Шлакозолоудаление

Шлакозолоудаление:

В процессе сжигания топлива  содержащаяся в нем зола выделяется в виде шлака, остающегося в топке, и в виде летучей золы, уносимой продуктами сгорания, частично оседающей  в газоходах и улавливаемой в  золоуловителях, а частично удаляемой  через дымовую трубу в атмосферу. Шлак, удаляемый из топки, — это  крупные бесформенные куски (размером до 250—300 мм) губчатой массы. Унос, осаждающийся в газоходах и золоуловителях, представляет собой сыпучую подвижную  смесь частиц золы и несгоревшего топлива. Наряду с подачей твердого топлива удаление золы и шлака  являются наиболее трудоемкими операциями. К шлакозолоудалению предъявляют следующие основные требования: обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий и безопасности работы; минимальные эксплуатационные расходы на удаление и транспортировку золы и шлака; возможность дальнейшего использования шлака и золы. Процесс шлакоудаления состоит из удаления шлаков и золы из котельных агрегатов, уборки и их транспортировки с территории. Основными способами шлакоудаления являются: ручное, механизированное, пневматическое и гидравлическое. Ручное шлакозолоудаление применяют в небольших производственно-отопительных котельных. При ручном удалении используют узкоколейные вагонетки с опрокидывающим кузовом. Эти вагонетки перемещаются по рельсам. Шлак и зола перевозятся на шлакоотвал сухими. При механизированном периодическом шлакозолоудалеиии применяют скреперные установки, скиповые подъемники, скребковые транспортеры, шлаковыгру-жатели. В помещениях, где установлены котельные установки, наибольшее распространение получили схемы шлакозолоудаления со скреперными установками (рис. 9.18). Шлак и золу, предварительно залитые водой в бункере, сбрасывают в шлаковый каиал, откуда скрепером подают по наклонной эстакаде в сборный бункер, установленный вне здания. Для осмотра и ремонта скреперной установки вдоль канала делают сквозной проход шириной 1000 мм и высотой 1900 мм, отделенный барьером. В канале предусмотрены электрическое освещение и вентиляция. Скрепер передвигается по узкоколейным рельсам с помощью лебедки и тяговых каналов. Изменение направления движения скрепера осуществляется с помощью автоматически переключающего устройства. Для увеличения надежности работы скреперной установки проводка канатов имеет минимальное число направляющих роликов и перегибов. Из сборного бункера шлак автомашинами или железнодорожными вагонами вывозят на золоотвал. Для бесперебойной работы системы шлакозолоудаления рекомендуется предусматривать дублирующую скреперную установку, при этом обе установки могут работать одновременно порознь. Преимущество скреперной установки состоит в простоте ее конструкции, недостаток — малая надежность вследствие частых разрывов канатов. Пневмошлакозолоудаление. При этом способе шлак и зола удаляются по двум схемам: нагнетательной и всасывающей. В первой схеме шлак и зола транспортируются воздухом, который подается в трубопроводы высоконапорным вентилятором, и поэтому весь тракт находится под давлением. В случае неплотностей в стыках трубопроводов и их износа возможны утечки воздуха. Этого недостатка можно избежать, если применить всасывающую схему (рис. 9.19), по которой шлак и зола транспортируются воздухом, всасываемым в систему с помощью различных вакуумных механизмов; при этом вся система находится под разрежением. Для создания вакуума используют высоконапорные вентиляторы, вакуум-насосы, пароструйные эжекторы. Заметим, что пароструйные эжекторы получили наибольшее распространение ввиду простоты их конструкции и безотказности в работе. Шлак из шлаковых бункеров котлоагрегата поступает в дробилку, в которой он измельчается до размера 20 мм. Дробленый шлак, а также зола из газоходов котлоагрегата и из золоуловителей поступают во всасывающие насадки, где подхватываются воздухом, перемешиваются с ним и по трубопроводам транспортируются в циклон, где они отделяются от воздуха. Воздух отсасывается через пылеуловитель паровым эжектором, создающим разрежение в системе, и вместе с паром выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу.

