Franciszek GRAMATYKA
In sty tu t M aszyn i U rządzeń Energetycznych Politechnika Śląska, Gliwice
Sławomir MADEJSKI
Elektrociepłow nia „TYCHY” S.A., Tychy
MODERNIZACJE INSTALACJI ODPYLANIA SPALIN KOTŁOWYCH
S tr e s z c z e n ie . Przedstaw iono zagadnienia zw iązane z ogranicze
niem emisji popiołów pow stających w procesach sp a la n ia stałych paliw energetycznych. Omówiono stosow ane obecnie urząd zen ia i instalacje odpopiełania (separacji i tra n s p o rtu popiołów). Zasygnalizow ano w ystę
pujące problem y eksploatacyjne om aw ianych instalacji.
MODERNIZATION OF THE BO ILER FLUE GAS PR ECIPITATO RS S u m m ary. The pap er p resen ts th e problem s concerning th e reduc
tion of fly ash em ission in b u rn in g system s for solid fuels combustion.
E xisting system s of precipitation have been described. O perational problem s in th is in stallatio s have been presented.
M O DERNISIERUNG VON ENTSTAUBUNGSYSTEM E IN KESSELANLAGEN
Z u sa m m en fa ssu n g . Die A rbeit beschreibt die Problem e der Ab
m in d eru ng der Flugascheem isionen, die bei der V erteuerung von festen B ren n stoffen entsteh en . Es w urden die bestehenden A nlagen be
sprochen, wo die Betriebsproblem e w urden dargestellt.
1. W stęp
Jednym z produktów powstających w procesie energetycznego spalan ia stałych paliw organicznych je s t popiół (pył) unoszony przez spaliny. Ze wzglę
du n a zaw arte w nim tak ie pierw iastki, ja k kadm , ołów i arsen, m a on własności toksycze wpływające n a zanieczyszczenie całego ekosystemu.
O graniczenie emisji pyłu realizow ane w procesie odpylania prowadzącym do trw ałego oddzielenia fazy stałej (pyłu) od unoszącej go fazy gazowej (spa
lin), je s t jednym z kluczowych zagadnień związanych z ochroną środowiska.
O znacza to, że proces odpylania powinien być prowadzony w ta k i sposób, aby oczyszczając spaliny kotłowe, a przez to chroniąc atm osferę, nie powodować zanieczyszczenia innych kom ponentów środowiska, tj. wód i gleby. Związane są z tym nierozerwalnie procesy odprowadzania popiołu i jego zagospodarowania.
Stosow ane m etody odpylania spalin, w zależności od wykorzystyw anych zjaw isk i procesów fizykochemicznych, ogólnie możemy podzielić n a suche i m okre. W energetyce stosow ane są głównie m etody suche o parte n a zjawi
skach:
- graw itacyjnego opadania ziaren pyłu,
- bezwładności ziaren i działania siły odśrodkowej, - suchej filtracji zapylonych spalin,
- jonizacji gazu i pyłu oraz elektrostatycznego przyciągania cząstek.
W energetyce przemysłowej i ciepłownictwie, gdzie eksploatow ane są w większości kotły opalane miałowymi sortym entam i węgla kam iennego spala
nego w p aleniskach rusztow ych, stosow ane są powszechnie odpylacze m echa
niczne: cyklony, baterie cyklonów lub multicyklony. W in stalacjach odpylania spalin z kotłów pyłowych elektrow ni i elektrociepłowni zawodowych z reguły są stosow ane elektrofiltry (ok. 98% w szystkich urządzeń odpylających). Je d n akże w raz z rozwojem w dziedzinie produkcji m ateriałów filtracyjnych o wysokiej odporności term icznej, coraz częściej stosow ane są odpylacze filtra cyjne workowe: tkaninow e lub włókninowe.
2. E le k tr o s ta ty c z n e o d p y la n ie sp a lin k o tło w y c h
W procesie elektrostatycznego odpylania spalin w ykorzystuje się zjawisko jonizacji cząstek gazu i pyłu. Rozproszone w gazie nośnym cząsteczki pyłu zostają naładow ane elektrycznie i pod wpływem większych sił pola elektrycz
nego zbierają się n a elektrodach osadczych (zbiorczych). Zebrane cząstki pyłu są n a stęp n ie strzepyw ane m echanicznie do lejów popiołowych. Zasadę działa
nia elektrostatycznego odpylania spalin przedstaw iono schem atycznie na rys. 1. Do naładow yw ania i uzyskiw ania pola elektrycznego służą elektrody koronujące (ulotowe) połączone z ujem nym biegunem pulsującego, jedno- kierunkow ozm iennnego źródła wysokiego napięcia. Przyłożone napięcie ele
ktryczne m usi być n a tyle duże, aby z jednej strony wytworzyć n a elektrodach koronujących, drogą emisji elektronów, wyładowanie koronowe, ch arak tery zujące się bladoniebieskim św iatłem , z drugiej zaś, aby powstało silne pole
elektrostatyczne. W yłado
w anie koronowe zostaje podtrzym yw ane przez nowo w ytw arzane elektrony po
przez zderzenia i oddziały
w anie fotojonizacyjne. Gaz nośny zostaje przy tym zjo- nizowany. M olekuły o do
d atn im i ujem nym ład u n k u w ędrują pod wpływem sił pola do elektrod o przeciw nej biegunowości. Z najdują
ce się w przew ażającej ilości ujem ne nośniki ład un k u zderzają się z cząsteczkam i w drodze do dodatnich ele
k tro d osadczych (zbior
czych), zbierają się n a nich i tym sam ym p rzekazują im również duży ład u n ek ujem ny.
