Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса
1.1 Классификация и краткое описание систем золошлакоудаления 8
1.2 Гидравлические системы золошлакоудаления 9
1.3 Математическое моделирование процессов движения потока дисперсного материала в винтовом канале :22
1.4 Выводы 29
Глава 2. Математическая модель движения потока дисперсной среды в винтовом конвейере с U-образным кожухом
2.1. Основные допущения, система координат и реологическая модель среды 30
2.2. Постановка задачи для винтового конвейера с U-образным кожухом 32
Глава 3. Алгоритм, методика и результаты численного исследования задачи о движении дисперсного материала в U-образном винтовом конвейере
3.1 Алгоритм и методика решения задачи 59
3.2 Результаты численных исследований .70
Глава 4. Разработка механогидравлических систем золошлакоудаления с открытыми U-образными винтовыми конвейерами
4.1. Существующая схема гэдфавличесгого золопшакоудаления 76
4.2. Предлагаемая схема механогидравлического золошлакоудаления с открытыми U-образными винтовыми конвейерами 85
4.3. Сравнение технико-экономических показателей существующей и предлагаемой схемы механогидравлического золошлакоудаления (на примере Казанской ТЭЦ-2) 88
Заключение 94
Список литературы 96
- Гидравлические системы золошлакоудаления
- Постановка задачи для винтового конвейера с U-образным кожухом
- Результаты численных исследований
- Предлагаемая схема механогидравлического золошлакоудаления с открытыми U-образными винтовыми конвейерами
Введение к работе
Актуальность темы.
Традиционные источники энергии, по прогнозам специалистов, будут еще достаточно долгое время играть важную роль в топливно-энергетическом балансе нашей страны. Если говорить о ТЭС, то предполагается, что они в основном будут работать на твердом топливе.
В энергетике, как и в любой отрасли промьшшенности, сегодня важен экологический аспект. Тепловые электрические станции, работающие на твёрдом топливе, зачастую используют низкосортное многозольное топливо, при сжигании которого образуется большое количество золошлаковых отходов. В настоящее время в большинстве случаев их удаление производится с помощью гидравлических схем.
Места складирования золошлаковых материалов выбираются, как правило, вблизи тепловых электрических станций, для этой цели обычно используются бросовые, неудобные для сельского хозяйства земли. Если для районных электрических станций, расположенных сравнительно далеко от населенных пунктов, вопрос о местоположении золоотвалов решается относительно просто, то для электрических станций, построенных в черте больших городов или в непосредственной близости от них, вопрос нахождения места под складирование шлаковых материалов встает достаточно остро. В этом случае, вследствие ограниченности площадей золоотвалов и значительной их приближенности к жилым микрорайонам, встает вопрос о реконструкции.
Другая важнейшая проблема, возникающая при использовании гидравлического способа золошлакоудаления - большое количество золошлаковых отходов (ЗШО), скопившихся на золоотвалах, так как при гидравлическом удалении золошлаковый материал теряет свои ценные качества, позволяющие использовать его в народном хозяйстве, в первую очередь - в строительстве. Поэтому использование ЗШО по-прежнему невелико и не превышает в настоящее время 4% от общего выхода. В силу недостаточного использования продолжается накопление ЗШО на золошлакоотвалах, а площадь земель, отведенная под них, неуклонно растет.
К способам золошлакоудаления, которые могут быть использованы при реконструкции систем гидрозолоудаления (ГЗУ) существующих станций и проектировании новых, необходимо предъявлять следующие требования: безопасность работы и обеспечение нормальных санитарно -гигиенических условий труда для персонала; сокращение негативного воздействия на окружающую среду; минимизация расходов на систему золошлакоудаления; возможность дальнейшего использования шлаков и золы; уменьшение площадей золоотвалов.
В настоящей работе вместо традиционного гидравлического способа ГЗУ предлагается применение на тепловых электрических станциях механогидравлического способа золошлакоудаления на базе открытых винтовых конвейеров, устанавливаемых в уже имеющиеся U-образные каналы, что более полно будет удовлетворять вышеуказанным требованиям.
Работа выполняется в соответствии с тематическим планом Научно -технической программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (шифр работы 01.01.053).