Рис. 9.18. Схема скреперного шлакозолоудалсния

1 — топки котлов; 2 — шлакозая канава;   3 — скрепер;   4 — система канатов; 5 — лебедка; б — шнбер; 7 — шлаковый бункер

Из циклона шлак и зола через клапан-мигалку сбрасываются в сборный бункер, откуда автомашинами или железнодорожными вагонами вывозят на золоотвал или для дальнейшего использования. Скорость воздуха в трубопроводе при диаметре его 90—120 мм должна быть не менее 25 м/с для шлака. Концентрация взвешенных в воздушном потоке частиц шлака и золы не должна превышать 3,5—7,0 кг/кг воздуха. Производительность одной системы составляет до 30 т/ч шлака и золы. Расстояние, на которое могут транспортироваться шлак и зола, по экономическим расчетам составляет 150—180 м. В случае увеличения этого расстояния до 800—3000 м применяют всасывающею напорную схему, т. е. от шлакового бункера котельного агрегата до сборного бункера применяют всасывающую схему, а от сборного бункера и далее транспортируются очаговые остатки напорным пневмотранспортом. К преимуществам системы пневмошлакоудаления относятся: компактность, простота устройства п обслуживания; хорошие санитарно-гигиенические условия; возможность использования шлака и золы для строительных целей. Недостатки этой системы: большой расход электроэнергии на транспортировку шлака и золы; повышенная стоимость установки из-за наличия большого количества аппаратов, трубопроводов, циклонов, вакуум-насосов и др.; значительный износ оборудования (дробилок, циклонов и др.). Пневматическое шлакозолоудаление применяют в помещениях теплогенераторов малой и средней мощности при необходимости сохранения шлака и золы в сухом виде для их дальнейшего использования. Схемы гидрошлакозолоудаления разделяют на следующие: низконапорные с применением багерных насосов или гидроаппаратов инженера Москалькова, смешанные (гидропневматические) с эрлифтнасосами и самотечные. Гидрошлакозолоудаление применяют в котельных при удалении шлака и золы более 10 т/ч при достаточном количестве воды и близости золоотвала. Часто используют смешанную схему гидрошлакозолоудаления, т.е. в пределах помещения, где установлены котельные агрегаты, шлак и зола транспортируются по самотечным каналам до перекачивающей насосной станции, а от последней до золоотвала производится перекачка гидромассы по напорным трубопроводам с помощью различных аппаратов, В эту систему входят шлакосмыв-ные шахты, золосмывные аппараты и каналы для транспортирования гидромассы (рис. 9.20). Шлакосмывная шахта установлена под холодной воронкой топок с твердым шлакоудалением. Она представляет собой стальную камеру, футерованную внутри шамотом. Пол шахты выложен чугунными плитами и имеет уклон около 15°, Для котельных установок большой мощности (более 150 т/ч) шлаковые шахты делают с двухсторонним смывом. В верхней части шахты расположено оросительное сопловое устройство для непрерывного охлаждения шлака, поступающего из топки. Вместимость шлакосмывных шахт котлов должна обеспечить его работу в течение 5—6 ч. Шлак из смывной шахты периодически или непрерывно (более 150 т/ч) вымывается струей воды, подаваемой через поворотное сопло, расположенное перед фронтом шлаковой шахты. Гидромасса стекает по наклонному поду через металлическую решетку (ячейки 100ХЮ0 мм) в смывной канал. Крупные куски шлака, не прошедшие через отверстия в решетке, вручную измельчают и сбрасывают также в канал. Шлаковая шахта имеет затвор и люк аварийного выпуска шлака. Место соединения смывной шахты с низом топки и дверцы должны быть хорошо уплотнены во избежание присосов воздуха в топку через шахту. В топках с жидким шлакоудалением шлак непрерывно выпускается через летку в шахту, заполненную водой. В современных установках большой производительности удаление шлака и золы из топок с твердым и жидким шлакоудалением производится с помощью специальных ванн со скребковым транспортером.