Pole elektryczne zapew n ia n a stę p n ie w ym aganą wielkość przyspieszenia cząstek pyłu i zb ierania się ich n a elektrodach osad
czych. D odatnie nośniki ła d u n k u m ają zwykle tylko k ró tk ą drogę do ujem nych elektrod em itujących; n a tra fia ją n a niew ielką ilość cząsteczek i odpowiednio słabsze je s t ich osadzanie się n a elektrodach uje
m nych (ulotowych).
W przypadku elektrofil
trów suchych, zarówno ele
ktrod y osadcze (zbiorcze) ja k i em itujące (koronowe, ulotowe) są okresowo oczyszczane poprzez m echaniczne otrząsanie lub wibrację. W w yniku m echa
nicznego p o ru szan ia pył, k tó ry osiadł n a elektrodach, opada do leja popiołowe
go, um ieszczonego w dolnej części elktrofiltra, skąd je s t odprow adzany pn eu m atycznie w sposób ciągły lub okresowy.
Rys. 1. Schem at d ziałania elektrofiltru: 1 - zespół zasi
lający, 2 - elektroda ulotowa, 3 - elektroda zbior
cza (osadcza, 4 - wlot zapylonego gazu, 5 - wylot spalin oczyszczonych, 6 — w ytrącony popiół Fig. 1. Scheme of th e electrostatic p recipitator
T eoretyczną skuteczność odpylania elektrofiltru m ożna określić za pomocą wzoru D eutscha
- U j L
rj = 1 - e sv gdzie:
u e - prędkość osiadania ziaren, m/s, L - długość pola, m,
s - odległość m iędzy elektrodą ulotową i zbiorczą, m, v — prędkość przepływu spalin, m/s.
W ym agana skuteczność odpylania, w ynikająca z uw arunkow ań praw nych z zak resu ochrony pow ietrza atmosferycznego przed zanieczyszczeniami [12], d eterm inuje dobór typu oraz cech konstrukcyjnych odpylacza elek tro staty cznego, dla którego praktyczn a skuteczność odpylania określona jako stosu
n e k m asy pyłu zatrzym anego w elektrofiltrze do m asy pyłu wprowadzonego z gazem w jednostce czasu, będzie wyższa od wymaganej.
Skuteczność odpylania elektrofiltru, ja k w ynika to m .in. z wzoru Deutscha, zależy od następujących param etrów :
- napięcia wyprostowanego między elektrodam i, w ytw arzanego przez zespół zasilający (30 - 80 kV);
- prędkości przepływających spalin (do 2 m/s);
- powierzchni i k sz ta łtu elektrod;
- prędkości cząstek pyłu do elektrody zbiorczej (ok. 0,2 m/s);
- długości drogi cząsteczki w komorze elektrofiltru L ; - rezystywności pyłu (104 - 1012 ilcm).
Obecnie produkow ane elektrofiltry uzyskują skuteczność odpylania powy
żej 99,5% przy stężeniu zapylenia spalin wylotowych poniżej 50 mg/m2. Przy
kładowo przedstaw iono w tablicy 1 dane techniczne oraz osiągane param etry przez elektrofiltry różnych producentów, zainstalow ane w o statnich latach w krajowej energetyce.
M odernizacja u k ład u odpylania spalin z kotła WP-120 w Elektrociepłowni
„TYCHY” S.A., polegająca n a zabudow aniu wysokosprawnego elektrofiltru ROTHEM UHLE, dała następujące wyniki po ponad 5600 godzinach łącznego czasu pracy:
- śred nia spraw ność odpylania 99,81% , - średnie zapylenie spalin wylotowych 31,8 m g/m2,
- em isja pyłu do atm osfery 7,6 kg/h,
- uzyskany efekt ekologiczny w 1995 r.
(ograniczenie emisji pyłu) 230 t/a.