Целью данной работы является следующее:
1) разработка внутрицеховой системы механогидравлического золошлакоудаления с винтовыми U-образными открытыми конвейерами;
2) разработка и исследование математической модели движения дисперсного золошлакового материала в открытом винтовом конвейере с U- образным кожухом в условиях пристенного скольжения;
3) апробация и оценка адекватности математической модели и метода ее реализации.
4) разработка рекомендаций по повышению эффективности работы существующих гидравлических систем золошлакоудаления ТЭС.
Научная новизна состоит в разработке внутрицеховой системы механогидравлического золошлакоудаления с винтовыми конвейерами, устанавливаемыми в U-образные каналы ГЗУ существующих электростанций; в разработке математической модели движения потока дисперсной среды с учетом пристенного скольжения в винтовом конвейере с U-образным кожухом.
На основе полученной математической модели разработаны алгоритм и методика расчета открытых винтовых конвейеров систем ГЗУ, выполнен комплекс численных исследований и проведен анализ эффективности предлагаемой системы золошлакоудаления.
Практическая ценность работы заключается в том, что: предложенная математическая модель движения дисперсного золошлакового материала в винтовом конвейере с U-образным кожухом и созданные на ее основе программа и методика расчета позволяют находить режимы работы и разрабатывать рекомендации по реконструкции существующих гидравлических систем золошлакоудаления ТЭС; методика расчета использована при разработке технического задания на реконструкцию гидравлической системы золошлакоудаления Казанской ТЭЦ-2; предложенные рекомендации по модернизации систем золошлакоудаления позволяют уменьшить долю затрат электроэнергии и водных ресурсов на собственные нужды станций и снизить негативное воздействие систем золошлакоудаления на окружающую среду; полученные результаты могут быть использованны в учебном процессе при чтении лекций, проведении лабораторных работ по курсам "Тепловые электрические станции" и "Вспомогательное оборудование ТЭС", при дипломном и курсовом проектировании.
Автор защищает математическую модель и методику численного исследования движения сплошного потока сьшучего материала в винтовых каналах с U-образным кожухом с учетом пристенного скольжения; результаты теоретического исследования режимов работы винтовых конвейеров при транспортировании золошлаковых материалов и выработанные на их основе рекомендации по повышению эффективности работы гидравлических систем золошлакоудаления; технологическую схему внутрицехового механогидравлического золошлакоудаления ТЭС на базе открытых винтовых конвейеров с U-образным кожухом.
Личное участие. Все основные результаты работы получены лично автором под научным руководством член-корреспондента РАН Ю.Г. Назмеева.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены на следующих конференциях:
IV научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов Республики Татарстан, Казань, 2001;
Российский национальный симпозиум по энергетике, Казань, 2001 г.;
Всероссийская школа-семинар молодых ученых и специалистов Казань, 2002;
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Объем работы. Диссертация изложена на 105 страницах и состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка литературы из 103 наименований. Иллюстрационный материал содержит 43 рисунка и 11 таблиц.
Гидравлические системы золошлакоудаления
Гидравлические системы золошлакоудаления по набору оборудования можно разделить на системы с гидравлическим или с механическим оборудованием. К системам с гидравлическим оборудованием относятся: - самотечные системы с побудительными соплами; - системы с золо- и пиіакоотстойниками; - системы с гидроаппаратами Москалъкова; - системы с багерными и шламовыми насосами; Самотечные системы с побудительными соплами находят применение лишь при небольших расстояниях до золоотвала [9,16-20].
В котельной шлаковая пульпа от шлакосмывных шахт или от водяных ванн движется по шлаковому каналу, а золовая пульпа - от золосмывных аппаратов по золовым каналам. Шлак и зола двигаются до пункта смешения, после смешения объединенная шлакозоловая пульпа с помощью промежуточных побудительных сопл продолжает двигаться до тех пор, пока смеси не будет обеспечена определенная сила влечения потока без дополнительной подачи воды.
Шлак из топки котла 1 стекает по летке 3 в смывную шахту 2 , где он охлаждается и смывным соплом 4 смывается в самотечный канал 5. Движение шлака происходит за счет побудительных сопел 8. Дальнейшее движение пульпы на отвал осуществляется за счет уклона канала самотеком (рис. 1.1).
