 |
Принцип действия и области применения различных пылеулавливающих агрегатов
|
|
|
|
1 ВВЕДЕНИЕ
Для эффективного удаления пыли из отработанных газов существует множество пылеулавливающих систем, эпоха развития которых отчасти уже продолжается свыше 70 лет. Хотя различные методы пылеулавливания вряд ли изменились до настоящего времени, тем не менее достигнут существенный прогресс в плане достижимой степени пылеудаления и расширения границ температуры и давления.
По-прежнему пылеуловители разделяются по основным конструкционным типам:
- гравитационные пылеуловители,
- фильтрующие пылеуловители,
- электрические пылеуловители,
- мокрые пылеуловители,
специфические пределы применения которых представлены на рис. 1
Рис. 1 Сравнение систем пылеуловителей
| Общее наименование | Гравитационные пылеуловители | Фильтрующие пылеуловители | Электрические пылеуловители | Мокрые пылеуловители |
| краткое наименование конструкционного типа | гравитационный пылеуловитель циклон мультициклон | тканевый фильтр патронный фильтр | сухой электрический фильтр мокрый электрический фильтр | скруббер динамический статический |
| принцип пылеулавливания | сила инерции сила тяжести центробежная сила | действие газопроницаемых мембран | электрическая сила | связывание пыли жидкостью |
| эффект пылеулавливания | умеренный | очень высокая | высокий до очень высокого | средний до высокого |
| диапазон концентрации пыли на входе [г/Нм3] | 1-5000 | 0,1-5000 | 0,1-1000 (сух.) 0,1-50 (мокр.) | 0,1-50 |
| степень пылеулавливания [%] | 85-98 | 99,0-99,99 | 95-99,99 | 90-99 |
| диапазон температур [°С] | до 1300 | до 850 | до 480 (сух.) при газонасыщенности (мокр.) | при газонасыщенности |
| диапазон давлений [бар] | до 100 | до 50 | до 20 | до 20 |
Гравитационные пылеуловители отличаются лишь умеренным эффектом пылеулавливания и годятся только в качестве предварительных уловителей для следующих за ними этапов окончательной очистки. Благодаря своей простой конструкции они считаются наиболее дешевыми и неприхотливыми в обслуживании разделительными аппаратами.
|
|
|
Фильтрующие пылеуловители относятся к наиболее эффективным отделителям пыли, которые в состоянии улавливать тончайшую пыль в субмикронном диапазоне. Благодаря постоянному усовершенствованию новых фильтрующих сред из искусственных волокон и устойчивых к высоким температурам металлических и керамических материалов, и без того широкая область применения фильтрующих пылеуловителей в последние годы еще более расширилась.
Электрические пылеуловители пригодны для сухого и мокрого отделения пыли и на основе своей отделяющей функции в состоянии эффективно выделять из газовых потоков тончайшую пыль. Механическая конструкция электрических пылеуловителей делает их нечувствительными к воздействию температуры, так что они просты в обращении и тем самым не требуют больших затрат для необходимого технического обслуживания.
Мокрые пылеуловители сегодня используются преимущественным образом для комбинирования пылеулавливания и очистки газов. При этом газ и жидкость приводятся в интенсивный контакт, частицы пыли принимаются каплями промывной жидкости и совместно отделяются в последующей ступени очистки. С ростом распределения жидкости в газовом потоке повышается и степень пылеотделения. Мокрые пылеуловители нуждаются, как правило, в предварительном пылеуловителе, например, циклоне, чтобы уменьшить количество расходуемой жидкости. В случае высокой степени пылеулавливания необходимо считаться с относительно высоким расходом энергии. Необходимые затраты на техническое обслуживание, как правило, выше, чем для фильтрующих и электрических пылеуловителей, если отделяемая пыль должна поступать в виде сухого конечного продукта.
|
|
|
2 ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И СТЕПЕНЬ УЛАВЛИВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ
Не всякий пылеуловитель является подходящим для решения всех проблем пылеулавливания. Выбор наиболее подходящей системы пылеулавливания определяется желаемой степенью улавливания в сочетании с размерами частиц, свойствами, состоянием пыли - мокрая или сухая - и, не в последнюю очередь, стоимостью.
На рис. 2 представлен обзор степени фракционного пылеулавливания в различных пылеуловителях в диапазоне размеров частиц до 10 мкм.
