содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8

3 СУХИЕ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩИХ СИСТЕМ

3.1 Принцип действия и область применения представлены на рис. 20.

Рис. 20 Принцип действия и область применения сухого электрофильтра

1  - линия потока неочищенного газа

2 - предварительно отделенная пыль

3  - осевшая на пластинах из цветного металла пыль

3.2 Механизмы пылеулавливания

В сухом электрофильтре на пылеулавливание влияние оказывают в основном два физических параметра, а именно:

- ударная ионизация (полевая зарядка), которая сказывается на частицах > 1 мкм;

- ионная диффузия (броуновское молекулярное движение), которая проявляется в случае частиц пыли < 0,1 мкм и, таким образом, осуществляет их движение к осаждающей пластине.

Оба эффекта пылеулавливания накладываются друг на друга и зависят от размеров частиц и скорости потока. Представленная на рис. 21 кривая фракционного пылеулавливания ясно показывает, что частицы с размерами < 0,1 и > 1 мкм осаждаются лучше.

Рис. 21 Кривая фракционного пылеулавливания в сухом электрофильтре

Существенную роль следует отводить адгезионным силам, которые проявляют по отношению друг к другу осажденные частицы пыли. Эти силы увеличиваются с ростом размеров частиц и уменьшаются с повышением скорости потока.

3.3 Факторы влияния па пылеулавливание

Хорошего пылеулавливания можно добиться в электрофильтре, если удельное сопротивление пыли составляет величину от 10⁴ до 10¹¹ Ом ∙ см. При более низком сопротивлении частицы пыли отдают свой электрический заряд осаждающим электродам слишком быстро, так что они снова могут отрываться газовым потоком. При более высоком сопротивлении в осажденном слое пыли наблюдается падение напряжения, что приводит к уменьшению эффективности пылеулавливания. В таком случае местами происходят электрические пробои, которые приводят к обратному распылению положительных ионов газа. Следствием этого является ощутимое падение степени пылеулавливания.

Удельное сопротивление определяется не только исключительно собственным сопротивлением, но и зависит от температуры газа, влажности и уровня точки росы кислоты.

На рис. 22 представлена зависимость удельного сопротивления от температуры газа и влажности.

Рис. 22 Зависимость удельного сопротивления пыли от температуры газа и влажности

В то время как в области низких температур с ростом влажности газа электрическое сопротивление пыли уменьшается, в области высоких температур влажность газа практически не оказывает влияния на сопротивление пыли.

На рис. 23 представлена зависимость удельного сопротивления пыли от содержания в газе трехокиси серы SO₃.

Рис. 23 Зависимость удельного сопротивления пыли от содержания в газе трехокиси серы SO₃.

При более высокой концентрации трехокиси серы SO₃ удельное сопротивление пыли уменьшается, что приводит к повышению степени пылеулавливания. В соответствии с этим его можно заметно улучшить путем дополнительного увлажнения газа и/или кондиционирования SO₃ перед электрофильтром. Однако при этом следует учитывать, что температура точки росы кислоты находится минимум на 20 °С выше температуры газа, чтобы предотвратить коррозию.

Удельное сопротивление пыли оказывает влияние на скорость миграции, с которой частицы пыли движутся к поверхности осаждения под воздействием электрического поля. Чем выше скорость миграции, тем лучшей степени пылеулавливания можно ожидать.

С ростом сопротивления пыли скорость миграции уменьшается. Следовательно, улучшенное пылеулавливание возможно при низких или высоких температурах газа, как это представлено на рис. 24. Из рисунка видно, какое влияние оказывает удельное сопротивление пыли на скорость миграции (w-показатель).

Рис. 24 Зависимость скорости миграции от удельного сопротивления пыли

Скорость миграции можно рассчитать теоретически через кулоновские и стоксовские силы. Она увеличивается с ростом напряженности поля, повышающей эффект зарядки и отделения, а также с увеличением размера частиц, но падает с ростом вязкости газа. В соответствии с этим она зависит от преобладающей плотности тока и напряжения, которые прямо пропорциональны' заряжающей и отделяющей напряженности поля.

В основном можно сказать, что величина скорости миграции оказывает прямое влияние на величину поверхности осаждения, как это представлено на рис. 25.

Чем выше скорость миграции, тем удельно меньше можно выбрать электрический фильтр при сохранении постоянства степени пылеулавливания.

Рис. 25 Влияние скорости миграции на поверхность осаждения

Из-за множества факторов влияния фактический w-показатель теоретически может быть рассчитан только приближенно. Поэтому для расчета электрофильтров привлекаются, как правило, опытные данные, полученные в уже построенных установках.

