КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЗОЛОУЛАВЛИВАНИЯ НА ЯЙВИНСКОЙ ГРЭС

COMBINED ASH COLLECTION SYSTEM AT YAIVINSKAYA GRES

Alexander Rukinov

 student, Department of Thermal Power Engineering and Heat Engineering, Kazan State Energy University,

Russia, Kazan

Alexander Gribkov

scientific supervisor, candidate of technical sciences, associate professor, Kazan State Energy University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Дано описание комбинированной системы золоулавливания на Яйвинской ГРЭС, анализ её экономической актуальности и экологической обоснованности в режиме резервного использования.

ABSTRACT

A description of the combined ash collection system at the Yaivinskaya GRES, an analysis of its economic relevance and environmental validity in standby mode is given.

Ключевые слова: газовый тракт, пылеочистительная установка, дымовые газы.

Keywords: gas path, dust cleaning plant, flue gases.

Тепловые электрические станции, сжигающие твердое топливо, являются также источником выброса в атмосферу мелких твердых частиц (пыли). Для золоулавливания в отечественной промышленности применяют четыре типа золоуловителей: скрубберы Вентури, эмульгаторы (мокрое золоулавливание), батарейные циклоны и электрофильтры (сухое золоулавливание). Степень улавливания батарейными циклонами находится на уровне 82-90 % при гидравлическом сопротивлении 500-700 Па. Эффективность «мокрых» золоуловителей – скрубберов достигает 90 %, эмульгаторов – 99 %. Электрофильтры способны обеспечить более высокую степень очистки газов от 99 % до 99,5 % [1].

Наиболее эффективными в плане пылеочистки газов являются комбинированные установки. На Новочеркасской ГРЭС применяются две системы золоулавливания. Это двухступенчатая (электрофильтры УГА 2-53 с трубой Вентури МВ-УО ОРГРЭС), и одноступенчатая (электрофильтры ЭГА-1-30-12-6-4.)  Наиболее приемлемым является двухступенчатый золоуловитель, состоящий последовательно из многопольного электрофильтра и рукавного фильтра, спроектированных последовательно в одном аппарате. Такие фильтры высокоэффективны, остаточная запыленность газа составляет 20 мг на нормальный кубический метр. [5]

На «Экибастузской ГРЭС-1 им. Булата Нуржанова» за время работы станции применялось несколько систем золоудаления. Это комбинированное золоудаление в виде двухступенчатой схемы с установкой перед электрофильтрами мокрой системы золоулавливания в центробежных скрубберах. Система установки скрубберов с трубами Вентури, при использовании данной золоулавливающей цепочки возникала коррозийная усталость, связанная с высоким уровнем влаги в сочетании отложением большого количества золы. Применялась только мокрая система золоудаления, и в настоящее время применяется одноступенчатая система с использованием электрофильтра сухого горизонтального типа. Выбор разных схем золоулавливания в разные годы происходил из-за экономических показателей и законодательных норм. [4]

Комбинированная система золоулавливания установлена также на Яйвинской ГРЭС (рисунок 1). 

Рисунок 1. Схема газового тракта котла ТП-92 на ЯГРЭС

Для очистки дымовых газов от летучей золы за котлом ТП – 92, (производительностью 500 т/ч пара, давлением 130 ата. и температурой перегрева первичного и вторичного пара 545 ℃.)  установлена система золоулавливания, состоящая из двух ступеней, батарейные мультициклоны и электрофильтры.

В качестве первой ступени очистки уходящих газов от летучей золы за каждым котлом смонтированы четыре двухсекционных батарейных мультициклона. Батарейный мультициклон представляет собой пылеулавливающий аппарат, составленный из параллельно включенных циклонных элементов в количестве 352 штук, диаметром 250 мм. объединенных в одном корпусе и имеющий общий подвод и отвод газов, а также общий бункер.

Очистка газов в батарейном циклоне достигается в результате воздействия на твердые частицы сил инерции, возникающих при вращении газового потока в циклонных элементах. Батарейный мультициклон состоит из корпуса, в котором расположены циклонные элементы.

Дымовые газы по подводящим газоходам направляются в циклонные элементы, в которых установлены направляющие аппараты, где поток газов закручивается и под действием центробежных сил, крупные частицы золы теряют скорость и осыпаются в золоприёмник бункера. Из течки, установленной в нижней части бункера, уловленная зола поступает в систему золоудаления, а очищенные на 60-75% от самых крупных частиц дымовые газы, через выхлопные трубы циклонных элементов направляются на вторую ступень очистки - электрофильтры.

Электрофильтры состоят их двух полей. В каждом поле по восемь секций. Каждая секция по ходу дымовых газов I и II полей изолированы от соседних секций глухой стальной перегородкой. В каждой секции установлено по 13 пластинчатых осадительных электродов и по 12 коронирующих электродов изолированных друг от друга. В каждом поле по 104 осадительных и 96 коронирующих электродов. Дымовые газы из котла проходят через электрофильтры параллельными потоками и подвергаются очистке последовательно в I и II электрических полях.