Рис. 2 Степень фракционного пылеулавливания в различных пылеуловителях
1 - циклонный отделитель; 2 - фильтрующий отделитель; 3 - электрический отделитель (сухой); 4 - электрический отделитель (мокрый); 5 - скруббер Вентури;
Вследствие различий в принципе действия для отдельных систем получаются и различные степени пылеулавливания, на реализации которых мы остановимся подробно, и тем самым точнее устанавливаются пределы их специфического использования.
2.1 Гравитационные пылеуловители
2.1.1 Принцип действия и область применения представлены на рис. 3.
Рис. 3 Принцип действия и область применения гравитационного пылеуловителя
1 - линия газового потока; 2 - крупные частицы пыли; 3 - мелкие частицы пыли
| пылеотделение | за счет силы тяжести | |
| степень отделения | % | около 10 для часто < 30 мкм около 40 для частиц < 90 мкм |
| скорость газа | м/сек | 1-3 |
| потеря давления | даПа | <20 |
| диапазон температур | °С | до 1300 |
| диапазон давлений | бар | до 100 |
| использование | в качестве предварительного уловителя |
2.2 Циклонные пылеуловители
2.2.1 Принцип действия и область применения представлены на рис. 4.
Рис. 4 Принцип действия и область применения циклонного пылеуловителя
1 - линия потока неочищенного газа и потоки пыли; 2 - линия потока чистого газа; 3 - отделенные частицы пыли
| пылеотделение | за счет центробежной силы | |
| степень отделения | % | 85-98 |
| скорость газа | м/сек | 15-25 |
| потеря давления | даПа | 60-150 |
| диапазон температур | °С | до 1300 |
| диапазон давлений | бар | до 100 |
| использование | в качестве предварительного уловителя |
|
|
|
2.2.2 Определяющей для степени пылеулавливания является селективность, с которой работает циклонный пылеуловитель. Чем выше селективность, тем больше степень пылеулавливания, что видно из рис. 5.
Рис.5 Степень отделения в циклоне в зависимости от размеров частиц
Дополнительное воздействие на степень пылеулавливания оказывает потеря давления, что видно из рис. 6.
Рис. 6 Степень пылеулавливания в циклоне - 1 и потеря давления – 2
Из рисунка следует, что степень пылеулавливания при слишком высокой потере давления снова падает. Кроме того, становится заметным, что она уменьшается также в режиме частичной нагрузки при уменьшенном объемном потоке или, соответственно, уменьшенной скорости газа. Таким образом, циклонные отделители в режиме частичной нагрузки характеризуются плохим эффектом пылеулавливания.
Повышения степени пылеулавливания можно достичь путем увеличения центробежной силы, чему способствует уменьшение диаметра циклона. Поэтому при постоянном объемном потоке необходимо использовать большое количество параллельно подключенных циклонов.
На рис. 7 представлены 3 кривые фракционного пылеулавливания, описывающие этот процесс для циклонов с различным диаметром при постоянных характеристиках неочищенного газа на входе.
Рис. 7 Степень фракционного пылеулавливания для 3 диаметров циклона
1 - циклон с большим диаметром < 2.000 мм
2 - циклон со средним диаметром < 1.200 мм
3 - циклон с маленьким диаметром < 200 мм
Дальнейшие улучшения могут быть достигнуты в определенных границах с помощью так называемых специальных конструкционных типов, но из-за высоких потерь давления приводят, как правило, к повышенному расходу энергии.
2.2.3 Улучшение степени пылеулавливания в циклонных пылеуловителях
Улучшения степени пылеулавливания можно достичь с помощью:
Увеличения центробежной силы, воздействующей на частицы пыли, путем:
- уменьшения геометрии циклонов,
|
|
|
- распределения газового потока на несколько параллельно подключенных отдельных циклонов,
- уменьшения сечения на входе,
- уменьшения сечения погружной трубы.
Улучшения выноса пыли путем:
- устранения утечек в месте выхода пыли,
- отсасывания частичного потока в месте выхода пыли
Дополнительного подключения второго циклона, однако это рекомендуется только при сильной запыленности неочищенного газа.
2.3 Фильтрующее пылеуловители
2.3.1 Принцип действия и область применения представлены на рис. 8.
