Системы кондиционирования дымовых газов

PentoMag

Кондиционирование дымовых газов является эффективной и хорошо развитой технологией, используемой для повышения эффективности очистки отходящих из электрофильтров газов от пыли, имеющей высокое удельное сопротивление. Электрофильтр, работающий с использованием технологии кондиционирования может достигать проектной эффективности, а в некоторых случаях даже ее превосходить, задерживая большее количество пыли..
За последние 30 лет Pentol предоставил в аренду более 110 установок на територии Европейского Союза, из которых 13 (в первой половине девяностых годов) на територии Польши. До сих пор они работают на металлургическом заводе АрцелорМиттал Поланд в Кракове (бывшее название «Металлургический Завод им. Тадеуша Сендзимира»)

В течение последних двадцать лет процесс кондиционирования был полностью автоматизирован. Оборудование для кондиционирования дымовых газов, которое предлагает Pentol, отмечаются длительным временем эксплуатации и высокой надежностью. В большинстве случаев предлагаемого стандартного пробного периода эксплуатации оборудования (3 месяца) достаточно, чтобы пользователь мог удостоверится в ее преимуществах, к которым относятся:

  • оддержание предельной концентрации пыли на уровне mg/Nm3  без дорогостоящего увеличения производительности электрофильтра
  • гибкость с точки зрения типа сжигаемого угля
  • увеличение срока службы дымососов
  • снижение концентрации на входе в IOS:
    • возможность увеличения белизны гипса > 85%,
    • ожидаемое улучшение размеров кристаллов гипса,
    • сокращение расходов на техобслуживание IOS,
  • монтаж оборудования кондиционирования на работающем блоке (нужен лишь короткий останов блока с целью монтажа сопел)
  • низкие капитальные затраты (особенно по сравнению с расширением электрофильтра),
  • низкие эксплуатационные расходы (единственный материал который расходуется в процессе - это сера),
  • Интеграция технологии кондиционирования с системой DCS.
-
Принцип действия

Сжигание угля c высоким содержанием серы (свыше 2%) приводит к достаточно большой концентрацииSO3в уходящих газах, позволяющей обеспечивать оптимальное сопротивление пыли.
Поскольку в настоящее время большинство энергетических котлов сжигают низкосерный уголь, то главной целью кондиционирования является впрыск недостающего количества SO3 в поток отходящих газов перед электрофильтром.
Кондиционирование влияет на свойства пыли, то есть изменяет её сопротивление, повышает плотность и до некоторой степени изменяет размер частиц. Следует отметить, что термин "кондиционирование отходящих газов" может относиться не только к дозированию SO3, но также и других веществ, напр. воды (самый дешевый метод кондиционирования с ограниченным эффектом действия) или аммиак; двойное кондиционирование с помощью триоксида серы и аммиака может быть оптимальным решением в случае большого содержания очень мелких частиц пыли (PM2, 5), поскольку аммиак влечет агломерацию частиц пыли. Дальнейшая часть статьи относится к кондиционированию дымовых газов с помощью SO3. SO3.

Увеличение габаритов электрофильтра и их модификации являются эффективными с точки зрения улучшения продуктивности электрофильтрации, но именно в изменении сопротивления пыли находится самый большой потенциал. График на рисунке 1 отчетливо описывает зависимость удельного сопротивления пыли от концентрации SO3 в отходящих газах и температуры отходящих газов. Даже небольшое количество SO3 (несколько частей на миллион) в потоке отходящих газов вызывает значительное снижении удельного сопротивления пыли в интервале типичных температур поступающих в электрофильтр дымовых газов.


Рис. 1. Удельное сопротивление пыли в зависимости от температуры и содержания SO3 в отходящих газах

Как правило, считается, что удельное сопротивление пыли находится в диапазоне 1010 - 1011 Ω • см (синяя область на рисунке 1) представляет собой оптимальный диапазон его электрофильтрации. Когда удельное сопротивление пыли ниже этого диапазона, то заряженные частицы очень легко высвобождают нагрузку, которая в свою очередь вызывает чрезмерный унос пыли, скопившейся на осадительных электродах. С другой стороны, пыль с удельным сопротивлением выше 1011 Ω • см вызывает поддерживает противоположный эффект: пыль прочно прилипает к собирающему электроду, что приводит к явлению обратному коронному разряду (на английском: back-corona discharge), что ограничивает эффективность электрофильтра.

Триоксид серы реагирует с влагой в отходящих газах с образованием тумана (аэрозоль) серной кислоты. Впоследствии, мелкие капли серной кислоты оседают на частицах пыли, образовывая на ней тонкий проводящий слой. Поэтому основная задача кондиционирования состоит в том, чтобы удерживать сопротивление пыли в соответствующем диапазоне, который обеспечивает низкий уровень эмиссии. Требуемая концентрация SO3 в отходящих газах зависит от многих факторов, но, как правило, не превышает 10 - 15 ppm (частей на миллион). На рисунке 2 показано, как эффективность электрофильтра зависит от удельного сопротивления пыли и площади поверхности электростатического осадителя (SCA – ang. Specific Collection Area).