T ab lica 1 C h a r a k te r y sty k a te c h n ic z n a w y b r a n y c h e le k tr o filtr ó w
Lp. D ane elek trofiltra E lektrofiltr A E lek tro filtr B E lek tro filtr C
1 W ytwórca ELWO Pszczyna ROTHE-
MUHLE LURGI
2 Rok budowy 1984 1994 1992
3 Typ HE24-400/
2x4x 8,6/300
H 166,4/3x4,5/1 3,0/4000
BS780-2x38/
12,5/4x8/400
4 U żyteczny przekrój
przepływ u spalin [m2] 61,92 166,4 2 x 196,8
5 P o le e le k tr y c z n e
— liczba podziałek - podziałka [m]
— wysokość [m]
- długość [m]
24 0,3 8,6 2 x 4 ,0
32 0,4 13 3 x 4 ,5
2 x 3 8 0,4 12,95 4 x 3 ,8 4 6 E le k tr o d y z b io r cz e
- typ - w ym iar [m]
- liczba w rzędzie
- pow ierzchnia osadcza [m2]
Sigm a IV
3302
400G 0,4
11 11232
ZT24 13,5 x 0,51
8 2 x 15117 7 C h a r a k te r y sty k a
s tr z e p y w a c z y - rodzaj
— częstotliwość strzepyw ania
młotki przerzut.
I strefa-ciąg le II strefa— 7 min.
pracy/
10 min. postój
młotki p rzerzut.
I—lm in /lm in ls
II— lm in/3m in5s
III—lm in/9m in7s
m łotki przerzut.
I-4m in/0m in.
II-4 m in /2 m in . III-4m in/4m in.
IV -4m in/12m in.
- ilość zespołów napędowych 2 3 2 x 4
8 E le k tr o d y u lo to w e - typ
- rodzaj strzepyw aczy - częstotliwość strzepyw ania - ilość zespołów napędowych
ta śm a kolcz.
m łotki przerzut, ciągła
2
ta śm a młotki przerzut,
ciągła 3
p ręt-v ario d y n l5 młotki wychyłow.
ciągła 2 x 8 9 Z e sp o ły za sila ją c e
- liczba - typ - producent
- p rą d w yprostow any [mA]
- napięcie wyprostowane i m
- napięcie zasilania [V]
- moc (z sieci) [kVA]
- reg u lato r napięcia
2 Z1KT-380/80/400
BELOS 400 max. 80
380 31,5 krzemowy
3 RICO
2 x 4 ESO3861/2240
RICO 1600
86 380 136 M ikromatic-912
cd. ta b licy 1 Lp. D ane elektrofiltra E lektrofiltr A E lektrofiltr B E lektrofiltr C 10 P a ra m e tr y gazu
- ilość spalin [mn/h] 86000 300 000 730 000
- tem p. spalin n a wlocie [°C] 160 160 1 4 0 -1 6 0 - podciśnienie spalin w fil
trze [mm H 2O]
- zapylenie n a wlocie [g/m|]
250 4,0
100
32,3 28,0
- zapylenie n a wylocie
40 50 50
[mg/mn]
— gw arantow ana skutecz
ność odpylania [%] 99,0-99,5 99,85 99,75
11 W yn iki p o m ia r ó w i o b li
c z e ń
— średnie stężenie zapylenia
spalin wylotowych [mg/mn] 48 46 10,68
- średnia skuteczność odpy
la n ia [%] 99,78 99,77 99,93
W ysokie skuteczności odpylania spalin w przedstaw ionych elektrofiltrach uzyskano w układach, gdzie nie je s t jeszcze wprowadzone odsiarczanie spalin.
Liczne b ad an ia potw ierdzają wpływ procesu sp alan ia i w arunków eksploata
cji kotła n a skuteczność elektrostatycznego odpylania spalin.
J e d n ą z tak ich wielkości je s t rezystywność pyłu zależna od rodzaju i składu paliw a oraz od w arunków sp alania wpływających n a zaw artość części pal
nych, S 0 2, S 0 3, zawilgocenie spalin i ich tem p eratu rę.
N ajw yższą skuteczność odpylania uzyskuje się przy rezystywności popiołu ok. 1010 - 1011 ilcm . Zawartość wilgoci i tlenków siarki wpływa n a obniżenie rezystywności suchego pyłu w tem p eratu rach poniżej 200°C, co należy mieć n a uw adze przy w prow adzaniu nowych technologii oczyszczania spalin z zanieczyszczeń gazowych, gdyż może to prowadzić do pogorszenia skuteczno
ści odpylania.