Рис. 8 Принцип действия и область применения фильтрующего пылеуловителя
1 - линия потока неочищенного газа
2 - предварительно отделенная пыль
3 - пыль, приставшая к рукаву фильтра
| пылеотделение | за счет газопроницаемой фильтрующей срезы | |
| степень отделения | % | 99,0 – 99,99 |
| скорость газа | м/сек | 0.5 - 5 (сквозь фильтрующую среду) |
| потеря давления | даПа | 50-200 |
| диапазон температур | °С | до 350 |
| диапазон давлений | бар | до 50 |
| использование | в качестве окончательного пылеуловителя |
2.3.2 Механизмы пылеулавливания
С помощью фильтрующих пылеуловителей (тканевые фильтры) достигается, как правило, очень высокая степень пылеулавливания, влияние на которую оказывают три различных физических параметра. Этими параметрами являются:
- Динамические силы в форме силы тяжести и силы инерции при обтекании отдельных волокон фильтра для частиц пыли > 1 мкм.
- Ударные силы, воздействующие вследствие броуновского молекулярного движения на частицы пыли размером < 0,1 мкм и, таким образом, осуществляющие движение к волокнам фильтра.
- Электростатические силы, действующие через частицы пыли и/или через электрический заряд волокна фильтра.
Эти три эффекта пылеулавливания действуют, накладываясь в большей или меньшей степени друг на друга, в зависимости от размеров частиц и скорости газового потока.
Адгезионные силы, которые отдельные частицы пыли проявляют при взаимодействии друг с другом, увеличиваются с ростом размеров частиц и уменьшаются с повышением скорости потока.
Таким образом, при определении параметров фильтрующих пылеуловителей необходимо особое внимание уделять соответствующим свойствам пыли, так как они в значительной мере оказывают влияние на степень пылеулавливания.
2.3.3 Влияние различных факторов на пылеулавливание
Последующие рисунки иллюстрируют влияние различных факторов на пылеулавливание.
2.3.4 Скорость потока
Взаимосвязь скорости газового потока и степени пылеулавливания пли, соответственно, содержания пыли в очищенном газе представлена па рис. 9.
|
|
|
Рис. 9 Взаимосвязь нагрузки фильтра (скорости газового потока) и содержания пыли в очищенном газе
С ростом скорости пропускания газа через фильтрующую среду содержание пыли в очищенном газе повышается.
2.3.5 Содержание пыли в неочищенном газе
Взаимосвязь содержания пыли в неочищенном газе и степени пылеулавливания или, соответственно, содержания пыли в очищенном газе представлена на рис. 10.
Рис. 10 Взаимосвязь содержания пыли в неочищенном и очищенном газе при слабо агломерирующейся пыли
С ростом содержания пыли в неочищенном газе повышается и ее содержание в очищенном газе. В случае сильно агломерирующейся пыли необходимо принимать во внимание незначительное увеличение содержания пыли в очищенном газе.
2.3.6 Потеря давления
Уровень потери давления оказывает сильное влияние на степень пылеулавливания только в случае слабо агломерирующейся пыли, как это представлено на рис. 11.
Рис. 11 Взаимосвязь потери давления и содержания пыли в очищенном газе
На величину потери давления оказывает влияние величина фильтрующей поверхности, т.е. и скорость пропускания газа через фильтр, а также размер частиц пыли.
С ростом потери давления в фильтрующей среде повышается содержание пыли в очищенном газе.
Уровень содержания пыли в неочищенном газе оказывает влияние на потерю давления, как это представлено на рис. 12.
Рис. 12 Зависимость потери давления от содержания пыли в неочищенном газе
2.3.7 Нагрузка па фильтрующую поверхность
Предыдущие иллюстрации (рисунки 9-12) четко показывают, что степень пылеулавливания находится в непосредственной связи со скоростью потока через фильтрующую среду.
Поскольку на размеры частиц пыли и ее свойства в большинстве случаев нельзя оказать положительного влияния, то желаемая степень пылеулавливания и, соответственно, содержание пыли в очищенном газе определяются преимущественным образом размерами фильтра. Чем большей выбирается активная поверхность фильтра, тем ниже в конечном счете оказываются ожидаемые показатели содержания пыли в очищенном газе и потери давления, как это представлено на рис. 13.
Рис. 13 Взаимосвязь удельной нагрузки на поверхность фильтра и потери давления для хорошо и плохо агломерирующейся пыли
(1) - хорошо агломерирующаяся пыль
(2) - плохо агломерирующаяся пыль
2.3.8 Очистка фильтрующих элементов
В отличие от камерной очистки обратным промыванием, фильтрующие элементы при очистке сжатым воздухом последовательно очищаются в процессе эксплуатации фильтров. Отключение отдельных фильтрующих камер уже не является необходимым, как это представлено на рис. 14.