Смыв шлака производится смывным соплом диаметром не более 16мм. С помощью этого сопла, которое свободно перемещается, обеспечивается относительно равномерный смыв шлака по всей ширине пода и с вертикальных стенок шлаковых шахт. Задвижки смывных сопел у шлаковых шахт устанавливаются на высоте 1,2- 1,5 м от пола зольного помещения. Сопла изготавливаются съемными, для облегчения их быстрой замены. Форма смывного сопла коническая. Конструкция побудительного сопла представлена на рис. 1.2.
Побудительные сопла устанавливают в шлаковых и золовьгх каналах в местах, где возможно выпадение шлака и золы, на поворотах каналов, в местах соединения каналов, при увеличении сечения канала под решетками шлакосмьгоных шахт и т.п. Побудительные сопла устанавливают над нижними плитами облицовки каналов по оси канала с наклоном осей сопел вниз на 5 — 10 . Для удаления золы от золового бункера до золового канала устанавливают золосмывной аппарат или золосмывное устройство. Золоспускные устройства дозируют количество выпускаемой золы и предохраняют бункер от присосов воздуха. Отличие золоспускного устройства от золосмывного в том, что он работает на сухой золе.
Каналы в пределах котельной имеют небольшую глубину, не превышающую 1,5-2м, и сверху перекрываются съемными решетками, металлическими или железобетонными плитами. За пределами котельной глубина каналов может достигать 5-8м. Если глубина самотечного канала от уровня земли больше 2-2,5м, то он выполняется закрытым, а при меньшей глубине - открытым. Рядом с самотечным желобом создается проход для персонала В закрытых каналах котельной и за ее пределами для нормального осмотра и обслуживания предусматривается освещение и вентиляция.
Чаще всего каналы изготавливают из железобетона и облицовывают нижнюю часть защитными плитами или желобами для предохранения от стирания шлаком и золой (рис. 1.3). На электростанциях, в большинстве случаев, каналы облицовывают плитами из литого базальта или диабаза с радиусом облицовки 150, 200, 225 или 250 мм. Типовым решением являются каналы с радиусом облицовки 150 мм. Выполняемое сечение канала позволяет пропускать по нему меняющееся в широких пределах количество пульпы. В некоторых случаях каналы облицовывают чугунными плитами более простыми в изготовлении, но износ их быстрее базальтовых [9].
Пропускная способность каналов, облицованных базальтовыми плитами (без наращивания) в зависимости от уклонов каналов и радиуса облицовки составляет от 400 до 1200 м3/ч [9]. Главные преимущества самотечного золошлакоудаления - надежность работы, малые эксплуатационные расходы, автоматизация всего процесса. К недостатку этой схемы относится то, что ее можно выполнить только при определенном профиле местности: отвал должен располагаться значительно ниже уровня котельной [22].
В системах с золо- и шлакоотстойниками золошлаковая пульпа по самотечным каналам поступает в золоотстойники и шлакоотстойники, представляющие собой бассейн, расположенный вблизи электростанции [9, 16-17].
Шлак из топки котла 1 стекает по летке в смывную шахту, где он охлаждается, и смывным соплом 12 смывается в самотечный канал 11. Движение шлака происходит за счет побудительных сопел 13. Зола из золоуловителей 2 смывается в канал 11 и самотеком поступает вместе со шлаком в отстойник. Пульпа из котельной попадает сначала в шлаковую 9, а потом в золовую камеру 10 через отверстия в разделительной перегородке. Осевшие частицы золы и шлака из отстойных камер 9,10 грейферным краном 5 грузятся в самосвалы или в ж/д вагоны 6 и вывозятся на золоотвал 7. Обычно в поперечном направлении шлакоотстойники состоят из двух или трех секций, одна из секций находится под разгрузкой. Шлакоотстойная камера имеет наибольшие размеры, так как куски шлака имеют большие размеры по сравнению с частицами золы и удельный вес в 2 - 2,5 раза больше удельного веса воды. Для осаждения более мелких частиц, содержащихся в пульпе, предназначена золовая камера.
При работе систем с золо-шлакоотстойниками происходит загрязнение ж/д путей, поэтому на отечественных электростанциях такие системы не нашли широкого применения. В системах с гидроаппаратом Москалькоеа происходит совместное удаление золы и шлака по общему золошлакопроводу (рис. 1.5) [9, 16-17]. .Схема гидрозолошлакоудаления с гидроаппаратом Москалькова: 1 - насос смывной и транспортирующей воды; 2 - насос эжектирующей воды; 3 - гидроаппарат Москалькова; 4 - шлакосмывная шахта; 5 - смывное сопло; 6 - шлакозоловой канал; 7 - побудительное сопло; 8 - золовой бункер; 9 - золосмывной аппарат; 10 - дросельная шайба.
