the problems mentioned in the first two methods arise, associated with lowering the temperature of the flue gases after cleaning and the need to heat them, i.e. significant capital investments are required.
Еще один и наиболее эффективный способ мокрого золоулавливания с трубой Вентури предложен НИПИ «Энергосталь» - прототип, который предусматривает новую систему орошения трубы Вентури, включающую в себя две зоны орошения: первую - с помощью водяных форсунок (спрейеров); вторую - с помощью парожидкостных сопл Лаваля. Более тонкое распыливание воды позволяет, как утверждают авторы [3, стр.48], значительно увеличить поверхность контакта с очищаемыми газами, уменьшить объем подаваемой воды и повысить эффективность улавливания частиц золы до 99%.Another and most effective method of wet ash collection with a Venturi pipe was proposed by NIPI Energostal - a prototype that provides for a new Venturi pipe irrigation system, which includes two irrigation zones: the first - using water nozzles (sprayers); the second - with the help of vapor-liquid nozzles of Laval. Finer atomization of water allows, according to the authors of [3, p. 48], to significantly increase the contact surface with cleaned gases, reduce the amount of water supplied and increase the efficiency of trapping ash particles to 99%.
Однако главными недостатками прототипа, как и рассмотренного аналога, являются следующие:However, the main disadvantages of the prototype, as well as the considered analogue, are the following:
1. Конечная запыленность все еще очень высока, т.к., во-первых, в рассмотренном котле расход дымовых газов - до 1 млн. м3/час, т.е. до 660 кг/час неуловленной золы, а в котлах максимальной мощности эти цифры будут несравнимо выше. Во-вторых, испытания велись в котле, где угля сжигалось всего 20% (8% мазута, 72% газа), а котел при необходимости может работать только на угле (1-10% мазута в подсвечивающих форсунках). Начальная запыленность будет значительно выше, а конечная вообще неизвестна, но выше, чем дано в прототипе, т.к. эффективность способов и систем золоулавливания следует определять в экстремальных условиях, тогда для более мягких режимов ее можно предвидеть простой экстраполяцией.1. The final dust content is still very high, because, firstly, in the boiler examined, the consumption of flue gases is up to 1 million m 3 / h, i.e. up to 660 kg / h of uncaught ash, and in boilers of maximum power these figures will be incomparably higher. Secondly, the tests were conducted in a boiler where only 20% of coal was burned (8% of fuel oil, 72% of gas), and the boiler, if necessary, can only work on coal (1-10% of fuel oil in illuminated nozzles). The initial dust content will be significantly higher, and the final dust is generally unknown, but higher than that given in the prototype, because the effectiveness of ash collection methods and systems should be determined in extreme conditions, then for milder modes it can be foreseen by simple extrapolation.
2. Удельный расход воды также велик, т.к. прототип имеет две зоны орошения. Первая - спрейерами, вторая - парожидкостными соплами Лаваля. Спрейеры (водяные форсунки низкого давления) дают очень грубый и неоднородный пленочный распыл с диаметром частиц воды от 1000 мкм и выше, поэтому площадь контакта частиц воды с дымовыми газами незначительна и требуется большое количество воды для захвата определенной фракции золы, на что и рассчитывали авторы, вводя спрейеры.2. The specific water consumption is also large, because the prototype has two irrigation zones. The first - sprayers, the second - Laval vapor-liquid nozzles. Sprayers (low-pressure water nozzles) produce a very coarse and inhomogeneous film spray with a particle diameter of water from 1000 μm and above, therefore the contact area of water particles with flue gases is insignificant and a large amount of water is required to capture a certain fraction of ash, as the authors expected. introducing sprayers.
Парожидкостные сопла Лаваля (форсунки высокого давления) дают более тонкое распыливание воды (диаметром 150 мкм и выше), о чем прототип не сообщает, и площадь контакта с дымовыми газами резко увеличивается. Из таблицы прототипа [3] действительно, видно, что с повышением давления пара перед соплами удельный расход воды и конечная запыленность уменьшаются. Однако полученная площадь контакта воды с дымовыми газами, соответствующая достигнутой дисперсности, еще очень далека от оптимальной, т.к. сегодня можно получить более развитую поверхность контакта воды с дымовыми газами, имея дисперсность от 0,05 мкм и выше или создавая нужный (для максимального захвата летучей золы) интервал дисперсности. Тогда и конечная запыленность и удельный расход воды существенно снизятся, а степень улавливания летучей золы заметно увеличится.Laval's vapor-liquid nozzles (high-pressure nozzles) provide finer atomization of water (with a diameter of 150 μm and above), which the prototype does not report, and the contact area with flue gases increases dramatically. From the table of the prototype [3] indeed, it can be seen that with increasing steam pressure in front of the nozzles, the specific water flow rate and final dust content decrease. However, the obtained contact area of water with flue gases, corresponding to the achieved dispersion, is still very far from optimal, because today it is possible to obtain a more developed contact surface of water with flue gases, having a dispersion of 0.05 microns or higher or creating the desired (for maximum capture of fly ash) dispersion interval. Then the final dust content and the specific consumption of water will significantly decrease, and the degree of capture of fly ash will increase markedly.