3. P r o c e s su ch ej filtra cji g a zó w
W zw iązku z rosnącym i w ym aganiam i, dotyczącymi czystości powietrza atmosferycznego, następuje system atyczny rozwój technik oczyszczania zapy
lonych gazów odlotowych m.in. przez w prow adzanie do produkcji nowych m ateriałów filtracyjnych. W ostatnich latach coraz częściej stosowane są od- pylacze workowe oparte n a procesie suchej filtracji gazów. W ymaga to stoso
w ania tkaninow ych lub włókninowych m ateriałów filtracyjnych o specjalnych
własnościach. Przykładem zastosow ania filtrów workowych w krajowej en e r
getyce zawodowej je s t E lektrow nia CHORZÓW. W 1994 roku oddano do eksploatacji 3 filtry workowe produkcji au striackiej (ECO-KLIMA U m w eltan- lagenbau Gm.b.H.) zainstalow ane za dwoma kotłam i parow ym i typu Babcock o wydajności 100 t/h oraz za kotłem parowym typu P a u k e r o wydajności 150 t/h. D ane techniczne filtrów workowych oraz zm ierzoną skuteczność od
pylania przedstaw iono w tablicy 2.
T a b lic a 2 C h a r a k ter y sty k a filtr ó w w o r k o w y c h ECO-KLIMA
Lp. W yszczególnienie F iltr A F iltr B F iltr C
1 W ytwórca Eco-Klima Eco-Klima Eco-Klima
2 Rok budowy 1994 1994 1994
3 Typ workowy,
włókninowy, pulsacyjny
workowy, włókninowy,
pulsacyjny
workowy, włókninowy,
pulsacyjny
4 Pow ierzchnia filtracyjna [m2] 2880 2880 4200
5 S tru m ień spalin [mn/h] 199120 208000 312000
6 Temp. spalin n a wlocie [°C] 170 170 175
7 Max. tem p. spalin n a wlocie [°C] 180 200 200
8 M aterial filtracyjny Ryton/Ryton
+S90
Ryton/R aster +S90
R yton/R aster +S90 (PPS/PPS+S90) (PPS/PTFE+S90) (PPS/PTFE+S90)
9 Ilość worków 1152 1152 1680
10 Średnica kosza [mm] 150 150 150
11 Średnica/długość w orka [mm] 160/5000 160/5000 160/5000 12 Obciążenie w łókniny filtracyj
nej [mJ/m 2/h] 72,6 72,6 74
13 G w arantow ane zapylenie
spalin n a wylocie [mg/ml] 50 50 50
14 W yniki pom iarów i obliczeń - średnie stężenie zapylenia
spalin wylotowych [mg/mj]
- śred n ia skuteczność odpyla
n ia [%]
22,1 99,82
21,8 99,81
11,9 99,91
Technologia odpylania spalin w filtrze workowym polega n a przepływie zanieczyszczonych spalin poprzez zawory talerzow e i kierownice do komory spalin „brudnych”, w której zainstalow ane są worki z w łókniny filtracyjnej naciągnięte n a stelaże w ykonane ze stali nierdzew nej. Spaliny przepływające przez włókninę filtracyjną oczyszczają się i są odprow adzane w ew nątrz wor
ków k u górze, poprzez zawory talerzow e do kanałów gazu czystego. N a powie
rzchni zew nętrznej worków zbiera się w arstw a popiołu, tzw. p la ste r popioło
wy, k tóry po osiągnięciu określonej grubości zostaje strącony do leja popioło
wego przez im puls sprężonego pow ietrza z instalacji oczyszczania filtra.
U kład pracuje w pełnej autom atyce połączonej z w izualizacją procesu i sygna
lizacją w n a sta w n i głównej.
Całkowicie też je s t zautom atyzow any u k ład cyklicznego odprowadzania popiołu spod filtrów. Popiół transpo rto w an y je s t herm etyczną instalacją tra n s p o rtu pneum atycznego, w pełni zautom atyzow aną, z wysokociśnie
niowymi podajnikam i komorowymi, bezpośrednio do zbiornika retencyjnego popiołu w zakładzie prefabrykacji.
Instalacje odpylania spalin kotłowych z filtram i workowymi charaktery zu
j ą się następującym i cechami:
- bardzo wysoka skuteczność odpylania spalin,
- w ysoka skuteczność frakcyjna w zakresie pyłów poniżej 10 mm, - w ysoka niezawodność,
- niezależność skuteczności odpylania od param etrów spalin (składu, sto
p n ia zapylenia, stru m ien ia, tem p e ra tu ry itd.),
- zdolność do zatrzym yw ania m etali ciężkich i ich związków,
- popraw a skuteczności odsiarczania spalin w przypadku stosowania m etody suchej lub półsuchej (o ok. 15 — 20%).
Stosow anie filtrów workowych w instalacjach odpylania spalin kotłowych, zwłaszcza w energetyce przemysłowej, je s t coraz częściej spotykane. Czynni
kam i ograniczającym i stosow anie odpylaczy tkaninow ych i włókninowych są:
- dolna granica te m p e ra tu ry wyznaczona p unktem rosy,
- górna granica te m p e ra tu ry wyznaczona w ytrzym ałością term iczną m ate
ria łu filtracyjnego,
- zaw artość agresywnych związków chemicznych w spalinach, - prędkość filtracji i okres użytkow ania,
- sposób oczyszczania i regeneracji filtrów.