Под холодной воронкой топки  или под отверстием летки (жидкое шлакоудаление) установлена ванна продолговатой формы, заполненная водой. Нижний край металлических стенок холодной воронки или трубы, расположенной под леткой, находится под уровнем воды в ванне. Таким образом создается гидравлический затвор, препятствующий присосам воздуха в топку. Горячие шлаки из топки непрерывно спускаются в ванну; здесь они гасятся и скребковым транспортером поднимаются вверх по дну ванны, а затем сбрасываются через рукав и металлическую решетку в смывной канал. При удалении шлака с помощью скребкового транспортера требуется значительно меньше воды и электроэнергии по сравнению со шлаковыми шахтами, смоченные шлаки удаляются непрерывно и уменьшаются присосы воздуха в топку. Золу из-под бункеров котельного агрегата и золоуловителя удаляют с помощью смывных аппаратов, разнообразных по своей конструкции. Конструкция одного из них показана на рис, 9.21. Зола из бункера через приемную воронку и шибер поступает в смывную камеру, откуда водой, подаваемой через сопло под давлением 0,4—0,5 МПа, смывается в гидравлический затвор; затем с помощью побудительного сопла через смывную трубу сбрасывается в канал гидрозолоудаления. Производительность аппарата составляет 2 т при расходе воды 22 т/ч. Шлак и зола, смытые водой из шахт и бункеров (гидропульпа), поступают в железобетонные каналы, расположенные под уровнем пола золового помещения котельной. Каналы для удаления шлака и золы в пределах помещения, где установлены котельные агрегаты, обычно делают раздельными. Дно канала выполняют корытообразным и облицовывают чугунными пли базальтовыми плитами; сверху каналы покрывают съемными железобетонными плитами, листовым рифленым железом или металлической решеткой. Каналы, выполняют с уклоном в сторону сборного бункера для гидромассы. Шлаковые каналы имеют уклон 1,5 %, эоловые—1,0%. Минимальная скорость течения по каналам при транспортировке шлака—1,5 м/с, при транспортировке золы—1 м/с. По пути движения гидромассы устанавливают побудительные сопла для лучшего движения по самотечному каналу крупных кусков шлака. При использовании гидроаппаратов системы инж. Москалькова (рис. 9.22) гидромасса из самотечного канала поступает в бетонный приемный резервуар. Резервуар перекрыт металлической решеткой, перед которой установлен метало-уловитель. Гидроаппарат системы инж. Москалькова представляет собой водоструйный эжектор. Вода с помощью высоконапорного насоса подается в гидроаппарат под давлением (от 2,4 до 6,4) 106 Па. Вытекая с большой скоростью из сопла, она эжектирует гидромассу из приемной воронки гидроаппарата в диффузор; при ударе о стенки последнего (диффузора) происходит дробление кусков шлака размерами от 100—140 до 30 — 40 мм. Для улучшения процесса дробления шлака к горловине диффузора приваривают стальные ребра. При давлении воды перед гидроаппаратом (3,0—3,5) 106 Па гидропульпа может транспортироваться на расстояние до 2 км. Пропускная способность одного гидроаппарата 300—350 т/ч. Расход эжектируемой воды на 1 т золы и шлака—15—20 м3, электроэергии—15—22 кВт-ч. Известно, что зола плохо смачивается водой, поэтому для удовлетворительной работы золосмывных аппаратов часто применяют пневматическое транспортирование золы от зольных бункеров до каналов системы гидрозолоудаления. Схема такой установки показана на рис. 9.23. Под золовым бункером установлена золоприемная насадка, в которую поступает наружный воздух под действием разрежения, создаваемого водовоздушным эжектором. Зола подхватывается потоком воздуха и транспортируется им до водовоздушного эжектора.Эта часть системы является пневматической. Далее золовоздушная смесь смешивается с водой и транспортируется ею по трубопроводу до канала гидрозолоудаления, где воздух отделяется и уходит в атмосферу, а гидрозоловая смесь с общим потоком гидромассы направляется к багерным насосам. Гидроаппараты просты по конструкции, не имеют вращающихся частей, но во время работы быстро изнашиваются. Значительный расход воды и электроэнергии на транспортировку гидропульпы, а также низкий КПД установки (6—10 %) являются недостатками гидроаппаратов. Гидрошлакозолоудаление является наиболее совершенной системой, поэтому получило широкое распространение в котельных агрегатов средней и большой теп-лопроизводительности. Однако применение напорной системы (перекачки на золоотвалы) связано с повышенными расходами на амортизацию, ремонт и электроэнергию, а следовательно, с увеличенными расходами на эксплуатацию. Система гидрошлакоудаления громоздка (большое количество оборудования, трубопроводов, каналов), а следовательно, имеет большую металлоемкость, что приводит к ее высокой стоимости. По этой причине для котельных агрегатов малой и средней производительности она становится нерентабельной. Зола и шлак являются ценным сырьем, и в настоящее время проводится большая работа по их использованию, главным образом для производства строительных материалов и в строительстве автомобильных дорог. Шлаки могут служить добавкой к цементу, при производстве силикатного п алюмосиликатного кирпича, шлакоблоков, камнелитейных изделий, огнеупоров, шлаковой ваты.

9.22. Схема гидроаппарата инж. Москалькова

1 — напорное сопло; 2 — приемная  воронка; 3 — элементы диффузора; 4—ребра диффузора

Рис. 9.23. Схема пяевмогидрозоло-удаления 1 — золовой   бункер;   2 — золоприемиая    насадка;    3— золопровод; 4 — водовоздушный   эжектор;   5 — канал гидрозолоудаления