3. Очень высок удельный расход пара для распыливания воды через сопла Лаваля. Учитывая, что около 50% воды проходит через сопла, то удельный расход пара равен 0,31074 кг на 1 кг воды.3. The specific steam consumption for spraying water through Laval nozzles is very high. Given that about 50% of the water passes through the nozzle, the specific steam flow rate is 0.31074 kg per 1 kg of water.
Сегодня в энергетике допустимая норма расхода пара 0,01-0,03 кг на 1 кг распыливаемой среды, например мазута, т.е. прототип имеет удельный расход пара в 10 раз выше нормы.Today, in the energy sector, the permissible rate of steam consumption is 0.01-0.03 kg per 1 kg of sprayed medium, for example fuel oil, i.e. the prototype has a specific steam consumption 10 times higher than normal.
Главная цель изобретения - повышение степени улавливания летучей золы из дымовых газов котлов, сжигающих твердое топливо.The main objective of the invention is to increase the degree of capture of fly ash from the flue gases of solid fuel boilers.
Другой целью является снижение удельных расходов воды (л/м3 дымовых газов) и пара (кг/кг распыливаемой воды) для повышения КПД котла и эффективности способа.Another goal is to reduce the specific consumption of water (l / m 3 flue gas) and steam (kg / kg of sprayed water) to increase the efficiency of the boiler and the efficiency of the method.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе (прототип) улавливания летучей золы из дымовых газов мокрыми золоуловителями с трубами Вентури вместо водяных форсунок грубого распыливания в первой зоне и парожидкостных сопл Лаваля с более тонким распыливанием во второй зоне, для орошения проходящих дымовых газов устанавливается по оси трубы Вентури одна паромеханическая форсунка с акустической ступенью (акустическая форсунка), например по патенту 1241022 [8], с необходимым расходом воды и пара, создающая акустическое поле с требуемыми переменным звуковым давлением, интенсивностью и частотой, способствующих коагуляции частиц золы.This goal is achieved by the fact that in the known method (prototype) of capturing fly ash from flue gases with wet ash collectors with venturi pipes instead of coarse atomizing water nozzles in the first zone and Laval vapor-liquid nozzles with finer atomization in the second zone, for irrigation of the passing flue gases is installed by the axis of the Venturi pipe one steam-mechanical nozzle with an acoustic stage (acoustic nozzle), for example, according to patent 1241022 [8], with the necessary flow of water and steam, creating an acoustic field with emymi varying sound pressure, intensity and frequency of promoting coagulation of ash particles.
На фиг.1 представлена акустическая форсунка.Figure 1 presents the acoustic nozzle.
На фиг.2 представлен продольный разрез трубы Вентури с акустической форсункой, где видно, что труба находится в вертикальном положении и состоит из сужающейся части 1 (конфузора), цилиндрической части 2 (горловины) и расширяющейся части 3 (диффузора).Figure 2 shows a longitudinal section of a venturi pipe with an acoustic nozzle, where it is seen that the pipe is in a vertical position and consists of a tapering part 1 (confuser), a cylindrical part 2 (neck) and an expanding part 3 (diffuser).
По оси трубы находится одна акустическая форсунка 4 с патрубками 5 и 6 для подвода соответственно воды и пара. Вода подается, как уже подчеркивалось, в отличие от прототипа, только через одну форсунку, ее расход определяется объемом орошаемых дымовых газов на входе в трубу Вентури и необходимостью максимального улавливания золы.Along the axis of the pipe is one
Пар подается под давлением не ниже 0,3 МПа (условия работы акустического узла), чем тоже отличается от прототипа, где оптимальное давление значительно выше (1,1 МПа) и отсюда более высокий удельный расход пара.Steam is supplied at a pressure of not lower than 0.3 MPa (operating conditions of the acoustic unit), which also differs from the prototype, where the optimum pressure is much higher (1.1 MPa) and hence a higher specific steam consumption.