4. Ista la c je o d p ro w a d z a n ia p o p io łu
M echaniczne urządzenia tran sp o rtu jące wychwycony popiół (pyły) w ele
k tro filtrach to przew ażnie obrotowe zam knięcia celkowe, przenośniki ślim a
kowe i układy taśm ociągów. System mechanicznego odprow adzania pyłu m iał zastosow anie w transporcie pyłu n a m okre składowisko za pomocą taśm ocią
gów. Tego ty p u rozw iązania ak tu aln ie nie są stosowane. W przypadku tra n s p o rtu n a niew ielkie odległości stosow ane są przenośniki m echaniczne rurowo- linowe.
Przenośnik rurow o-linow y „FULMAR” je s t urządzeniem gazo- i pyłoszczel- nym a z racji spełnianej podwójnej roli: zam ykania p rzestrzeni roboczej filtra i tran spo rtow an ia pyłu - je s t przystosow any przede w szystkim do współpracy z wszelkiego rodzaju odpylaczami suchymi, m in. także elektrofiltram i. Stoso
wanie tego ty p u przenośnika w układach odprow adzania popiołu elim inuje konieczność instalow ania podajników celkowych, zam knięć dwuklapowych i innych tego typu urządzeń.
Przenośnik linow o-rurow y zbudowany je s t z dwóch równoległych r u r połą
czonych n a końcach głowicami - napędow ą i zw rotną. W głowicach um ieszczo
ne są obrotowe gwiazdy, przez k tó re przew ija się lin a z zamocowanymi tarc za mi o średnicy takiej sam ej, ja k średnica w ew nętrzna ru r. Przesuw ające się cięgno w ew nątrz ru ry przem ieszcza transpo rtow an y m ateriał od zasypu do wysypu n a odległość L ja k zaznaczono n a rys. 2. Przesuw liny zapew nia gwiazda napędow a w praw iana w ru ch obrotowy za pomocą m otoreduktora.
Pełna obudowa gw aran tuje d użą szczelność przenośnika, a niew ielkie prędko
ści przesuw u liny — wysoką trw ałość urządzenia.
i
T T
i
f -«"I
V ! y f7...c .
i i r->" X ® j...4...
- — I - — /
Rys. 2. Schem at przenośnika rurow o-liniow ego „FULMAR”
Fig. 2. T ube-rope tra n sp o rte r „FULMAR”
Przenośnik ten może podawać m ateriał w poziomie i pionie, po linii skośnej i łam anej. M ożna nim odbierać m ateriał z jednego i z wielu punktów , zasilać jeden lub wielu odbiorców, a n aw et transportow ać dwa różne m ateriały w przeciwnych kierunkach. Przenośnik przeznaczony je s t do tra n s p o rtu pyłów, m ateriałów sypkich 0 - 1 2 mm, granulatów i zawiesin. Odległość tra n sp o rtu dla u k ład u poziomego wynosi do 50 m, n a to m ia st dla pionowego do 30 m.
Wydajność przenośnika przy nom inalnej średnicy ru ry DN 200 wynosi 42 m 3/h. Przenośnik rurow o-linow y może pracować w tem p eratu rze do 600°C.
W energetyce zawodowej powszechnie stosow ane u rządzenia zam ykające p rzestrzeń roboczą elektrofiltrów oraz transpo rtujące wychwycone w nich
pyły to przew ażnie obrotowe zam knięcia celkowe, przenośniki ślimakowe, ry n ny aeracyjne lub a p a ra ty wydmuchowe. U rządzenia te ch arakteryzu ją się dużą energochłonnością i wysokimi kosztam i eksploatacji. Ponadto nie zapew
niając dostatecznej szczelności stanow ią źródło wtórnego zapylenia.
A p a ra t wydmuchowy działający n a zasadzie strum ienicy przeznaczony jest do pneum atycznego tra n sp o rtu pyłu wytrąconego ze spalin w elektrofiltrze do zbiornika pośredniego. Czynnikiem roboczym je s t sprężone powietrze, które wypływając z dyszy a p a ra tu z dużą prędkością porywa ze sobą cząsteczki pyłu z kom ory zassania. Podczas przepływu przez a p a ra t wydmuchowy następuje w yrów nanie się prędkości dwóch m ieszających się ze sobą strum ieni. Zmie
szany stru m ień dopływa do dyfuzora (zwężki), w którym n astępu je w zrost ciśnienia do takiej wielkości, przy której możliwy je st dalszy tra n sp o rt pyłu rurociągiem do zbiornika pośredniego.