Шлак из шлакосмывной шахты 4 смывается смывным соплом 5 в золошлаковый канал 6. Движение шлака происходит за счет побудительных сопел 7. Вода на побудительные и смьшные сопла подается насосом смывной воды 1. В золовой бункер 9 подается вода на золосмывные аппараты 8 с давлением меньше давления воды подаваемой на смывные сопла. Это достигается путем дросселирования воды в дроссельной шайбе 10. Золошлаковая пульпа самотеком поступает в гидроаппарат Москалькова 3, туда же поступает эжектирующая вода от насоса 2 [2]. От гидроаппарата пульпа по пульпроводу подается на золоотвал.
Принцип работы гидроаппарата основан на водоструйной эжекции золошлаковой пульпы. Чистая вода по трубопроводу 5 поступает в напорный цилиндр 4. Далее под большим давлением вода вытекает со скоростью до 100м/сек из напорного сопла 2, подхватывает гидрозолошлаковую массу, поступающую сверху из воронки 1 [16].
Вместе с гидрозолошлаковой массой в аппарат подсасывается воздух. Подсос воздуха происходит, если воронка 1 полностью не затоплена или по специальной трубке, при ее наличии воздух может подсасываться и при затопленной воронке. Наличие небольшого количества воздуха в пульпопроводе за гидроаппаратом оказывает положительный эффект при работе системы: в момент нахождения шлака в горловине диффузора 3 давление в пульпопроводе снижается, а затем мгновенно возрастает, что вызывает большие вибрации аппарата и пульпопровода. Воздух, смягчая эти удары, способствует большей устойчивости работы системы. Смесь проходит диффузор 3 вместе с чистой водой, поступившей из сопла 2, а шлак дробится струей воды до размеров, необходимых для прохода через диффузор, поэтому для шлака крупностью до 100 мм можно не устанавливать перед аппаратом шлакодробилок. Диффузор гидроаппарата состоит из 3-х или 4-х элементов. В 1-ми 2-м элементах происходит дробление шлака, поэтому они наиболее подвержены износу. Срок эксплуатации элементов не превышает 4-5 суток. Элементы изготавливаются из серого или отбеленного чугуна. Для повышения срока службы насадки могут быть изготовлены из бористого чугуна [16].
Постановка задачи для винтового конвейера с U-образным кожухом
Среди методов математического описания движения дисперсных материалов известен подход, представляющий дисперсный материал как сплошную среду [61,62].
Большинство авторов рассматривает в качестве винтового канала шнековую конструкцию с вращающимся винтом, некоторые работы связаны с неподвижной вставкой в трубу винта или винтовой ленты [65]. Моделирование движения материала в подвижном и неподвижном винтовых каналах отличается формулировкой граничных условий в точках винтовой поверхности, примыкающей к внутренней поверхности наружной трубы, где наблюдается разрыв нескольких функций — составляющих вектора скорости движения.
Представление движущегося дисперсного материала в виде сплошной среды производится обычно в случае сплошного заполнения всего сечения канала. При этом вводится понятие эффективной вязкости ("псевдовязкости") и становится возможным использование аппарата теоретической гидромеханики для описания процессов движения.
Как видно из гл.1, объектом исследования в теоретическом плане является винтовой конвейер с U-образным открытым кожухом (рис. 2.1), винт 2 которого вращается с постоянной угловой скоростью о и примыкает без зазора к кожуху 1. Рис.2.1. Общий вид винтового конвейера с U-образным кожухом: 1 - кожух; 2 - винт; 3 - вал винта; S - шаг винта при повороте на 360; d - диаметр вала; D -внутренний диаметр конвейера; h - высота стенок конвейера; (00- угловая скорость вращения винта; 0 - угол, образованный осью конвейера и вертикалью. Сформулируем основные допущения для поставленной задачи и схемы движения. Будем считать, что: 1. дисперсный сыпучий материал с конечными размерами частиц можно приближенно заменить равноценной ему в механическом смысле несжимаемой средой с введением понятия эффективной вязкости; 2. движение среды изотермическое, со сформировавшимся профилем вектора скорости на входе в канал; 3. насыпная плотность и эффективная вязкость сыпучего материала мало зависит от его порозности; 4. дисперсный сыпучий материал полностью покрывает винт конвейера; 5. винт конвейера вращается с постоянной угловой скоростью щ; 6. на стенках винтового канала происходит проскальзывание материала; 7. реологическое поведение дисперсной сыпучей среды описывается с помощью гипотезы обобщенной ньютоновской жидкости: Т = -Р1 + ц(12)-В. (2.1) где Т - тензор напряжений; В - кинематический тензор 1-го порядка Уайта Метцнера; ц- эффективная вязкость материала; lj - второй инвариант тензора скоростей деформации; Р - давление; I - единичный тензор. Важную роль при решении поставленной задачи будет играть удачный выбор системы координат.