В акустической форсунке можно применять и более высокое давление пара. Расход его при этом не увеличится, т.к. истечение пара из сопла форсунки всегда сверхзвуковое.In the acoustic nozzle, a higher vapor pressure can also be used. Its consumption will not increase, because the outflow of steam from the nozzle of the nozzle is always supersonic.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что, во-первых, имеется принципиально новое устройство - форсунка акустическая - для более дисперсного распыливания воды и орошения дымовых газов. Во-вторых, сочетает в себе несколько факторов (механизмов) осаждения летучей золы, в том числе акустический (наложение колебаний определенных параметров на проходящие дымовые газы), никем ранее не применяемый для улавливания летучей золы.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that, firstly, there is a fundamentally new device - an acoustic nozzle - for more dispersed atomization of water and irrigation of flue gases. Secondly, it combines several factors (mechanisms) of the deposition of fly ash, including acoustic (the imposition of fluctuations of certain parameters on the passing flue gases), which has never been used for trapping fly ash.
Рассмотрим влияние каждого из указанных отличий на цели предлагаемого изобретения: повышение степени улавливания золы и снижение удельных расходов воды и пара.Consider the effect of each of these differences on the objectives of the invention: increasing the degree of ash collection and reducing specific consumption of water and steam.
Форсунка акустическая, фиг.1, отличаясь от спрейеров (работающих без пара, где частицы распыливаемой воды имеют диаметр выше 1 мм) и парожидкостных сопл Лаваля (вода и пар подаются через одно сопло, где пар полностью конденсируется и фактически не участвует в улавливании золы), имеет два независимых канала и акустический генератор, работающий на паре с температурой в интервале 250-350°С. Отработанный в генераторе пар, диспергируя воду за счет переменного звукового давления (до 163 дБ), далее участвует в улавливании золы, смачивая ее частицы, которые затем быстрее и легче слипаются, образуя легкоулавливаемые агрегаты.Acoustic nozzle, Fig. 1, differing from sprayers (working without steam, where the particles of sprayed water have a diameter above 1 mm) and Laval vapor-liquid nozzles (water and steam are fed through one nozzle, where the steam condenses completely and does not actually participate in ash collection) , has two independent channels and an acoustic generator that is paired with a temperature in the range of 250-350 ° C. The steam spent in the generator, dispersing water due to variable sound pressure (up to 163 dB), then participates in the collection of ash, wetting its particles, which then stick together faster and easier, forming easily trapped aggregates.
Вода, проходя через завихритель, на выходе из сопла образует (за счет центробежной силы) колокол (факел) 7 с необходимым углом раскрытия (регулируемым зазором 8), чтобы запереть горловину трубы Вентури и пропустить весь объем дымовых газов сквозь пароводяную среду, активизированную акустическим полем.Water passing through the swirl, at the nozzle exit forms (due to centrifugal force) a bell (torch) 7 with the required opening angle (adjustable gap 8) to lock the venturi neck and let the entire volume of flue gases pass through the steam-water medium activated by the acoustic field .
Степень диспергирования (0,05-300 мкм) на порядок выше сопл Лаваля и поддается регулированию с целью более полного улавливания золы. Необходимую фракцию можно увеличить [4]. Последнее особенно важно, т.к. запыленный газовый поток (от десятых долей мкм до 25 мкм) поступает в относительно короткий конфузор, где происходит ускорение движения газов и золовых частиц. При этом, чем мельче частицы золы, тем большую скорость они приобретают, а капли воды вследствие большей массы имеют меньшую скорость, чем частицы золы [2]. Из-за значительной разности их скоростей по всей длине конфузора, а так же в горловине и диффузоре происходит интенсивная коагуляция частиц золы и воды - инерционное осаждение. Этому механизму теория отдает решающую роль в очистке газов, однако он эффективен для частиц золы порядка 5-15 мкм [2, стр.9], а ниже 5 мкм и выше 15 мкм его эффективность резко снижается.The degree of dispersion (0.05-300 microns) is an order of magnitude higher than the Laval nozzles and can be regulated in order to more fully collect ash. The required fraction can be increased [4]. The latter is especially important since the dusty gas stream (from tenths of a micron to 25 microns) enters a relatively short confuser, where the movement of gases and ash particles is accelerated. Moreover, the smaller the ash particles, the greater the speed they acquire, and water droplets due to the greater mass have a lower speed than the ash particles [2]. Due to the significant difference in their velocities along the entire length of the confuser, as well as in the neck and diffuser, intense coagulation of ash and water particles occurs - inertial deposition. The theory gives this mechanism a decisive role in the purification of gases, however, it is effective for ash particles of the order of 5-15 microns [2, p. 9], and below 5 microns and above 15 microns its effectiveness sharply decreases.
Частицы ниже 5 мкм в абсолютном большинстве не улавливаются, но именно они особо опасны экологически, т.к. обогащены токсичными микропримесями, в первую очередь тяжелыми металлами [2, стр.10].Particles below 5 microns in the vast majority are not captured, but they are especially dangerous ecologically, because enriched with toxic microimpurities, primarily heavy metals [2, p. 10].