Zalecana długość linii tra n sp o rtu pneum atycznego realizowanego przez a p a ra t wydmuchowy nie pow inna przekraczać 60 m. Ponadto nie je s t zalecane łączenie dwu lub kilku aparatów wydmuchowych n a jeden rurociąg tra n sp o rtujący. A p araty wydmuchowe stosow ane w układach odprow adzania popio
łów spod elektrofiltrów , ch arak tery zu ją się znacznym zużyciem sprężonego pow ietrza. Przykładowo w tablicy 3 podano ch arak terysty kę a p a ra tu wydm u
chowego dla następujących w arunków pracy:
- długość rurociągu - 48 m,
- wysokość podnoszenia - 5 m,
- łączny k ą t łuków - 210°,
- śred ni poziom pyłu w leju - 2,5 m, - pył z węgla kam iennego o granulacji
i udziale wagowym ziarna:
< 75 pm - 91,0%, 75 - 150 pm - 6,5%,
> 150 pm - 2,5%,
Tablica 3
W yd ajn ość a p a ra tu w y d m u c h o w e g o Ciśnienie
w kolektorze
Wydajność a p a ra tu
Zużycie pow ietrza
Ciśnienie aeracyjne
Zużycie pow.
aeracyjnego
M Pa Mg/h m„/h mm H zO m„/h
0,3 7 113 100 2
0,25 10 94 100 2
0,2 10 76 100 2
0,15 6 57 100 2
W nowoczesnych instalacjach odprow adzania popiołów spod u rządzeń od
pylających stosuje się układy herm etyczne, energooszczędne i w pełni zauto
m atyzowane. Są to instalacje wysokociśnieniowego tra n s p o rtu pneum atycz
nego przez unoszenie, gdzie funkcję u rządzen ia zasilającego spełnia podajnik komorowy o pracy cyklicznej, którego schem at przedstaw iono n a rys. 3.
Rys. 3. S chem at podajnika komorowego, wysokociśnieniwego tra n sp o rtu pneum atycznego:
1 - przekaźnik ciśn./m anom etr (0 - 0,6 MPa), 2 - przewody ciśnieniowe zbrojone, 3 - cylinder pneum atyczny dw ustr., 4 - zawór zw rotny prosty, głowicowy, 5 - zawór odcinający kulowy, 6 - zawór rozdzielający 5-drogow y, 7 - zawór redukcyjny, 8 - kom ora m ieszania, 9 — sm arw nica 521—G1/2A, 10 - filtr pow ietrza 514-G1/2A, 11 — czujnik poziomu V egator
Fig. 3. Scheme of th e cham ber tra n sp o rte r by high p ressure pneum atic tra n sp o rt
U rządzenie zasilające (rys. 3) decyduje o sposobie w prow adzania m ate ria łu i gazu do rurociągu transportow ego oraz zapoczątkowuje przebieg określonej postaci przem ieszczania m ieszaniny dwufazowej ciała stałego i gazu. P opra
wność konstrukcyjnego rozw iązania tych u rządzeń w zasadniczy sposób decy
duje o stabilności procesów pneum atycznego przem ieszczania i niezawodno
ści działan ia całej instalacji.
Podajniki tego typu stosow ane są przede w szystkim w in stalacjach prze
znaczonych do przem ieszczania m ateriałów suchych i wilgotnych, a także w ykazujących skłonność do zbrylania się i przyklejania do ścian. Przem iesz
czenie tych m ateriałów , w ym aga jed n a k stosow ania wysokich ciśnień (0,4 - 0,6 MPa) ze względu n a duże opory przepływ u oraz unoszenie m ateriału w stru m ien iu gazu n a całej długości rurociągu transportow ego, w celu zachowa
n ia stabilności pracy przenośników o pracy cyklicznej.
Podajnik komorowy stanow i połączenie trzech równocześnie ze sobą współ
pracujących elementów: komory m ieszania, dyszy oraz zbiornika ciśnieniowe
go. Z asada d ziałania podajnika komorowego polega n a równoczesnym wpro
w adzaniu sprężonego pow ietrza do górnej części zbiornika ciśnieniowego oraz do kom ory m ieszania, które przekazuje sw ą energię bezpośrednio m ateriało
wi, powodując jego wypływ do rurociągu transportow ego w postaci ciągłej stru g i m ieszaniny dwufazowej popiołu i powietrza.
S ta ła w artość ciśnienia gazu w górnej części zbiornika, a tym samym zachow anie stałego nacisku, wynikającego z naporu sprężonego pow ietrza na górną powierzchnię m ateriału, utrzym uje zawór redukcyjny. Przesunięcie popiołu w dół n astęp uje pod naporem sprężonego gazu działającego od góry.
W skutek doprow adzenia sprężonego pow ietrza do dyszy roboczej, m ateriał z kom ory m ieszania unoszony je s t w stru m ien iu gazu i w prow adzany do ru ro ciągu transportow ego. Zastosow any układ sterujący um ożliwia pracę podajni
k a komorowego w cyklu zautom atyzow anym z możliwością ręcznego sterow a
n ia poszczególnymi operacjam i w stan ach awaryjnych.