В рассматриваемом случае наличие свободной границы существенно усложняет построение математической модели и поэтому в данной работе введены другие, принципиально новые координаты, которые позволяют учесть специфику поставленной задачи, упрощая запись граничных условий и сохраняя компактность математической формулировки нашей задачи.
В нашем случае нестационарность задачи заключается в том, что геометрия верхней границы в каждый момент времени будет изменяться. Введение координаты т в систему координат (2.3) позволяет перейти к стационарной постановке задачи. В общем тензорном виде система уравнений движения и неразрывности имеет вид: + gradV -V dt = -grad P +div (ц(/2 ) - В), (2.4) divV = 0, (2.5) где p - насыпная плотность материала; Р - рабочее давление. Для замыкания системы дифференциальных уравнений необходимо дополнить ее граничными и начальными условиями. Р IR D N. УУ9 Граничные и начальные условия предлагаются следующие: 1. На поверхности рабочего дК0 органа принимаются условия скольжения [61]: (2.6) -У„ЖО=(У-У8). ЖО=О, где Vs- скорость движения точек на поверхности рабочего органа; п - нормаль к поверхности; т- касательный вектор к поверхности; Vn- нормальная составляющая; Vx- касательная составляющая; Fx- касательная составляющая силы на дК0\ A-(l2) - коэффициент проскальзывания материала на стенке канала.
Результаты численных исследований
При проведении численных исследований в качестве области исследования рассматривается винтовой конвейер (рис. 2.1), а в качестве сыпучего материала - шлак, образующийся при сжигании кузнецкого угля марки СС в котлах БКЗ-210-140, установленных на Казанской ТЭЦ-2
Численные расчеты проведены при следующих геометрических характеристиках конвейера - радиус нижней части желоба 0,15м, радиус вала винта 0,0375м, и следующих характеристиках шлака - агрегатная плотность частиц - 1320 кг/м3, средний размер частиц шлака - 0,006м.
Были проведены несколько серий численных экспериментов, при различных значениях шага винта, высоты насыпки (вьппе верхней кромки винта) и угловой скорости. Анализ полученных результатов выявил следующее. При уменьшении шага винта увеличиваются компоненты вектора скорости, причем если Vi и V2 меняются незначительно, то изменение Уз в радиальном сечении обратно пропорционально изменению шага винта (рис 3.8). v3 1 - сечение OJ при шаге винта равном 0,3м, 2 - сечение ОТ при шаге винта равном 0,3м, 3 - сечение OJ при шаге винта равном 0,2м, 4 - сечение ОТ при шаге винта равном 0,2м.
При увеличении числа оборотов винта за единицу времени значение компонент вектора скорости в середине сечения увеличивается, а на ребрах винта, на желобе и на свободной границе уменьшается (рис.3.9-3.10). При больших значениях угловой скорости уменьшение расхода в зависимости от высоты насыпки происходит быстрее.
Расхождение производительности винтового конвейера вычисленной на основе построенной математической модели, с производительностью полученной инженерными методами не превышает пятнадцати процентов.
Существующие типовые схемы гидравлического золошлакоудаления и принципы их работы были описаны в гл. 1. В данной главе рассматривается этот вопрос более подробно на примере Казанской ТЭЦ-2.