Здесь-то и проявляется решающая роль акустической форсунки, которая не только дает тонкое распыливание с полным спектром размеров капель воды под все размеры частиц золы для инерционного осаждения, но и открывает возможность использования других механизмов улавливания летучей золы. Это с помощью:This is where the decisive role of the acoustic nozzle is manifested, which not only provides fine atomization with a full range of sizes of water droplets for all sizes of ash particles for inertial deposition, but also opens up the possibility of using other mechanisms for collecting fly ash. This is with:
1) конденсации пара на частицах летучей золы всех размеров, что характерно для форсунки акустической, где пар (при температуре 250-350 С°), отработанный в генераторе, становится насыщенным и продолжает движение по трубе Вентури, облегчая и ускоряя образование агрегатов золы, которые сами по себе («всухую») не слипаются, а также поддерживая температуру отходящих дымовых газов не ниже 67°С. Снижение температуры пара ниже 250°С приводит к падению температуры отходящих газов ниже 67°С, а превышение 350°С дает, наоборот, рост температуры отходящих газов выше 75°С, что ведет к потере тепла с отходящими газами;1) steam condensation on particles of fly ash of all sizes, which is typical for an acoustic nozzle, where the steam (at a temperature of 250-350 ° C) spent in the generator becomes saturated and continues to move through the Venturi pipe, facilitating and accelerating the formation of ash aggregates, which by themselves ("dry") do not stick together, and also maintaining the temperature of the exhaust flue gases not lower than 67 ° C. A decrease in steam temperature below 250 ° C leads to a drop in the temperature of the exhaust gases below 67 ° C, and an excess of 350 ° C gives, on the contrary, an increase in the temperature of the exhaust gases above 75 ° C, which leads to heat loss with the exhaust gases;
2) акустической коагуляции, которая, как показали испытания, является эффективным методом тонкой очистки. Ее механизм воздействия заключается в том, что под действием переменного звукового давления переменное движение частиц в акустическом поле различно для частиц разной массы и зависит от частоты звука. При низких частотах (0,5-2 кГц) частицы любой величины полностью следуют за колебаниями среды. С увеличением частоты поля более тяжелые частицы принимают все меньшее участие в общем движении. При частотах порядка 100 кГц только ультрамикроскопически малые частицы совершают полные колебания, большие же частицы движутся по более или менее сложным траекториям [9] и с разными скоростями.2) acoustic coagulation, which, as tests have shown, is an effective method of fine cleaning. Its mechanism of action is that under the influence of variable sound pressure, the variable motion of particles in an acoustic field is different for particles of different masses and depends on the frequency of sound. At low frequencies (0.5-2 kHz), particles of any size completely follow the vibrations of the medium. With an increase in the field frequency, heavier particles take an ever smaller part in the general motion. At frequencies of the order of 100 kHz, only ultramicroscopically small particles undergo complete oscillations, while large particles move along more or less complex trajectories [9] and with different speeds.
Большие различия в скоростях движения частиц различной массы приводят к тому, что, во-первых, значительно усиливается инерционное осаждение частиц золы всех без исключения размеров в отличие от инерционного осаждения, рассмотренного выше для трубы Вентури без акустического поля. Во-вторых, между частицами этой гетерогенной системы возникают гидродинамические силы притяжения (силы Бернулли), связанные с радиационным давлением, которые растут при сближении частиц [9].Large differences in the velocities of particles of different masses lead to the fact that, firstly, the inertial deposition of ash particles of all sizes, without exception, is significantly enhanced, in contrast to the inertial deposition considered above for a venturi without an acoustic field. Secondly, between the particles of this heterogeneous system there are hydrodynamic forces of attraction (Bernoulli forces) associated with radiation pressure, which increase with the approach of the particles [9].
Таким образом, в акустическом поле под действием эффектов разделения и гидродинамического притяжения значительно ускоряются процессы сближения, соударения и объединения частиц золы в агрегаты.Thus, in an acoustic field, the effects of separation and hydrodynamic attraction significantly accelerate the process of convergence, collision and association of ash particles into aggregates.
Применение акустической коагуляции известно, например, для аэрозолей серной кислоты и удобрений [5, 6], но использовались газоструйные генераторы (статические или динамические сирены), которые отличаются от акустических форсунок неоднородными акустическими полями и воздействием без воды [5].The use of acoustic coagulation is known, for example, for aerosols of sulfuric acid and fertilizers [5, 6], but gas-jet generators (static or dynamic sirens) were used, which differ from acoustic nozzles by inhomogeneous acoustic fields and exposure without water [5].
