4-14. Дымовые трубы
В газах, отходящих из котла, всегда имеется остаточное тепло. Теплые газы стремятся подняться вверх. В дымовых трубах они создают естественную тягу. В старое время все электростанции строились с естественной тягой. Отходящие газы тогда не очищались, и высокие трубы нужны были не только для тяги, но и для того, чтобы рассеять дым по воздуху.
На современных электростанциях тяга создается мощными дымососами, а трубы лишь помогают их работе. Строились ТЭС и вовсе без дымовых труб. Прямо из дымососов газы выбрасывались в атмосферу. Большинство электростанций снабжается высокими, выше 100 м трубами.
Когда заберешься на верхушку такой трубы, кажется — на корабле находишься в качку. Под порывами ветра верхушка трубы отклоняется на несколько сантиметров. Лестницу, которая ведет на верх трубы, окружают решеткой, чтобы можно было на эту решетку опереться спиной, когда лезешь по трубе. Уцепишься за поручни, прижмешься к решетке, и все-таки страшно.
Несколько десятков тысяч тонн дыма производят в сутки котлы современной крупной ТЭС. В основном дым состоит из газов: азота, углекислоты, водяных паров. Их надо попросту рассеять в атмосфере. Но продукты сгорания, только вышедшие из котла, содержат в себе еще много такого, чего в атмосферу пускать никак нельзя.
В прошлом веке черный дым из труб считался признаком процветающей индустрии. А теперь черный дым может показаться только при серьезной аварии, когда откажут в работе регуляторы сгорания и фильтры.
Вид дыма, выходящего из трубы, зависит от содержания влаги в топливе. Когда влаги мало, то из трубы идет серый дымок. При сильно влажном топливе в отходящих газах много водяного пара. Клубы дыма получаются белесые, непрозрачные, очень плотные.
4-15. Очистка дыма
Большинство тепловых электростанций работает на многозольных топливах. Лишь незначительное количество этой золы — около 5% — осаждается в топке в виде шлака. Большая же часть золы уносится из топки котла вместе с топочными газами. Множество мелких твердых частиц золы и несгоревшего топлива взвешено в потоках газов.
Если выпустить такой дым прямо в трубу, то в атмосферу будут попадать тысячи тонн золы в сутки. В короткое время вся местность вокруг электростанции будет занесена золой.
Поэтому уходящие из котла газы предварительно очищаются от взвешенных частиц, прежде чем они попадут в дымососы и в трубу.
Для улавливания золы применяют циклоны, аналогичные циклонам в системе пылеприготовления. Дым завихряется в огромном железном цилиндре с коническим дном. Дым входит в цилиндр сбоку, по касательной. Центробежная сила уносит пылинки на стенки циклона. По стенкам пылинки скатываются вниз, в коническую часть, в приемник золы. Частично обеспыленный воздух отсасывается вверх по вертикальной трубе из средней части циклона.
Применяются в последнее время мультициклоны. Вместо одного большого цилиндра ставится множество маленьких, миниатюрных, соединенных параллельно.
Однако и циклоны, и мультициклоны улавливают не больше 60% от золы, находящейся в уходящих газах. Очень мелкие пылинки плохо увлекаются центробежными силами. Механическим способом нельзя получить достаточно высокую очистку газов.
Чтобы вытянуть из газа мельчайшие твердые частицы, нужны большие силы, например электрические. Электрофильтры — это наиболее совершенный тип золоуловителей. Они дают очистку выше 90%.
Электрофильтры состоят из множества железных труб, расположенных в виде пчелиных сот. Внутри каждой трубы натянуты тонкие нихромовые проволоки. Трубы заземлены, а на проволоки подается высокое напряжение постоянного тока. При этом вокруг проволок возникает коронный разряд. Проволоки одеты светящейся оболочкой — короной. В короне много заряженных атомов — ионов, они садятся на частицы золы и сообщают им электрический заряд.
На заряженные пылинки действует электрическое притяжение. Электрические силы увлекают частицы золы к внешнему электроду — к трубе. Пылинки оседают на стенках трубы рыхлым слоем, слипаются друг с другом.
Маленький электродвигатель или сжатый воздух приводит в действие колотушки-молотки, которые периодически постукивают по корпусу электрофильтра, встряхивают электроды. Зола, осевшая на трубах, ссыпается вниз в золовой бункер, откуда уже удаляется.
Зола из электрофильтров и циклонов может идти на изготовление шлакобетонных блоков. Это прекрасный материал для возведения стен жилых домов и производственных зданий. Шлакобетонные блоки достаточно прочны, но вместе с тем пористы, легки и малотеплопроводны.
Но не на всех электростанциях можно использовать золу. Там, где зола уносится потоком воды (гидрозолоудаление), все растворимые части золы переходят в воду. Зола, как говорят, выщелачивается. Выщелоченная зола уже непригодна для изготовления шлакобетонных блоков.
Электрофильтры дают очень высокую степень очистки газов. В Советском Союзе электрофильтры применяются не только на ТЭС, но и на многих заводах, например почти на всех крупных металлургических заводах. Средний электрофильтр улавливает несколько тонн пыли в сутки. На одном цементном заводе за 12 лет электрический улавливатель собрал 350 тыс. т цементной пыли. В воздух ушла только сотая часть всей пыли.
Очистка газов от золы на ТЭС не только предотвращает занос золой окружающей местности, но также увеличивает надежность работы ТЭС и приносит некоторые экономические выгоды. При плохом золоулавливании быстро изнашиваются лопатки дымососов, частицы золы истирают их, выводят из строя.
Внутри металлической заземленной трубы на изоляторе подвешена нихромовая проволока (этот материал выбран потому, что он лучше других противостоит коррозии). На проволоку подается высокое напряжение. Пылинки, идущие по трубе, приобретают такой же заряд, как и проволока, отталкиваются от нее и оседают на стенках. Большие электрофильтры составляются из многих таких труб, соединенных параллельно.
Рис. 4-10. Электрический улавливатель пыли и дыма.