Установленная мощность электростанции составляет: электрическая -192 МВт, тепловая - 894 Гкал/ч. В настоящее время на Казанской ТЭЦ-2 на твердом топливе работают 6 котлов высокого давления марки БКЗ-210-140 со шлакосмывными шахтами периодического смыва (рис.4.2), котлы установлены симметрично относительно центральной багерной насосной. Шлакосмывная шахта одностороннего смыва: 1 - металлический кожух шахты; 2 - асбестовый ступенчатый компенсатор; 3 - опоры; 4 - облицовка пода; 5 - лючок; 6 - труба к брызгальному орошению; 7 - труба к брызгальной головке; 8 - лаз; 9 - кирпичная обмуровка; 10 - упор для сопла; 11 - дверца; 12 — смывное сопло; 13 - решетка над каналом; 14 - затвор. Через расположенное в верхней части шахты 1 брызгалъно-оросителъное устройство 7 подается охлаждающая вода и вьшадающий из топки шлак гранулируется. Смыв шлака из шахты производится смывным соплом 12, приводимым в качательное движение в поперечном направлении при закрытом положении дверцы 11. Вода к брызгальному устройству шлакосмывной шахты при работе на пылеутольном топливе подается непрерывно. Смыв шлака, непрерывно выпадающего из топки, производится по мере накопления его в шахте. Для смыва шлака открывают затвор, и шлак скатывается на решетку. Мелкие куски шлака через решетку проникают в канал, где подхватьгааются струей воды, вытекающей из сопла, и транспортируется по открытому шлаковому каналу. Крупные куски шлака, оставшиеся в шахте, извлекаются на решетку, дробится вручную и затем сбрасывается через решетку в канал.
Многопрутковый золоулавитель МП ВТИ: 1 - корпус; 2 - входной патрубок; 3 - оросительные сопла; 4 - распределительное кольцо; 5 -сборный бункер; 6 - прутковая решетка; 7 - оросительные форсунки прутковой решетки. Неочищенные дымовые газы после воздухоподогревателя поступает во входной патрубок 2 мокрого золоуловителя. Проходя через распределительное кольцо 4, дымовые газы орошаются водой из оросительных форсунок прутковой решетки 7, часть золы налипает на прутковую решетку 6. Прутковая решетка очищается от налипшей золы водой из оросительных сопел 7. Входной патрубок имеет форму улитки, чтобы закручивать поток дымового газа. Закрученный поток поднимается в корпусе 1, одновременно орошаясь из верхних оросительных сопел 3. Зола налипает на капельках воды и выпадает в сборный бункер, имеющий гидрозатвор. Зола через золосмывное устройство попадает в канал гидрозолоудаления.
Удаление шлака и золы от энергетических котлов БКЗ-210—140 производится системой ГЗУ от багерной насосной на золоотвал. Система гидрозолоудаления совместная, оборотная с использованием осветленной, на золоотвале, воды на смыв шлака и золы из-под котлов.
В пределах котельного цеха транспортировка золы и шлака до багерной насосной осуществляется по каналу ГЗУ с помощью побудительных сопел.
К преимуществу гидравлических систем золошлакоудаления относятся: высокая степень механизации процессов удаления шлака и летучей золы; высокая надежность эксплуатации; нормальное санитарно-гигиенические условия работы эксшгутационного персонала; возможность транспортирования пульпы на значительные расстояния без дополнительной вывозки автомобильным или железнодорожным транспортом; высокая производительность систем. Также наряду с преимуществом гидравлических систем имеются и недостатки: большие капиталовложения на сооружение внешних трасс, организацию отвалов и возобновление их на новых земельных участков по мере заполнения; необходимость устройства золоотвалов, занимающих большие площади и являющихся источником засорения водных и воздушных бассейнов; непригодность земли, занятой под золоотвалы, для последующего использования в сельском хозяйстве; значительные затраты труда на поддержание сооружения золоотвалов, наращивания дамб, ограждающих отвалы; необходимость обработки сбросных вод систем гидрозолоудаления, содержащих выщелоченные из золы соли, перед сбросом в водоемы общего пользования; минеральные отложения в насосах и трубопроводах оборотных систем; большие затраты на ремонт насосов, каналов и трубопроводов внешних трасс; высокие удельные расходы электроэнергии на перекачку пульпы; невозможность использования мокрого шлака и золы для производства строительных материалов.