Наиболее сложен выбор частоты воздействия, т.к. для улавливания летучей золы акустическое поле не применялось из-за установившегося мнения, что образовавшиеся в нем любые агрегаты немедленно разрушаются после выхода из акустического поля [6, 7].The most difficult choice of exposure frequency, because no acoustic field was used to trap fly ash because of the established opinion that any aggregates formed in it are immediately destroyed after leaving the acoustic field [6, 7].
В предлагаемом изобретении это не подтвердилось и авторами выяснено, что на процесс акустической коагуляции влияют как характеристики летучей золы (концентрация, дисперсность, слипаемость), так и характеристики поля (частота, переменное звуковое давление, интенсивность звука, время воздействия), которые можно устанавливать и регулировать для конкретных условий ГРЭС (ТЭЦ).In the present invention, this was not confirmed and the authors found that the process of acoustic coagulation is affected both by the characteristics of fly ash (concentration, dispersion, cohesion) and field characteristics (frequency, variable sound pressure, sound intensity, exposure time), which can be set and adjust for specific conditions of a state district power station (CHP).
Так, учитывая, что способ по прототипу не обеспечивает улавливание частиц летучей золы до 5 мкм, авторами испытан и выбран интервал определенных частот, при котором, во-первых, указанные частицы летучей золы могли бы совершать колебания с частотой и амплитудой, близкой к этим параметрам акустического поля, когда резко повышается число столкновений частиц и образование агрегатов.So, given that the prototype method does not capture particles of fly ash up to 5 μm, the authors tested and selected an interval of certain frequencies at which, firstly, these particles of fly ash could oscillate with a frequency and amplitude close to these parameters acoustic field, when the number of collisions of particles and the formation of aggregates sharply increase.
Во-вторых, частота воздействия поля на частицы летучей золы должна быть такой, чтобы успел завершиться процесс образования агрегатов в отходящих дымовых газах даже при максимальных скоростях их движения в горловине трубы Вентури - от 40 м/сек и выше. Например, при частоте поля 20 кГц каждый литр движущейся массы отходящих газов подвергнут воздействию переменного звукового давления 800 раз.Secondly, the frequency of the field impact on the particles of fly ash should be such that the formation of aggregates in the exhaust flue gases can be completed even at maximum speeds in the neck of the Venturi - from 40 m / s and above. For example, at a field frequency of 20 kHz, each liter of the moving mass of exhaust gases is exposed to a variable sound pressure 800 times.
В-третьих, частота поля должна обеспечивать не только эффективность коагуляции летучей золы размером от 5 мкм и ниже, но и диапазон дисперсности распыливаемой воды, рассмотренный выше. При этом, чем выше частота поля, тем больше требуется приложить мощность при равной интенсивности поля.Thirdly, the frequency of the field should provide not only the efficiency of coagulation of fly ash with a size of 5 microns or less, but also the dispersion range of the sprayed water, discussed above. Moreover, the higher the frequency of the field, the more power is required to apply at equal field intensity.
Кроме того, применение частот ниже 16 кГц (область слышимых звуков) требует защиты персонала.In addition, the use of frequencies below 16 kHz (the area of audible sounds) requires the protection of personnel.
Авторами получены три частотных максимума, где наблюдалась наибольшая эффективность улавливания летучей золы, это: 20-22 кГц, 36-38 кГц и 44-48 кГц, что связанно, по-видимому, с неодинаковыми условиями сжигания твердого топлива, начальной запыленностью отходящих газов, меняющимся размерным составом летучей золы.The authors obtained three frequency maxima, where the highest efficiency of fly ash capture was observed: 20-22 kHz, 36-38 kHz and 44-48 kHz, which is apparently associated with unequal conditions for burning solid fuel, initial dust content of exhaust gases, changing size composition of fly ash.
Предлагаемый способ мокрого золоулавливания с трубой Вентури реализован следующим образом.The proposed method of wet ash collection with a venturi is implemented as follows.
По оси трубы Вентури, в конфузоре устанавливается акустическая форсунка, как показано на фиг.1, к которой подведены вода (5) и пар (6).On the axis of the venturi, an acoustic nozzle is installed in the confuser, as shown in figure 1, to which water (5) and steam (6) are connected.
Давление измеряется манометрами. Форсунка [8] запускается в работу путем подачи пара под давлением не ниже 0,3 мПа при температуре в интервале 250-350°С.Pressure is measured by pressure gauges. The nozzle [8] is put into operation by supplying steam under a pressure of at least 0.3 MPa at a temperature in the range of 250-350 ° C.