Питание электрофильтров выпрямленным током высокого напряжения и автоматическое регулирование режимов их работы осуществляется от агрегатов питания типа АТФ-250, установленных в помещении преобразовательной подстанции. Нагрузка агрегатов по току определяется величиной тока короны в зависимости от чистоты коронирующих электродов, от состава дымовых газов и содержащейся в них золы. При нормальной работе котлоагрегата на пыли угля с температурой уходящих газов перед электрофильтрами не выше 150 ℃ исправной работе механизмов встряхивания достигает степень очистки дымовых газов от золы 98%. [2]

ЯГРЭС была спроектирована и построена для работы на угле из Кизиловского угольного бассейна, в настоящий момент на ЯГРЭС пылеугольные котлы модернизированы для работы и на газообразном топливе. Уголь остается резервным видом топлива.

При работе котла на газу, оборудование газоочистки создает определенные проблемы.

Во-первых, движущимся по тракту дымовым газам приходиться преодолевать два вида сопротивления: сопротивления трения  то есть сопротивление при течении потока в прямом канале постоянного сечения, и местные сопротивления, связанные с изменением формы или направления канала. Газоочистительная установка состоит из инерционных золоуловителей. Уходящие газы поступает в циклон тангенциально и движутся по окружности в канале, образованном внешней и внутренней цилиндрическими поверхностями циклона. Гидравлическое сопротивление батарейных мультициклонов составляет более 800 Па. [1] Это сопротивление составляет более 50 % от общего сопротивления всего газового тракта.

Во-вторых, при работе котла, в газоходах за счёт работы дымососов создаётся разрежение, и при появлении не плотностей в металле газоходов вызывает присосы холодного воздуха, которые приводят к увеличению нагрузки на дымососы, перерасход электроэнергии на собственные нужды, и как следствие пережог топлива. Присосы воздуха в электрофильтры должны быть не более 10 %, в золоулавливающие установки других типов - не более 5 %. Нормы для присосов котла и газового тракта составляют 5 и 10 % соответственно. [3] Из-за этого видно, что газоочистительная установка увеличивает присосы в газовый тракт в два раза.

В-третьих, также в виду того, что ЯГРЭС, для поддержания конкурентно способности использует в качестве газообразного топлива попутно нефтяной газ, в котором присутствуют серосодержащие компоненты, газовый тракт подвержен сернистой коррозии, а особенно сильно последние кубы воздухоподогревателя, батарейные мультициклоны, электрофильтры. Ремонт батарейных мультициклонов, электрофильтров сложен, и металлоемок, поэтому ремонт газоходов одного котла один раз в пять лет обходиться электростанции (по стоимости на 2024 год) более 30 млн. руб.

И, в-четвёртых, второй ступенью очистки дымовых газов от летучей золы служат электрофильтры. Питание электрофильтров осуществляется выпрямленным током высокого напряжения и автоматическое регулирование режимов их работы осуществляется от агрегатов питания, установленных в помещении преобразовательной подстанции. Оборудование высокотехнологичное и требует технического обслуживания и проведение текущих ремонтов даже в условиях работы резервного оборудования.

При работе на газообразном топливе комбинированная пылеочистительная установка на котлах ЯГРЭС понижает КПД электростанции, и экономически не выгодна, но она будет в эксплуатации до тех пор, пока уголь является резервным видом топлива, ввиду невозможности эксплуатации из-за законодательных норм угольной электростанции без пылеочистительной установки.

Список литературы:

1. Грибков Александр Михайлович. Наилучшие доступные технологии при использовании топлива на ТЭС: учебное пособие / А. М. Грибков. – Казань: КГЭУ, 2022. – 219 с.
2. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: учебное пособие для вузов / под редакцией В.Я. Гиршфельда. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат. 1987. – 328 с.
3. Рихтер Л.А. Газовоздушные тракты тепловых электростанций, М., «Энергия», 1969 – 272 с.
4. Способы эффективной очистки дымовых газов на «Екибастузской ГРЭС-1 имени Булата Нуржанова» Мырзашева М.М. В сборнике: Актуальные проблемы транспорта и энергетики: пути их инновационного решения. Материалы X Международной научно-практической конференции. Сост. Г.Т. Мерзадинова, Т.Б. Сулейменов, Т.Т. Султанов. Нур-Султан, 2022. С. 370-373.
5. Мониторинг эффективности золоулавливания Новочеркасской ГРЭС. Бушумов С.А., Короткова Т.Г., Ксандопуло С.Ю., Устюжанинова Т.А., Солонникова Н.В. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 131. С. 1367-1376.