РАЗДЕЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Одним из способов повышения эффективности очистки вентвыбросов котлоагрегатов в электрофильтрах является оптимизация режимов работы этих аппаратов. Оптимизация должна основываться на математической модели, которую можно составить и проверить на адекватность только после тщательного изучения процесса очистки выбросов. Для очистки вентвыбросов котлоагрегатов главным образом используются горизонтальные электрофильтры, поэтому, в качестве объекта исследований данной работы выбран процесс очистки вентвыбросов котлоагрегатов в горизонтальных электрофильтрах.
Литературный анализ показал, что пылеулавливание в электрофильтрах как комплексный процесс изучен не достаточно глубоко. Теоретически не учтено большое число явлений, происходящих в этих аппаратах. Поэтому для исследования процесса пылеочистки в электрофильтрах прямое использование известных методов [12,35,48,58,70,71] затруднительно.
Согласно [24,26,30], объект исследования находится под влиянием различных факторов. Совокупность этих факторов разделяется на группы в зависимости от характера и доли их участия в процессе. В общем случае объект характеризуют входные и выходные параметры, а также управляющие и возмущающие воздействия. На рис. 2.1 изображена принципиальная структура объекта исследования.
К входным относятся параметры, значения которых могут быть исследованы, но возможность оперативного воздействия на них отсутствует. В данном случае это - скорость газового потока, дисперсный состав пыли, запыленность газов, плотность пыли и другие параметры.
Выходные параметры определяются режимом процесса и характеризуют получаемую продукцию, а именно - конечную концентрацию пыли.
Управляющие воздействия
Входные Процесс Выходные
параметры очистки газов параметры
в электрофильтрах
Возмущающие воздействия
Рис. 2.1. Структура объекта исследования
Управляющие воздействия - параметры, на которые можно оказать воздействие с целью управления процессом. К ним относятся сила тока и напряжение в электрофильтрах. Управляющие и входные параметры не зависят от процесса, протекающего в объекте.
Возмущающие воздействия - неконтролируемые параметры. К ним можно отнести влияние состава дымовых газов, а также непредвиденные события в электрофильтрах. Интенсивность действия этих параметров носят случайный характер. Природа их неизвестна и они недоступны для измерений.
По соображениям целесообразного ведения технологического процесса на входные, управляющие и выходные параметры обычно накладываются ограничения, определяющие диапазон возможного изменения каждого из них. Эти параметры могут быть оценены, измерены или вычислены.
Процесс очистки газов в электрофильтрах можно отнести как к детерминированным, так и к стохастическим. С одной стороны, основные характеризующие его закономерности известны, с другой - процессы очистки газов на различных стадиях пылеулавливания в электрофильтрах до сих пор не являются теоретически взаимоувязанными и имеют предположительный (вероятностный) характер. В связи с этим, для теоретического исследования процесса очистки газов в электрофильтрах был выбран вероятностный подход, применимый как к детерминированным, так и к стохастическим процессам. При этом экспериментальные исследования являлись средством получения новой информации об объекте исследований. Поэтому вполне логичным явилось экспериментальное исследование процесса как "черного ящика", т.е. модели исследования, по которой наблюдению доступны только входные и выходные параметры, а его внутренняя структура была малоизучена [24,26]. Многократно изменять управляющие воздействия в ходе проведенных экспериментов не представлялось возможным по технологическим причинам и, так как в одном из исследованных котлоагрегатов сжигается 80 т/ч угля, а продолжительность одного эксперимента составляет 3-4 часа. Такой характер исследований соответствует пассивному эксперименту.
Поскольку на Украине актуальной задачей является снижение выбросов твердых веществ в атмосферу, в качестве предмета исследований принято повышение эффективности процесса пылеулавливания в горизонтальных электрофильтрах посредством оптимизации параметров очистки на основе ожидаемой математической модели.
2.1. Особенности экспериментальных исследований процесса пылеочистки вентиляционных выбросов котлоагрегатов в горизонтальных электрофильтрах
Поскольку электрическая зарядка частиц пыли происходит при напряжении в аппарате 20 кВ и выше, возможность экспериментального исследования процесса электрического пылеулавливания на установках лабораторного типа исключена. Поэтому исследование процесса пылеочистки газов в электрофильтрах проводились на ТЭС Донецкой области.
Автор диссертации приняла участие в экспериментальных исследованиях процесса очистки вентвыбросов котлоагрегатов в электрофильтрах на Кураховской и Зуевской ТЭС в составе бригады сотрудников ОАО "Донбассэнерго" СЕ "Донбассэнергоналадка" [72,73]. Натурные исследования проводились совместно с сотрудниками специализированной лаборатории с лицензией Минэкологии и природных ресурсов Украины. Работы выполнялись в соответствии с аттестованными методиками и действующими нормативными документами [124-130].
Кураховская ТЭС. Объектом исследований на Кураховской ТЭС явился процесс очистки вентиляционных выбросов котлоагрегатов в электрофильтре с применением новой системы импульсного питания типа АРЖ, разработанной ЗАО "Техэнерго". В процессе экспериментов сравнивались эффективности пылеулавливания при существующей и новой системах регулирования питания.
Новая система регулирования импульсного питания типа АРЖ, по сравнению с проектной ПРП, имеет ряд преимуществ:
- в случае возникновения пробоя система производит