Генератор колебаний, куда поступает пар со сверхзвуковой скоростью, образует вокруг форсунки акустическое поле требуемой частоты. В данном случае это: 20-22 кГц, 34-36 кГц или 44-48 кГц при переменном звуковом давлении не ниже 140 дБ (интенсивность не ниже 0,5 Вт/см2).The oscillation generator, where steam arrives at a supersonic speed, forms an acoustic field of the required frequency around the nozzle. In this case, it is: 20-22 kHz, 34-36 kHz or 44-48 kHz with variable sound pressure not lower than 140 dB (intensity not lower than 0.5 W / cm 2 ).
Форсунка [8] одинаково работает при любом более высоком давлении пара (с постоянным его расходом), что определяется только давлением пара, имеющимся на объекте, под которое рассчитываются конструктивные элементы форсунки.The nozzle [8] works equally at any higher vapor pressure (with a constant flow rate), which is determined only by the vapor pressure available at the facility under which the nozzle structural elements are calculated.
Температура пара определяется необходимостью поддержания температуры отходящих дымовых газов не ниже 67°С.The temperature of the steam is determined by the need to maintain the temperature of the exhaust flue gases not lower than 67 ° C.
Поскольку акустическое поле устанавливается одновременно с подачей пара, далее включается подача воды, давление и расход которой определяются условиями орошения трубы Вентури, т.е. условиями эксплуатации: габаритами трубы, объемом проходящих дымовых газов в час, начальной запыленностью, температурой отходящих газов и др.Since the acoustic field is set simultaneously with the steam supply, then the water supply is turned on, the pressure and flow rate of which are determined by the irrigation conditions of the Venturi pipe, i.e. operating conditions: pipe dimensions, volume of passing flue gases per hour, initial dustiness, temperature of exhaust gases, etc.
Работающая форсунка (фиг.2) имеет угол раскрытия факела 60-80° (зависит от размеров труб Вентури) и запирает горловину трубы, чтобы все дымовые газы прошли через акустическое поле тонкораспыленной пароводяной среды с целью получения наибольшей эффективности золоулавливания. Форсунка при настройке может перемещаться за счет регулируемого зазора 8.The working nozzle (Fig. 2) has a torch opening angle of 60-80 ° (depending on the size of the Venturi pipes) and closes the neck of the pipe so that all the flue gases pass through the acoustic field of a finely sprayed steam-water medium in order to obtain the best ash collection efficiency. The nozzle during adjustment can be moved due to the
Таким образом, запыленный газовый поток поступает в относительно короткий конфузор, где происходит ускорение движения газов и золовых частиц (чем мельче частицы золы, тем большую скорость они получают).Thus, the dusty gas stream enters a relatively short confuser, where the movement of gases and ash particles accelerates (the finer the ash particles, the greater the speed they get).
В эту же зону конфузора акустическая форсунка подает тонкораспыленную воду с частицами размером 0,05-300 мкм и отработанный в генераторе пар с необходимой частотой, переменным звуковым давлением, интенсивностью.In the same zone of the confuser, an acoustic nozzle delivers finely dispersed water with particles of 0.05-300 microns in size and the steam spent in the generator with the necessary frequency, variable sound pressure, and intensity.
Пересечение запыленного газового потока с распыленным водяным потоком (факелом) и паром, которые несут на себе акустические колебания, образует контерогенное (многокомпонентное) диффузное поле с мощной турбулизацией и особыми, рассмотренными выше эффектами, присущими только акустическому полю.The intersection of a dusty gas stream with a sprayed water stream (torch) and steam, which bear acoustic vibrations, forms a confluent (multicomponent) diffuse field with powerful turbulence and the special effects discussed above, which are inherent only in the acoustic field.
В результате этого взаимодействия (главным образом в конфузоре, горловине и частично в диффузоре) происходит интенсивная коагуляция частиц золы.As a result of this interaction (mainly in the confuser, neck and partly in the diffuser), intense ash particles coagulate.
При этом, как показали испытания, не возможен не только 100%-ный проскок (неполнота осаждения) любой фракции золы, но даже и 30%-ный проскок по изложенным выше причинам.Moreover, as the tests showed, not only 100% slip (incomplete deposition) of any ash fraction is not possible, but even a 30% slip for the above reasons.
Причем улавливание самых крупных частиц золы (выше 15 мкм) и самых мелких (меньше 5 мкм), не возможное способом по прототипу, выполняется в предлагаемом способе в основном разными механизмами.Moreover, the capture of the largest particles of ash (above 15 microns) and the smallest (less than 5 microns), not possible by the prototype method, is carried out in the proposed method mainly by different mechanisms.
В первом случае для каждой частицы золы имеется соответствующая водяная частица, с которой она имеет значительную разницу скоростей - инерционное осаждение.In the first case, for each ash particle there is a corresponding water particle with which it has a significant difference in speeds - inertial deposition.