M aksym alny stopień napełnien ia popiołem zbiornika podajnika komorowe
go sygnalizowany je s t przez górny w skaźnik poziomu, który podaje sygnał do rozpoczęcia cyklu pracy (opróżniania podajnika). W końcowej fazie cyklu pracy podajnika komorowego następuje przedm uch instalacji i odcięcie głów
nego dopływu sprężonego powietrza. Po zakończeniu cyklu opróżniania układ oczekuje n a ponowne napełnienie przy zam kniętym dopływie sprężonego po
w ietrza.
Przykładow e rozw iązanie instalacji tra n sp o rtu pneum atycznego popiołu spod elektrofiltra przedstaw iono n a rys. 4. Przedstaw iona instalacja składa się z niezależnie pracujących podajników komorowych tra n sp o rtu pneu m aty cznego, um ieszczonych indyw idualnie pod lejami wysypowymi i połączonych poprzez układ rurociągów transportowych ze zbiornikiem retencyjnym popiołu.
Lej wysypowy zakończony je s t zam knięciem aw aryjnym sterow anym ręcz
nie. Pod zamknięciem usytuow any je s t kom pensator dla ew entualnej rewizji podajnika lub w ym iany uszczelki dzwonu. Podajnik komorowy posadowiony je s t n a własnej konstrukcji nośnej i nie obciąża konstrukcji leja wysypowego.
Podajnik m a dwa w skaźniki poziomu (górny i dolny), które inicjują cykl
Rys. 4. Schem at instalacji tra n sp o rtu pneum atycznego popiołu z lejów wysypowych ele- k tro filtra
Fig. 4. Schem e of th e pneum atic fly ash tra n sp o rta tio n from th e electrostatic precipitator
sterow ania. W ylot rurociągu transportow ego połączony z kom orą m ieszania podajnika komorowego je s t podczas oczekiwania n a napełnienie szczelny, w związku z czym istnieje możliwość rozw iązania u k ład u tra n s p o rtu popiołu bez stosow ania rozdzielaczy. Po zastosow aniu rozdzielaczy dwudrogowych podaj
niki m ogą pracow ać n a wspólny rurociąg transportow y.
Podajnik komorowy m a uszczelnione połączenie z rurociągiem tra n sp o rto wym i przy otw artym dzwonie oczekuje n a zasypanie popiołem. W chwili osiągnięcia ustalonego poziomu popiołu, górny w skaźnik poziomu uru ch am ia układ sterow ania, powodując przetran sp orto w an ie porcji popiołu z podajnika do zbiornika retencyjnego.
Cykl kończy się z chwilą sygnalizacji opróżnienia podajnika przez dolny w skaźnik poziomu i podajnik „oczekuje” n a napełnienie. Podajniki III strefy mogą być opróżniane z zastosow aniem przekaźników czasowych w przypadku dłuższych czasów oczekiwania.
U kład sterow ania oparty n a sterow nikach przemysłowych, np. MODICON AEG, OBROM, gw arantuje dużą niezawodność działania, przy równoczesnej możliwości dobudowy do istniejącego system u układów kom patybilnych, um o
żliwiających śledzenie i sterow anie procesem np. z centralnej dyspozytorni.
Podajnik komorowy, analogicznie do a p a ra tu wydmuchowego, pozwala na utrzym anie podciśnienia w leju wysypowym. N atom iast z uw agi n a specyfikę tra n s p o rtu i jego cykliczną pracę, um ożliwia uzyskanie znacznych oszczędno
ści energetycznych w porów naniu z aparatem wydmuchowym o pracy ciągłej.
N ależy nadm ienić, że podajniki komorowe wysokociśnieniowego tran sp o rtu pneum atycznego um ożliwiają tra n sp o rt m ateriałów sypkich n a odległość ponad 2000 m, co pozwala n a pominięcie zbiorników pośrednich w instalacji odprow adzania popiołów.
5. P o d su m o w a n ie
W zw iązku z rosnącym i w ym aganiam i dotyczącymi ograniczania emisji zanieczyszczeń, konieczne je s t w prow adzanie nowoczesnych urządzeń odpyla
jących i instalacji odprow adzania popiołów w energetyce i ciepłownictwie.
Zagadnienie ograniczenia emisji zanieczyszczeń należy jed n a k rozpatryw ać kompleksowo, gdyż istnieje współoddziaływanie wprow adzanych procesów (np. odsiarczania spalin) n a jakość przebiegu pozostałych (odpylanie spalin, możliwości zagospodarow ania popiołów itp.).
Eksploatacyjna w artość skuteczności odpylania spalin zależy od osiąga
nych param etrów urządzeń odpylających, wynikających z przyjętych założeń projektowych, lecz również w znacznej m ierze od jakości obsługi i poprawności działania u rządzeń pomocniczych.