Конструкционные детали вносят немалый вклад в степень пылеулавливания сухого электрофильтра. Так; например, геометрия корпуса должна быть приспособлена к оптимальному соотношению длины и высоты электрического поля. Сечение - произведение высоты на ширину - электрического поля в основном определяется скоростью газа от 0,5 до 2 м/сек. При падении скорости ниже минимального уровня придется считаться с ухудшенным распределением газа, а при превышении максимальной скорости существует опасность повышенной эмиссии пыли за счет ее частиц, увлекаемых газовым потоком. В зависимости от размеров фильтра и при увеличивающейся степени пылеулавливания необходимо разделять электрофильтр на несколько электрических полей, перпендикулярно направлению газового потока. Каждое электрическое поле следует снабжать отдельным преобразователем напряжения с собственным управлением, чтобы учитывать изменяющиеся в направлении газового потока свойства пыли: размер ее частиц и концентрацию.

Конструкция осаждающих и распыляющих электродов согласована таким образом, что возникает электрическое поле с оптимальной распыляющей плотностью тока. Осаждающий и распыляющий электроды должны ввиду их необходимой механической очистки отличаться хорошими вибрационными свойствами. Осаждающие электроды профилированы таким образом, что обеспечивается хорошее осаждение пыли в карманах-уловителях.

Распыляющие и осаждающие электроды должны иметь высокую степень гладкости поверхности, чтобы достичь высокого значения предела пробоя. Расстояние между пластинами в нормальном случае составляет от 150 до 400 мм. В последние годы проявилась тенденция к увеличенным расстояниям, так как оказалось, что скорость миграции почти линейно растет с увеличением расстояния между пластинами. В соответствии с этим появляется возможность эксплуатации электрофильтра при более высоком постоянном напряжении.

Чтобы еще больше расширить возможности использования, в качестве распыляющих электродов все чаще применяются так называемые неломающиеся стержневые электроды. На рис. 26 представлено графическое изображение электрического поля между распыляющим и осаждающим электродами.

Рис. 26 Графическое изображение электрического поля между распыляющим и осаждающим электродами

На рис. 27 представлено распределение ускорения после встряхивания расположенных в ряд осаждающих пластин.

Рис. 27 Типичная диаграмма ускорения осаждающих пластин

Следующей важной предпосылкой хорошего пылеулавливания в электрическом поле является хорошее распределение газа в приточном колпаке. Дополнительно вмонтированные распределительные стенки из перфорированного и/или профилированного листа обуславливают создание незначительного динамического напора, который и приводит к выравниванию газового потока.

При неблагоприятных характеристиках поступления газа в газораспределительном колпаке предпринимается моделирование процесса для оптимизации распределения газа и формы колпака.

Газораспределение может считаться хорошим, если отклонение скорости газового потока перед входом в первое электрическое поле составляет не более 20% от среднего ее значения.

Периодическое постукивание по стенкам газораспределителя, особенно в случае прилипания пыли, обеспечивает долговременное газораспределение.

3.4 Улучшение степени пылеулавливания на сухих электрофильтрах

На существующих сухих электрофильтрах в ограниченном объеме могут быть осуществлены улучшения степени пылеулавливания. Однако каждому из упомянутых ниже отдельных мероприятий должно предшествовать целенаправленное предварительное исследование.

Улучшение регулировки тока и напряжения путем:

- оптимизации управления высоковольтными агрегатами;

- повышения напряжения вплоть до предела пробоя;

- применения микропроцессоров для оптимизации нескольких высоковольтных агрегатов.

Улучшение очистки от пыли путем:

- использования оптимизированных встряхивателей;

- понижения частоты очистки.

Улучшение газораспределения путем:

- проведения модельных исследований;

- использования дополнительных газораспределительных стенок;

- дополнительного вмонтирования встряхивателя в газораспределителе;

- устранения байпасных потоков путем вмонтирования перегородок.

Улучшение выноса пыли путем:

- устранения течей в месте выноса пыли.

Кондиционирование неочищенного газа путем:

- повышения влажности газа с помощью соответствующего увлажнителя перед электрофильтром;

- повышения содержания трехокиси серы SO₃ с помощью ее кондиционирования.

Увеличение электрофильтра путем:

- создания одного или двух дополнительных электрических полей.

3.5 Тенденции развития сухих электрофильтров

Усовершенствование сухих электрофильтров постоянно форсируется. Можно выделить следующие тенденции развития:

Понижение содержания пыли в очищенном газе путем:

- дальнейшей оптимизации геометрии распыляющего и осаждающего электродов;

- оптимизации газораспределения;

- увеличения расстояния между пластинами вплоть до 800 мм для повышения скорости миграции;

- привлечения "интеллигентного" управления фильтрами (микропроцессоры и компьютеры) для оптимизации управления высоковольтными агрегатами на каждом отдельном электрическом поле, а также для оптимизации очистки в зависимости от колебаний нагрузки и связанных с этим изменений свойств пыли.