Во втором случае коагуляция золовых частиц идет (на 90%) под действием эффектов разделения и гидродинамического притяжения, рассмотренных выше.In the second case, the coagulation of ash particles occurs (by 90%) under the influence of the separation and hydrodynamic attraction effects discussed above.
Активный пар, проникающий по всему объему конфузора, горловины и диффузора (за счет действия эффектов акустики), способствует коагуляции частиц летучей золы всех размеров.Active steam penetrating the entire volume of the confuser, neck and diffuser (due to the effects of acoustics), contributes to the coagulation of particles of fly ash of all sizes.
Предлагаемый способ мокрого золоулавливания с трубой Вентури может быть реализован на любом котлоагрегате, сжигающем твердое топливо, а также на других объектах, использующих мокрые золоуловители с трубой Вентури для улавливания пыли, цемента и других твердых материалов.The proposed method of wet ash collection with a venturi pipe can be implemented on any boiler unit that burns solid fuel, as well as other facilities using wet ash collectors with a venturi pipe to collect dust, cement and other solid materials.
Таким образом, сочетание нескольких механизмов улавливания летучей золы существенно повысило эффективность мокрых золоуловителей с трубами Вентури, что показано в таблице.Thus, the combination of several fly ash collection mechanisms significantly increased the efficiency of wet ash collectors with venturi tubes, as shown in the table.
Использование предлагаемого способа наиболее эффективно для улавливания самых тонких фракций летучих материалов.Using the proposed method is most effective for trapping the finest fractions of volatile materials.
Главное - степень улавливания летучей золы повышена до 99,6%.The main thing - the degree of capture of fly ash increased to 99.6%.
Расход пара снижен в 100 раз, с 0,3 кг/кг воды до 0,003 кг/кг воды за счет применения акустической форсунки [8], обеспечивающей использование пара и оптимального интервала его температур.Steam consumption is reduced 100 times, from 0.3 kg / kg of water to 0.003 kg / kg of water due to the use of an acoustic nozzle [8], which ensures the use of steam and the optimal temperature range.
Расход воды для орошения трубы Вентури снижен 1,66 раза за счет более тонкого полидисперсного распыливания воды и применения акустического поля определенной частоты и мощности.Water consumption for irrigation of the Venturi pipe is reduced 1.66 times due to finer polydisperse atomization of water and the use of an acoustic field of a certain frequency and power.
2) Мазут - 2%1) Coal of different grades - 98%
2) Fuel oil - 2%
4) газ - 72%
5) мазут - 8%3) coal grade ASH - 20%
4) gas - 72%
5) fuel oil - 8%
2) газ - 72%
3) мазут - 8%1) coal grade ASH - 20%
2) gas - 72%
3) fuel oil - 8%
Проверка предлагаемого изобретения «Способ мокрого золоулавливания с трубой Вентури» проводилась на моделях, а также на котлах, сжигающих уголь различных марок. Предварительные испытания дали положительные результаты (приведены в таблице), подтверждающие правильность выбранного решения, и в настоящее время ведутся подготовительные работы для перевода котлов Воркутинской ТЭЦ-2 на указанный способ золоулавливания.Verification of the invention “Wet ash collection method with a venturi” was carried out on models, as well as on boilers burning coal of various grades. Preliminary tests yielded positive results (shown in the table), confirming the correctness of the selected solution, and preparatory work is currently underway to transfer boilers at Vorkuta CHPP-2 to the indicated ash collection method.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Методические указания по наладке мокрых золоуловителей с трубами Вентури. МУ 34-70-055-83. Союзтехэнерго, М., 1984 г.1. Guidelines for setting up wet ash collectors with venturi pipes. MU 34-70-055-83. Soyuztekhenergo, M., 1984
2. Л.И.Кропп, Е.Н.Медик. Разработка и освоение золоуловителей СВД-ВТИ-ЮТЭ. Всесоюзный институт повышения квалификации. Минэнерго СССР, М., 1989 г.2. L.I. Kropp, E.N. Medik. Development and development of ash collectors SVD-VTI-UTE. All-Union Institute for Advanced Studies. Ministry of Energy of the USSR, M., 1989
3. Г.М.Каненко и другие. Повышение эффективности мокрых золоуловителей. Журнал «Промышленная энергетика» №2, 1997 г.3. G.M.Kanenko and others. Improving the efficiency of wet ash collectors. Industrial Energy Magazine No. 2, 1997
4. В.А.Солоха, А.В.Лизогуб. Реконструкция горелочных устройств котлов КВГМ 20, КВГМ 100, КВТС 10 с переходом на паромеханические форсунки с акустической ступенью. Журнал «Промышленная энергетика» №2, 1992 г.4. V.A. Solokha, A.V. Lizogub. Reconstruction of burner devices of boilers KVGM 20, KVGM 100, KVTS 10 with the transition to steam-mechanical nozzles with an acoustic stage. Journal "Industrial Energy" No. 2, 1992