Рисунок 14 Схематическое изображение очистки сжатым воздухом
Благодаря малой доле очищаемой поверхности фильтра по сравнению с его суммарной площадью, незначительными оказываются в результате и колебания дифференциального давления, что обеспечивает практическое постоянство газового потока в месте его откачивания, как это представлено на рис. 15.
Рис. 15 Колебания дифференциального давления на фильтре с очисткой сжатым воздухом
Сравнительно незначительные колебания дифференциального давления, которые обусловлены последовательной очисткой сжатым воздухом, позволяют добиться идеальной структуры состоящего из летучей пыли вспомогательного фильтрующего слоя на обращенной к воздушному потоку стороне фильтрующих элементов. Толщиной этого вспомогательного фильтрующего слоя можно управлять в известных пределах с помощью частоты очистки и мощности ее импульсов. Чем толще становится наносимый вспомогательный фильтрующий слой, тем более низкими ожидаются значения содержания пыли в очищенном газе. Однако толщина слоя не может быть как угодно большой, так как с ее ростом повышается и дифференциальное давление на фильтре. В конечном счете, толщина этого слоя определяется размером частиц отделяемой пыли. Чем тоньше пыль, тем более газонепроницаемым и тонким становится вспомогательный фильтрующий слой, чтобы фильтрующая установка могла еще работать при приемлемом дифференциальном давлении - от 50 до 180 даПа.
На рис. 16 представлены идеальное (1) и неидеальное (2) изменения дифференциального давления в фильтрующем пылеуловителе с очисткой фильтрующих элементов с помощью сжатого воздуха.
Рис. 16 Идеальное (1) и неидеальное (2) изменение дифференциального давления в фильтре с очисткой сжатым воздухом
Благодаря существенным преимуществам в отношении стабильности изменений дифференциального давления и низкого содержания пыли в очищенном газе, фильтрующие пылеуловители с очисткой сжатым воздухом применяются в возрастающей степени и хорошо оправдывают себя даже при улавливании летучей пыли на электростанциях и в мусоросжигательных установках.
2.3.9 Фильтрующие среды
В качестве фильтрующих сред широкое применение нашли нанесенные на тканевый носитель нетканые изделия из искусственных волокон, полученных иглопробивным способом. В последнее время применяются также фильтрующие среды с армирующим покрытием поверхности, которые преимущественным образом обуславливают чистое поверхностное фильтрование благодаря нанесенному вспомогательному фильтрующему слою. Выбор фильтрующих сред осуществляется в соответствии с их устойчивостью к воздействию температуры и химических реагентов. Для области температур выше 260 °С материалов из искусственных волокон уже недостаточно. Вместо них выбирают стекловолокно, металлические волокна и керамические массы.
На рис. 17 представлены наиболее часто используемые фильтрующие среды в порядке возрастания их температурной устойчивости.
Рис. 17 Фильтрующие среды: температурная устойчивость
| Фильтрующая среда | максимальная допустимая рабочая температура | |||
| материал | кратк. обозн. | исполн. | °С для сухого газа | °С для мокрого газа |
| полипропилен | РР | |||
| полиакрилонитрил | РАС | |||
| полиэфир | РЕ | |||
| полифенилсульфид | PPS | |||
| полиамид (ароматический) | N0 | |||
| полиимид (ароматический) | Р 84 | |||
| политетрафторэтилен | PTFE | |||
| стекловолокно | GL | |||
| металл (сплав никонель) | М | 2/3 | ||
| керамика | КЕ |
1 - в виде нетканого материала, полученного иглопробивным способом; 2 - в виде ткани; 3 - в воде спеченного нетканого материала (никонель); 4 - в виде пористой керамической массы
На рис. 18 представлена устойчивость наиболее часто используемых фильтрующих сред к воздействию химических реагентов.
Рис. 18 Фильтрующие среды: устойчивость к воздействию химических реагентов
| Фильтрующая среда | орган, кислота | минерал, кислота | щелочи | соли |
| полипропилен | х | о | о | x |
| полиакрилонитрил | x | о | о | x |
| полиэфир | о | о | о | x |
| полифенилсульфид | x | x | x | о |
| полиамид (ароматический) | о | - | о | о |
| полиимид (ароматический) | x | x | - | о |
| политетрафторэтилен | x | x | x | x |
| стекловолокно | x | о | о | о |
| металл (сплав никонель) | о | о | x | x |
| керамика | x | о | x | x |
х = устойчивый
о = условно устойчивый
- = неустойчивый
На рис. 19 представлена стоимость отдельных фильтрующих сред по отношению к полиэфирному нетканому материалу, полученному иглопробивным способом.