W prow adzenie nowoczesnych instalacji pneum atycznego odprowadzania popiołów spod urządzeń odpylających o pracy cyklicznej wpływa nie tylko na herm etyzację procesu (brak wtórnego pylenia), lecz również zm niejsza ener
gochłonność poprzez k ilkukrotne (2 - 3) zm niejszenie zużycia sprężonego pow ietrza transportującego.
Nowoczesne instalacje odpylania spalin i odprow adzania popiołów pracują w u k ładach całkowicie zautom atyzowanych, przez co wpływ człowieka na jakość przebiegu procesu je s t ograniczony do m inimum .
L i t e r a t u r a
1. Bach S. : Problem y diagnozow ania sta n u technicznego suchych elektro
filtrów płytowych. O chrona Pow ietrza 1990, n r 6.
2. G ram aty k a F.: D okum entacja techniczno-ruchow a podajników komoro- wych wysokociśnieniowego tra n sp o tu pneum atycznego system u „POL
KO”. Mikołów 1993.
3. G ram aty k a F., H om a D.: Szacunkow a ocena zm niejszenia zużycia sprę
żonego pow ietrza w instalacji tra n sp o rtu pneum atycznego popiołu.
Opracow anie Kooperacji POLKO, Mikołów 1994.
4. H au sn er J., Gołąbowski K.: In stalacja filtrów workowych typu „JET PU LS” dla kotłów parow ych w E lektrow ni „Chorzów” S.A. R eferat n a posiedzeniu Komisji E nergetyki PAN, Chorzów 1995.
5. J a n k a M.R.: Diagnozowanie budowy u kład u aerodynam icznego odpyła- cza elektrostatycznego. Ochrona Pow ietrza 1987, n r 3
6. J a n k a M.R.: Wpływ w ybranych i stosow anych zaleceń konstrukcyjnych n a stopień rozpływu i skuteczność odpylania elektrofiltrów . O chrona pow ietrza i problem y odpadów 1994, n r 2.
7. J a n k a M.R.: Diagnozowanie przyczyn niedyspozycyjności eksploatacyj
nej odpylaczy elektrostatycznych. O chrona pow ietrza i problem y odpa
dów 1994, n r 4.
8. J a n k a M.R.: Wpływ w arunków eksploatacji n a skuteczność odpylania, dyspozycyjność oraz trw ałość odpylaczy elektrostatycznych. O chrona po
w ietrza i problem y odpadów 1995, n r 2.
9. J ę d ru sik M., Teisseyre M.: W spółczesne problem y elektrostatycznego odpylania gazów odlotowych w energetyce. O chrona Pow ietrza 1992.
10. J u d a J.: Pom iary zapylenia i tech nik a odpylania. WNT, W arszaw a, 1968.
11. J u d a J ., Nowicki M.: U rządzenia odpylające. PWN, W arszaw a 1979.
12. Kabsch P.: Odpylanie i odpylacze, tom 1. WNT, W arszaw a 1992.
13. K n itter J.: Techniczno-ekonom iczne aspekty odpylania spalin w kotłow
niach grzewczych. O chrona pow ietrza i problem y odpadów 1994, n r 6.
14. M ieszkowski A.: Skuteczność odpylania nieszczelnych instalacji. Ochro
n a pow ietrza i problem y odpadów 1993, n r 6.
15. Rozporządzenie M inistra Ochrony Środowiska, Zasobów N atu raln y ch i Leśnictw a z d nia 12 lutego 1990 r. w spraw ie ochrony pow ietrza przed zanieczyszczeniam i (Dz.U. n r 15 poz. 92) oraz w yjaśnienie MOSZNiL z 1990.08.14 do rozporządzenia.
16. SMS S kandinavisk Miljo Service A/S - In stalacja elektrofiltru elektro
statycznego Lurgi.
17. Spraw ozdania z pom iarów skuteczności odpylania elektrofiltrów ELWO, R othem uhle, i LURGI w R afinerii TRZEBINIA, Elektrociepłow ni TY
CHY i E lektrow ni DOLNA ODRA. ZPBE „Energopom iar” Sp. z o.o., Gliwice 1995.
16. W alther and CIE.AG - E lektrofiltry - m ateriały firmowe.
Recenzent: Dr hab. inż. M arek Pronobis Prof. Politechniki Śląskiej W płynęło do Redakcji: 10. 10. 1996 r.
A b str a c t
Introduction of restrictive em ission regulations in Poland brings about the necessity of m odernization of boiler flue—gas precipitators. The pap er com
p a re s technical d a ta as well as th e operational resu lts for few installations w ith high effectivity of precipitation (more th en 99.75%) and d u st concentra
tion less th e n 50 mg/m3n. Following ash rem oving system s have been p rese n ted herm etic tube-rope tra n sp o rte rs FULMAR and h ig h -p re ssu re in stallatio n s for pneum atic tra n sp o rt w ith circulating flow.