5. М.Л.Варламов и другие. «Исследование очистки отходящих газов производств серной кислоты и минеральных удобрений». Сборник «Материалы юбилейной научно-технической конференции». Одесса, 1968 г.5. M.L. Varlamov and others. “Study on the purification of exhaust gases from the production of sulfuric acid and mineral fertilizers.” Collection "Materials of the anniversary scientific and technical conference." Odessa, 1968
6. Н.Л.Широкова. Коагуляция аэрозолей. В книге «Физические основы ультразвуковой технологии.» М., Наука. 1970 г.6. N.L. Shirokova. Coagulation of aerosols. In the book "Physical Foundations of Ultrasound Technology." M., Science. 1970 year
7. Л.Бергман. «Ультразвук и его применение в науке и технике.» Иностранная литература. М., 1957 г.7. L. Bergman. “Ultrasound and its application in science and technology.” Foreign literature. M., 1957
8. В.А.Солоха, К.Я.Корниенко, К.Д.Корнилов, В.М.Карачунов, П.Е.Каргин, Ю.И.Степанов. «Акустическая форсунка». Патент №1.241.022.8. V.A. Solokha, K.Ya. Kornienko, K.D. Kornilov, V.M. Karachunov, P.E. Kargin, Yu.I. Stepanov. "Acoustic nozzle." Patent No. 1.241.022.
9. И.Матаушек. «Ультразвуковая техника». М., 1962 г.9. I. Mataushek. "Ultrasound technology." M., 1962
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107488/15A RU2291738C2 (en) | 2003-03-19 | 2003-03-19 | Method of the wet ash-trapping with the help of venturi tube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003107488/15A RU2291738C2 (en) | 2003-03-19 | 2003-03-19 | Method of the wet ash-trapping with the help of venturi tube |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003107488A RU2003107488A (en) | 2005-01-27 |
RU2291738C2 true RU2291738C2 (en) | 2007-01-20 |
Family
ID=35138155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003107488/15A RU2291738C2 (en) | 2003-03-19 | 2003-03-19 | Method of the wet ash-trapping with the help of venturi tube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2291738C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499630C2 (en) * | 2011-08-30 | 2013-11-27 | Олег Савельевич Кочетов | Venturi tube-type gas cleaner |
-
2003
- 2003-03-19 RU RU2003107488/15A patent/RU2291738C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499630C2 (en) * | 2011-08-30 | 2013-11-27 | Олег Савельевич Кочетов | Venturi tube-type gas cleaner |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003107488A (en) | 2005-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3852409A (en) | Process for the removal of particulate matter and acidic gases from carrier gases | |
US4141701A (en) | Apparatus and process for the removal of pollutant material from gas streams | |
CA2138785C (en) | Improved venturi scrubber and method | |
US3917173A (en) | Atomizing apparatus for finely distributing a liquid in an air stream | |
US10220398B2 (en) | Atomizing nozzle device, atomizing process and use | |
US4272499A (en) | Process and apparatus for the removal of particulate matter and reactive or water soluble gases from carrier gases | |
US3912469A (en) | Apparatus for the removal of contaminants from gas streams | |
RU2325215C1 (en) | Centrifugal acoustic dust collector | |
GB2096911A (en) | Atomizer | |
CN102089063B (en) | Spray dryer absorption process for flue gas with entrained coarse particles | |
CN106673101B (en) | Deep treatment method and system for high-salt-content desulfurization wastewater | |
CN101804299A (en) | Dry type desulfurizing, spraying and humidifying device and spraying and humidifying method | |
US3599398A (en) | Method and apparatus for separating foreign matter from gases | |
RU2291738C2 (en) | Method of the wet ash-trapping with the help of venturi tube | |
EP0440604A1 (en) | Devices and method for cleaning gases. | |
JPH0696110B2 (en) | Medium mixing nozzle device | |
CN107352609A (en) | A kind of evaporator for waste water evaporation | |
CN109987771B (en) | Desulfurization wastewater treatment method and equipment | |
CN116510419B (en) | V-shaped flow control particle coalescence device with coaxial speed difference jet flow | |
CA1060778A (en) | Method and apparatus for purifying impurity-containing gases | |
CN215102094U (en) | Double-fluid atomization drying tower flue gas distributor | |
CN207175519U (en) | A kind of evaporator for waste water evaporation | |
SU1060237A1 (en) | Method of spraying liquid | |
CN111410253A (en) | Desulfurization wastewater concentrated solution atomization device and atomization anti-blocking method | |
CN115163255B (en) | Application method of high-pressure spray nozzle device for purifying tail gas and smoke dust of engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070320 |