Предлагаемая схема механогидравлического золошлакоудаления с открытыми U-образными винтовыми конвейерами
Шлак, выпадающий из топки в шлаковую ванну, охлаждается водой из оросительных сопл, расположенных в шлаковых комодах холодной воронки. Шлак периодически смывается водой через открываемые люки в самотечный канал гидрозолоудаления. При этом в топку котла присасывается холодный воздух, что приводит к нарушению процесса горения и режима котла в целом, дополнительному расходу электроэнергии на тягу. Для обеспечения беспрепятственного движения шлакового материала по каналу через побудительные сопла, расположенные через определенные промежутки над каналом, подается большое количество воды. Это повьипает расход воды на систему гидрозолоудаления. Кроме того, подобная система шлакоудаления требует постоянного присутствия дежурного персонала для предупреждения забивание выпускных люков шлаковых ванн крупными кусками шлака или инородными предметами.
Для повышения надежности работы и предупреждения нештатных ситуаций предлагается более совершенная схема шлакоудаления с использованием открытых винтовых конвейеров с U - образным кожухом, которые обеспечат непрерывное удаление шлака.
Каналы в пределах котельной имеют небольшую глубину, не превышающую 1,5-2м, и сверху перекрываются съемными металлическими решетками. Рядом с самотечным желобом имеется проход для персонала.
Каналы изготовлены из железобетона. Для предохранения от стирания шлаком и золой нижняя часть облицована защитными плитами из литого базальта с радиусом облицовки 150 мм. Износ золовых каналов меньше шлаковых и они облицованы желобами из серого чугуна. Поверхность облицовки канала гладкая и имеет малое число стыков, что позволило выполнить канал с минимальным уклоном. 1 - золоуловитель типа МП - ВТГЇ; 2 - центральный золовой канал; 3 - шлаковые шахты котлов;4 - установка для непрерывного удаленітя и дроблення шлака; 5 - шлаковые ванны; 6 - электродвигатели; 7 - водоопюдящая камера; 8 - винтовой конвеііер с U-образным кожухом; 9 - трубопровод осветленной воды; 10 - сборный бункер шламовой воды; 11 - шлакодробилка; 12 - багерный насос. Зола удаляется от мокрых золоуловителей 1 по имеющемуся самотечному каналу до сборного бункера 10. Винтовые конвейеры 4 приводимые в движение электродвигателями 6 предназначены для удаления шлака из шлаковых ванн котлов 3 и транспортировки его до открытого U-образного винтового конвейера, который расположен в уже имеющихся шлаковых каналах, из них предварительно удалены побудительные сопла. В свою очередь U-образный винтовой конвейер, обеспечивает транспортировку шлака до центральной шлакодробилки 11, после которой шлак смешивается с золой в сборном бункере 10. Для обеспечения необходимой концентрации пульпы перед багерным насосом 12 в сборный бункер подается шламовая вода.
Для обезвоживания шлака используется водоотводящая камера 7 на шлакоудаляющем устройстве. Избыточная вода собирается в сборном баке 12 при помощи перекачивающего насоса 13 подается к шлаковой ванне на тушение шлака. При работе котла шлаковая ванна постоянно заполнена водой, и организованный таким образом гидравлический затвор предотвращает подсос воздуха в топку котла.
Для оценки эффективности применения в гидравлических схемах золошлакоудаления открытых винтовых U-образных конвейеров на примере Казанской ТЭЦ-2 проведен расчет технико-экономических показателей с помощью результатов, полученных при численных исследованиях математической модели, рассмотренной в гл. 2 и алгоритма, приведенного в гл. 3. Проектное число часов работы ТЭЦ в год, и соответственно системы ЗШУ в целом равно 8760 часов. Шлак при помощи винтовых конвейеров поступает в сборную емкость, где смешивается с золовой пульпой поступающей туда же по самотечному каналу, далее полученная пульпа при помощи багерного насоса по золошлакопроводу транспортируется на золоотвал.
Концентрация пульпы, % 2,76 5,1 Таким образом, при использовании механогидравлической схемы золошлакоудаления на базе винтовых U-образных конвейеров уменьшается расход воды на орошение и исключается расход воды на побудительные сопла, установленные в настоящее время в каналах шлакоудаления. Это приводит к повышению концентрации пульпы перед багерным насосом и уменьшению общего расхода золошлаковой пульпы для совместного золошлакоудаления. Необходимо заметить, что повышение концентрации пульпы не нарушит нормального режима работы багерных насосов (по имеющимся сведениям, увеличение абразивного износа багерного насоса не превысит 5%).