Рис. 19 Фильтрующие среды: сопоставление стоимости
| Фильтрующая среда | вес на единицу поверхности (г/м2) | воздухопроницаемость (л/дм2 ∙ мин.) | толщина материала (мм) | относительная стоимость (коэффиц.) |
| полипропилен | 2,5 | 1,3 | ||
| полиакрилонитрил | 2,4 | 1., | ||
| полиэфир | 2,2 | 1,0 | ||
| полифенилсульфид | 1,9 | 4,0 | ||
| полиамид (ароматический) | 2,4 | 3,2 | ||
| полиимид (ароматический) | 2,3 | 5,1 | ||
| политетрафторэтилен | 1,4 | |||
| стекловолокно | 0,5 | 3,0 | ||
| металл (сплав никонель) | 1,1 | |||
| керамика | 60-90 | 9-20 |
За основу сопоставления стоимости берется 1 м: полиэфирного нетканого материала, полученного иглопробивным способом (550 г/м2).
Комбинация двух различных материалов может принести преимущество в плане улучшения эффективности улавливания и продления срока службы, а также повлечь за собой снижение расходов. Так, например, наилучшим образом зарекомендовали себя фильтрующие среды с полученным иглопробивным способом нетканым материалом из полифенилсульфида, полиамида, политетрафторэтилена на ткани-носителе из растексаR, если сравнивать этот эффект с их некомбинированным использованием, где полученное иглопробивным способом нетканое полотно и ткань-носитель состояли из тех же материалов.
2.3.10 Комбинирование пылеулавливания и газоочистки в фильтрующих пылеуловителях
Фильтрующие пылеуловители превосходным образом подходят для комбинирования пылеулавливания и очистки отходящих газов, выделяющихся в процессах первичного и вторичного получения цветных металлов. Загрязненные НСl, HF, трехокисью серы SO3 и двуокисью серы SO2 отходящие газы пропускаются в фильтрующем пылеуловителе через вспомогательный фильтрующий слой, в котором они могут связываться с помощью подходящих сорбентов, дозировка которых осуществляется перед фильтром. HQ и HF можно, например, прекрасно отделять добавлением гидрата окиси кальция Са(ОН)2.
В процессе первичного получения алюминия с целью связывания HF широкое применение во всем мире нашла добавка оксида алюминия А12О3. В качестве собственно реактора здесь служит фильтрующий пылеуловитель, из которого продукты реакции выделяются сухим путем в виде фторидов алюминия и направляются в процесс плавления.
Множество других комбинированных методов пылеулавливания и газоочистки с помощью фильтрующих пылеуловителей находит применение в виде поточных реакторов для практически полного отделения тяжелых металлов, диоксинов, фуранов и других вредных веществ.
2.3.11 Тенденции развития фильтрующих пылеуловителей
Усовершенствование фильтрующих пылеуловителей постоянно форсируется. В настоящее время можно различать следующие тенденции:
Понижение содержания пыли в очищенном газе путем:
- использования лучших фильтрующих сред с еще более высокой пылеулавливающей способностью благодаря применению более тонких волокон и улучшенных поверхностей;
- оптимизации распределения неочищенного и очищенного газа в корпусе фильтра;
- привлечения микропроцессоров для осуществления очистки фильтрующих элементов в зависимости от нагрузки фильтра и особенностей пыли.
Понижение расхода энергии путем:
- использования "интеллигентного" управления фильтрами (микропроцессорное и компьютерное управление);
- понижения расхода промывного газа благодаря улучшению эффективности механизмов очистки.
Уменьшение потребности в пространстве путем:
- повышения удельной нагрузки на единицу поверхности фильтра;
- изменения геометрии и расположения фильтрующих элементов.
3 СУХИЕ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ
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
| пылеотделение | за счет электростатического заряда пыли | |
| степень отделения | % | 95 – 99,99 |
| скорость газа | м/сек | 0,5 – 2,0 |
| потеря давления | даПа | 15-30 |
| диапазон температур | °С | до 480 |
| диапазон давлений | бар | до 20 |
| использование | в качестве окончательного уловителя |
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 фор
|
|
|
