Виды золоуловителей. Принцип действия и как правильно устанавливать на производстве

Золоуловители

В процессе сжигания твердых типов топлива в котельных установках для нагрева теплоносителя или в процессе обеспечения технологических процессов на промышленных предприятиях образуется остаток в виде порошка из твердых частиц. Если топливо сжигается слоями, то остаток составляет 10%, при факельном способе остаток в виде золы может достигать до 90%. Образующийся в процессе горения шлак и зольные массы выбрасываются в атмосферу вместе с горячими дымовыми газами, причиняя большой вред здоровью людей и окружающей среде. Для очищения отходящих горячих газов от устройств для сжигания твердого топлива применяется золоуловитель, который может иметь различные размеры, конструкцию и принцип действия.

Типы золоуловителей

В настоящее время любая действующая котельная, которая работает на твердом топливе, оборудуется золоуловителем (ЗУ). Воздухоочистительные устройства для котлов различаются по принципу действия и делятся на несколько видов:

• сухие золоуловители;
• мокрые золоуловители;
• электрические золоуловители.

Работа сухого оборудования основана на использовании центробежных и инерционных сил, а сами устройства представляют собой циклоны-золоуловители. Загрязненный воздух поступает по воздуховодам во входной патрубок, который закручивает поток по спирали. Под действием центробежной силы частицы золы и шлака отбрасываются к стенкам цилиндрического корпуса и опускаются вниз. В середине корпуса инерционного золоуловителя расположен выходной патрубок в виде вертикальной стальной трубы, в который устремляется очищенный воздух, а загрязнения под действием инерции продолжают снижаться и попадают в накопительный бункер. По мере заполнения бункера золой и шлаком происходит выгрузка и транспортировка загрязнений в специальные места. Доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях, в зависимости от размеров частиц и их химического состава, составляет от 80 до 95%. Для увеличения производительности золоуловители для котла сухого типа собирают в группы или батареи (золоуловители БЦ). Более подробнее про очистку дымовых газов от золы можно найти в тут.

Жалюзийные золоуловители применяются для котлов с высокой производительностью. Их конструкция состоит из двух решеток, изготовленных из равнополочных уголков и установленных в вертикальном проходе прямого участка прямоугольного сечения. Решетка делит газоход на две камеры: входную и выходную. Запыленный газ проходит между лопастями решеток и увлекает за собой небольшое количество частиц загрязнений с малыми размерами. Крупные загрязнения проходят в щель и далее попадают в циклон для очистки,  сбора и последующего вывоза.

Тканевые фильтры редко применяются в системах очистки от котлов для сжигания твердого топлива из-за высокой температуры отходящих газов. На некоторых предприятиях можно применять рукавные фильтры для очистки от шлака и золы только в качестве второй ступени. В этом случае для очищения воздуха используется специальные фильтровальные ткани, которые выдерживают воздействие агрессивных химических веществ и высокой температуры (полиэфирные ткани, стекловолокно).

Золоуловители мокрого типа

Принцип работы мокрого золоуловителя основан на способности твердых частиц загрязнений прилипать к мокрым поверхностям. Различают несколько видов золоуловителей, которые применяют для очистки газов жидкость:

• скруббер (насадочный, полый, тарельчатый, барботажный);
• осадительная камера;
• труба Вентури.

Вид скруббера зависит от его конструкции и принципа очистки газа. В насадочных, полых и тарельчатых моделях используются внутренние поверхности устройства для прилипания к ним частиц загрязнений. Запыленный воздух, контактируя с мокрыми элементами, оставляет твердые загрязнения на их поверхностях, которые смываются под действием потока воды в приемник или шламопровод. В барботажных устройствах во внутреннюю полость подается вода через форсунки, которые распыляют ее в противоход движению загрязненного воздуха. Мелкие капли влаги связывают твердые частицы, которые оседают в нижнюю часть камеры и удаляются с помощью шламолпровода. В зависимости от конструкции, форсунки могут распылять воду в различных плоскостях относительно вектора движения воздушного потока.

Конструкция трубы Вентури представляет собой два конусообразных сегмента, соединенных между собой узкими частями. Загрязненный поток газа направляется из верхней части в нижнюю, встречая поток жидкости в соединительной горловине. В основе принципа действия трубы Вентури лежит закон Бернулли, который гласит, что с уменьшением поперечного прохода повышается скорость проходящего газа, которая достигает своего максимума в узкой горловине и, благодаря высокой турбулентности потока, дробит подаваемую воду на мелкие частички. Влага улавливает загрязнения и осаждает их в нижнюю часть устройства. Откуда они перемещаются под действием воды в шламопровод. Трубы Вентури широко применяются в энергетической, металлургической сфере производства, на цементных заводах и предприятиях по выпуску сыпучих строительных материалов. Основным недостатком таких воздухоочистителей является высокий уровень износа стенок корпуса в процессе эксплуатации золоуловителей. Степень очистки трубы Вентури от шлака и золы может достигать 99%. Большим недостатком золоуловителей мокрого типа является наличие шламопровода и сложности эксплуатации в зимнее время, особенно на открытом воздухе.

Электрические золоуловители

Принцип работы электрических золоуловителей основан на притягивании частиц с разноименными зарядами друг к другу в ионизированной газовой среде. Конструктивно устройство состоит из продольных каналов, которые создают осадительные электроды, и расположенных в них через определенное расстояние коронирующих электродов. При проходе запыленного потока на коронирующие электроды подается высокое напряжение, которое создает ионизацию газа с образованием коронного разряда. Частички с зарядом «-» притягиваются к осадительным электродам со знаком «+». По мере накопления слоя пыли происходит встряхивание или промывка электродов. Степень очистки электрических золоуловителей достигает показателя 99,5%. Основными недостатками таких воздухоочистителей является низкая скорость потока и сложность конструкции.

Необходимость очистки

Летучая зола, выбрасываемая в атмосферу при сжигании твердого топлива, имеет очень малые размеры и может проникать в органы дыхания и зрения человека. Такие загрязнения негативно влияют на здоровье и наносят серьезный вред окружающей местности. Поэтому, оснащение технологического процесса нагрева теплоносителей газоочистными золоуловителями является обязательным и необходимым условием эффективной работы предприятия данного направления. За превышение предельно-допустимой концентрации (ПДК) вредных загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу предусмотрены огромные штрафы от контролирующих органов Росприроднадзора, накладываемых на компанию или ответственных лиц, а повторное нарушение может повлечь временную или полную остановку предприятия.