Рис. 2. Эффективность электрофильтра в зависимости от удельного сопротивления и площади осаждения(SCA)

Если предположить, что цель состоит в том, чтобы улучшить эффективность существующего электростатического блока осадителя с небольшой контактной поверхностью (точка А в зеленой кривой), есть две альтернативы, то есть: увеличение производительности электрофильтра за сет дополнительной площади электростатического поля (точка В) или снижение удельного сопротивления твердых частиц в отходящих газах кондиционирования (точка С зеленой кривой).

Современные установки кондиционирования дымовых газов.

На рисунке 3 показано расположение современного установки кондиционирования дымовых газов PENTOL.



Рис. 3. Система кондиционирования дымовых газов Pentol;  (1) емкость для серы, (2) насос, (3) газоход, (4) шкаф управления, (5) вентилятор, (6) нагреватель, (7) топка, (8) катализатор

Опыт Производителя показывает, что оптимальным решением является резервуар (1) для хранения серы в жидкой форме. Для того, чтобы держать под контролем вязкость серы резервуар нагревают до температуры ~ 130°C (теплоноситель обычно пар). Аналогичным образом регулируется температура в трубопроводе, в котором транспортируются сера. Дозировочный насос (2) обеспечивает транспортировку жидкой серы из резервуара к горелке (7). Воздух для горения, подаваемый воздуходувками в горелки (5) предварительно нагревается электрическим нагревателем (6). Нагревание потока воздуха выше температуры самовоспламенения серы обеспечивает воспламенение без дополнительной системы розжига. После горелки SO2 превращается в SO3 в специальном катализаторе (8). Последним шагом является процесс создания однородной SO3-воздушноой смеси и подача ее в дымоход с помощью фурм с соплами (3).
В настоящее время установки кондиционирования полностью автоматизированы (отслеживаются нагрузки котла), а их обслуживание осуществляется с пульта дистанционного управления. Это сводит к минимуму объем работы, требующей вмешательства человека. На практике обслуживание установки состоит в периодической проверке и пополнении запасов серы в баке.

Фотография установки



Рис. 4. Емкость хранения жидкой серы



Рис. 5. Вид внутри контейнера с оборудованием (слева – топка для сжигания серы, в глубине - воздухоподогреватель, справа - вентилятор)



Рис. 6. Контейнер с оборудованием, трубопроводами и смонтированными на газоходах дозаторами SO3



Рис. 7. Вид контейнера с оборудованием (сверху)

Состояние электрофильтра до кондиционирования

Общее правило заключается в том, что технология кондиционирования работает лучше всего, когда электрофильтр находится в хорошем механическом и электрическом состоянии. Практика показала, что кондиционирование может значительно снизить выбросы пыли, даже в том случае если наблюдается очень низкая эффективность электрофильтра.

Определение точных рабочих параметров электрофильтра является необходимым условием оценки возможности применения кондиционирования и составления с заказчиком объема работ, обеспечивающего получение наилучших результатов. Составление вольт-амперных характеристик является одним из необходимых условий для подготовки технико-экономического обоснования.

Приложения

Основные области применения ондиционирования включают в себя:

  • угольные котлы ГРЭС и ТЭЦ,
  • котлы на тепловых электростанциях; металлургических заводов, сжигающие смеси доменного и коксового газов;
  • агломерационных нити в метуллургических заводах.

В настоящее время все большее число систем кондиционирования используется в сочетании с мокрой десульфуризацией. Таким образом, установка мокрой десульфуризации дымовых газов (ДДГ) за электрофильтрами может работать при меньшей концентрации пыли и поэтому кристаллы гипса могут достигать больших размеров. Кроме того, цвет гипса, полученный таким образом, становиться более белым. Они являются основными параметрами, определяющими качество гипса и его стоимость. В таких странах, как Германия и Франция большинство новых установок кондиционирования предназначена в первую очередь для облегчения условий работы установок десульфуризации дымовых газов (ДДГ).

Измерение SO 3 в дымовом газе

Пентол является производителем одного из основных приборов контроля правильности работы систем кондиционирования дымовых газов, а именно анализатора SO3. Это позволяет определить концентрацию SO3 на входе электрофильтра и обеспечить пользователя информацией об истинном содержании триоксида серы в отходящих дымовых газах.

Информационные материалы:

398kB Кондиционирование дымовых газов
398kB Flue Fas Conditioning - Reduce Solid Emission
374kB Flue Fas Conditioning - Optimisation of Dust Collection in the Coal Fired Power Station of Herne, Germany

Назад к Предложениям

Нажмите здесь, чтобы увидеть список всех информационных материалов