Применение в высокотемпературной области свыше 480 °С путем:

- использования устойчивых к высоким температурам материалов.

Применение в области высоких давлений свыше 20 бар путем:

- использования сосудов высокого давления и герметичных изоляторов. Понижение расхода энергии путем:

- подачи импульсного напряжения и, тем самым, уменьшения обратного распыления при получившемся избытке заряда;

- использования микропроцессоров и компьютеров для оптимизации и координации суммарного расхода энергии в зависимости от нагрузки и свойств пыли.

3.6 Мокрые электрофильтры

3.6.1 Принцип действия и область применения представлены на рис. 28.

Рис. 28 Принцип действия и область применения мокрого электрофильтра

1 - линия потока неочищенного газа

3.6.2 Механизмы пылеулавливания

На пылеулавливание в мокром электрофильтре оказывают влияние в основном те же физические величины, что и в случае сухих электрофильтров.

Так как в отличие от сухих электрофильтров температуры на входе являются, как правило, сравнительно низкими, то и эффект улавливания за счет ионной диффузии также невелик. Вместо этого мельчайшие частички при проходе через предвключенный увлажнитель связываются каплями жидкости, на которые в основном и воздействует ударная ионизация (полевой заряд).

В соответствии с этим степень пылеулавливания в мокром электрофильтре повышается за счет связывания частиц пыли каплями жидкости во время охлаждения газа. Капли жидкости вместе с заключенными в них мельчайшими частицами пыли хорошо осаждаются под воздействием электрического поля.

Осажденные частицы, капли жидкости и капли тумана образуют на осаждающем электроде пленку жидкости, которая под воздействием силы тяжести стекает вниз. Вместе с ней спускается вниз и поглощенная жидкостью пыль. Таким образом, нет необходимости в механическом встряхивающем устройстве для очистки осаждающих электродов. Вместо этого последние в случае сильно прилипающей пыли периодически опрыскиваются из распылительных сопел. В таких случаях вследствие пониженного предела пробоя придется уменьшать напряжение, что при эксплуатации одноступенчатых систем может приводить к уменьшению эффективности пылеулавливания. Это невыгодное для процесса пылеулавливания изменение напряжения может быть компенсировано в многоступенчатом процессе тем, что отдельные ступени промываются попеременно.

В конденсационном мокром электрофильтре, в котором трубчатые электроды снаружи дополнительно охлаждаются водой, вследствие осаждения влажного газа образуется пленка конденсата. В такой системе нет необходимости в дополнительном промывании, так что одноступенчатой конструкции вполне достаточно для поддержания степени пылеулавливания на уровне значений вплоть до 99,99 %.

3.7 Факторы влияния на степень пылеулавливания

Влияние удельного сопротивления пыли на степень пылеулавливания в случае мокрого электрофильтра практически не сказывается, так как частицы связываются в каплях жидкости или, соответственно, размещаются на их поверхности.

Благодаря необходимости ведения процесса при низких температурах с почти насыщенным или даже перенасыщенным газом конденсируются пары тяжелых металлов, которые отделяются вместе с частицами пыли.

Вследствие связывания пленкой жидкости плохо агломерирующаяся пыль уже не оказывает своего обычно негативного воздействия на процесс пылеулавливания.

3.8 Улучшение степени пылеулавливания на мокрых электрофильтрах

На существующих мокрых электрофильтрах в ограниченном объеме могут быть реализованы мероприятия по улучшению степени пылеулавливания. Однако каждому из перечисленных ниже отдельных мероприятий должно предшествовать целенаправленное предварительное исследование.

Оптимизация охлаждения/увлажнения отходящего газа путем:

- использования более эффективных систем распылительных сопел для улучшения связывания частиц пыли каплями жидкости, а также для повышения предела пробоя с помощью образования более мелких капель;

- повышения напряжения.

Улучшение газораспределения путем:

- использования дополнительных газонаправляющих аппаратов ниже пучка трубчатых осаждающих электродов.

Улучшение регулирования тока/напряжения путем:

- оптимизации управления высоковольтными агрегатами.

3.9 Тенденции развития мокрых электрофильтров

Усовершенствованию мокрых электрофильтров уделяется особое внимание в плане достижения выдающихся показателей эффективности пылеулавливания, в частности, для мельчайших пылей, а также способности улавливания конденсированных тяжелых металлов.

Можно выделить следующие тенденции:

- использование недорогих материалов, например, коррозионноустойчивых синтетических веществ;

- усовершенствование конденсационных мокрых электрофильтров для мокрой очистки дымовых газов с целью комбинирования пылеулавливания и газоочистки;

- усовершенствование улучшенных систем распылительных сопел для оптимизации связывания пыли каплями жидкости.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8