Очистка газов в электрофильтрах

В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил.

Основными элементами электрофильтра являются коронирующий и осадительный электроды. Первый электрод в простейшем виде представляет собой проволоку, натянутую в трубке или между пластинами, второй - представляет собой поверхность трубки или пластины, окружающей коронирующий электрод (рисунок).

На коронирующие электроды подается постоянный ток высокого напряжения 30…60 кВ. Коронирующий электрод обычно имеет отрицательную полярность, осадительный электрод заземлен. Это объясняется тем, что корона при такой полярности более устойчива, подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных. Последнее обстоятельство связано с ускорением зарядки пылевых частиц.

а - электрофильтр с трубчатыми электродами; б - электрофильтр с пластинчатыми электродами;

1 - коронирующие электроды; 2 - осадительные электроды.

Рисунок - Конструктивная схема электродов.

В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц (коронирующий электрод). Ионы абсорбируются на поверхности пылинок, а затем под действием электрического поля они перемещаются и осаждаются к осадительным электродам. Зарядка частиц в поле коронного разряда происходит по двум механизмам: воздействием электрического поля (частицы бомбардируются ионами, движущимися в направлении силовых линий поля) и диффузией ионов. Первый механизм преобладает при размерах частиц более 0,5 мкм, второй — менее 0,2 мкм. Для частиц диаметром 0,2—0,5 мкм эффективны оба механизма.

Максимальная величина заряда частиц размером более 0,5 мкм пропорциональна квадрату диаметра частиц, а частиц размером меньше 0,2 мкм - диаметру частицы.

Преимущества электрического пылеулавливания:

возможность работы при высоких температурах до 425°С;
работа установки в среде перенасыщенной влагой;
возможность работы электрофильтра в агрессивных средах;
возможность продолжительной работы установки за пределами технологических параметров, предусмотренными картой эксплуатации;
низкое гидравлическое сопротивление установки ~200 Па;
низкие эксплуатационные расходы;
простота в обслуживании;
высокая надежность узлов и механизмов.

Величину заряда q (кА), приобретаемого проводимой частицей сферической формы под воздействием электрического поля, рассчитывают по формуле:

где - диэлектрическая проницаемость ( = Ф/м);

Е - напряженность электрического поля коронного разряда, В/м.

Величину заряда, приобретаемого непроводимой частицей, определяют по формуле:

(11)

где — относительная диэлектрическая проницаемость частицы.

1 - осадительный электрод; 2 - коронирующий электрод: 3 - рама; 4 - встряхивающее устройство; 5 - изолятор.

Рисунок 5 - Трубчатый электрофильтр

Таким образом, электроочистка включает процессы образования ионов, зарядки пылевых частиц, транспортирования их к осадительным электродам, периодическое разрушение слоя накопившейся на электродах пыли и сброс ее в пылесборные бункеры.

По конструктивным признакам электрофильтры различают

- по направлению хода газов - на вертикальные и горизонтальные;

- по форме осадительных электродов - с пластинчатыми, С-образными, трубчатыми и шестигранными электродами; по форме коронируюших электродов - с игольчатыми, круглого или штыкового сечения;

- по числу последовательно расположенных электрических полей - на одно- и многопольные;

- по расположению зон зарядки и осаждения на одно- и двухзонные;

- по числу параллельно работающих секций - на одно- и многосекционные.

Наиболее распространены электрофильтры с пластинчатыми и трубчатыми электродами. В пластинчатых электрофильтрах между осадительными пластинчатыми электродами натянуты проволочные коронирующие. В трубчатых электрофильтрах. осадительные электроды представляют собой цилиндры (трубки), внутри которых по оси расположены коронирующие электроды.

Схема трубчатого электрофильтра представлена на рисунке. Запыленный газ движется по вертикальным трубам диаметром 200—250 мм. Пыль оседает на внутренней поверхности труб. При помощи встряхивающего устройства ее удаляют в бункер.

Электрофильтры очищают большие объемы газов от пыли с частицами размером от 0,01 до 100 мкм при температуре газов до 400 – 450 °С. Гидравлическое сопротивление их достигает 150 Па. Затраты электроэнергии составляют 0,36 - 1,8 МДж на 1000 м³ газа.

Эффективность работы электрофильтров зависит от свойств пыли и газа, скорости и равномерности распределения запыленного потока в сечении аппаратов и т. д. Чем выше напряженность поля и меньше скорость газа в аппарате, тем лучше улавливается пыль.

При высоких температурах газа понижается электрическая прочность межэлектродного пространства, что приводит к ухудшению улавливания пыли. С повышением температуры газов возрастает их вязкость и объем, а следовательно, увеличивается скорость потока в электрофильтре, что снижает степень обеспыливания.

Для нормальной работы электрофильтров необходимо обеспечить чистоту осадительных и коронирующих электродов. Отложения загрязнений на коронирующем электроде способствуют повышению начального напряжения коронирования, но это не всегда возможно. Если пыль имеет большое электрическое сопротивление, то слой на электроде действует как изолятор и коронный разряд прекращается.

Уловленную пыль удаляют с помощью промывки водой. Расход воды 0,5 м³ на 1 м³ входного сечения фильтра, 0,08 м³ на 1000 м³ очищаемого воздуха, при давлении воды 300 кПа. Продолжительность промывки 3 - 5 мин. Промывка обычно производится раз в 1 - 2 мес., а при отсутствии противоуносного фильтра - 1 раз в неделю. Полная очистка ячеек фильтра производится 1 - 2 раз в год.