Процесс осаждения частиц под действием электрического тока

Все мокрые электрофильтры, нашедшие применение в промышленности, имеют вертикальную компоновку. Сухие аппараты могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Преимущественное применение среди сухих электрофильтров имеют аппараты с горизонтальным ходом газа - горизонтальные многопольные аппараты, в которых очищаемый газ проходит последовательно через несколько электрических полей.

В зависимости от формы осадительных электродов известны электрофильтры трубчатые и пластинчатые (рис. 3). Трубчатые электрофильтры состоят из большого числа элементов, имеющих круглое или сотообразное сечение. По оси трубчатого элемента расположен коронирующий электрод. В пластинчатом электрофильтре имеется большое количество параллельных пластин. Между ними находятся натянутые коронирующие электроды.

Формы осадительных и коронирующих электродов могут быть самыми разнообразными. Коронирующие электроды могут набираться из тонких круглых или толстых шестигранных стержней, стальных пилообразных полос, профилированных лент с игольчатой выштамповкой. Иногда применяются и другие формы. Осадительные электроды сухих фильтров выполняют в виде профилированных пластин, желобов, реже - коробок с круглыми или сложными вырезами для лучшего удержания осажденной пыли от вторичного уноса. В мокрых электрофильтрах проблема вторичного уноса несущественна, поэтому электроды выполняют в виде наборов прутков и гладких пластин, что позволяет легко смывать осадок.

Электроды сухих фильтров встряхивают соударением или при помощи специальных ударно-молотковых механизмов. Соударения применяют в основном для встряхивания коробчатых электродов. Остальные типы коронирующих и осадительных электродов встряхивают ударами вращающихся молотковых механизмов по наковальням, прикрепленным к этим электродам.

Промывка электродов в мокрых электрофильтрах может производиться периодически или непрерывно. Для периодической промывки подают большое количество воды или другой промывной жидкости на электроды (в активную зону) при отключенном напряжении. На время промывки секции подачу газа прекращают.

Переток неочищенного газа мимо активной зоны даже в небольшом количестве может заметно ухудшить степень очистки. В горизонтальных фильтрах неактивные зоны расположены над и под электродной системой, а также в промежутках между крайними осадительными электродами и корпусом. В вертикальных пластинчатых фильтрах неактивны промежутки между осадительными электродами и корпусом. В вертикальных трубчатых аппаратах неактивные зоны можно устранить полностью. В пластинчатых конструкциях зазоры необходимы для встряхивания электродов и соблюдения пробойных промежутков. Поэтому в таких электрофильтрах предусматривают клапаны (щитки), создающие лабиринтное уплотнение и снижающие перетоки газа.

Скорость очищаемого газа в активной зоне является одной из основных характеристик электрофильтра. Наибольшую величину электрического заряда частицы размером до 1 мкм получают за время нахождения в электрическом поле около 1 секунды. Скорость принимают в зависимости от конструкции электрофильтра. Так, в сухих электрофильтрах ее значение находится обычно в пределах 0,8…1,7 м/с. Должно быть обеспечено равномерное распределение скорости очищаемого газа по сечению аппарата. Для выравнивания скоростного поля в электрофильтре устанавливают решетки, направляющие лопатки, перфорированные пластины.

Широкое распространение в промышленности поручили электрофильтры типа УГ, ЭГА и др. Эти аппараты применяют на тепловых электростанциях, в черной и цветной металлургии, химической промышленности, на предприятиях строительных материалов. 
        Для промышленной газоочистки из аппаратов отечественного производства могут быть рекомендованы электрофильтры общего назначения типов ЭГА, ЭГТ (горизонтальные сухие), УВ, ЭВВ (вертикальные сухие), а также ряд специализированных типов электрофильтров. 
         Электрофильтры серии ЭГА предназначены для обеспыливания неагрессивных невзрывоопасных газовых выбросов с температурой до 330°С. Корпуса аппаратов стальные, имеют прямоугольную форму. Корпус аппарата стальной теплоизолированный, имеет прямоугольную форму и рассчитан на разрежение до 4 кПа, в аппарате имеется 3 электрических поля, расположенных последовательно по ходу газа. Осадительные электроды представляют собой плоские полотна, набранные из прутков, а коронирующие - проволочные (диаметр проволоки 2,2 мм), натянутые при помощи грузов между осадительными. Длина одного активного поля 2,5 м, ширина 5,97 м (ширина корпуса 6,0 м), высота 7,74 м, расстояние между соседними осадительными электродами 260 мм. Уловленная пыль удаляется с электродов механическим встряхиванием посредством ударов молотков по наковальням осадительных и рамам подвеса коронирующих электродов.  
 
        Электрофильтры серии ЭГТ (рис. 4) предназначены для очистки неагрессивных, невзрывоопасных газов с температурой до 450°С. Их основное отличие от аппаратов предыдущих серий заключается в конструкции осадительных электродов, которые аналогичны применяемым в электрофильтрах серии ЭГА. Высота коронирующих электродов 8040 мм. Корпус аппарата рассчитан на разрежение до 4 кПа. Маркировка электрофильтров серии ЭГТ означает: электрофильтр горизонтальный высокотемпературный; первое число после букв указывает номер (габарит) типоразмерного ряда; второе - количество полей, третье - длину одного поля, м; четвертое - площадь активного сечения, м2.

Электрофильтры типа ЭГТ: Э - электрофильтр; Г - горизонтальный; Т высокотемпературный. 
 

 
 
Рис. 4. Электрофильтр типа ЭГТ:

1 - механизм встряхивания  осадительных электродов; 2 - корпус; 3 - осадительный электрод; 4 - изоляторная коробка; 5 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 6 - защитная коробка для подвода тока; 7 - коронирующий электрод; 8 – люк обслуживания. [1]

 Электрофильтры марки ЭГ2-2-4-37 СРК (рис. 5) предназначены для очистки газов содорегенерационных котлоагрегатов. Электрофильтры односекционные, с двумя последовательными по ходу газа электрическими полями. Коронирующие электроды представляют собой трубчатые рамы, в которых закреплены коронирующие элементы; осадительные электроды выполнены в виде плоских полотен, набранных из пластинчатых элементов специального профиля. Расстояние между соседними осадительными электродами 300 мм, высота электродов 7200 мм, ширина поля 6000 мм. [2] 
           Маркировка электрофильтра означает: электрофильтр горизонтальный; первое число обозначает номер типоразмера (габарит) осадительного электрода, второе - количество полей, третье - активную длину поля, м; четвертое - площадь активного сечения, м2. Гидравлическое сопротивление фильтра 200 Па, разрежение в электрофильтре 3000 Па, пропускная способность по газу при скорости 1 м/с - 37 м3/с, температура очищаемых газов 130...250°С, ориентировачная степень очистки газов содорегенерационных котлоагрегатов 98%.

 
                                    
 
Рис. 5. Электрофильтр ЭГ2 - 2 - 4 - 37 СРК: 1 - газораспределительная решетка; 2 - изоляторная коробка; 3 – защитная коробка для подвода тока; 4 - коронирующий электрод; 5 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 6 - осадительный электрод; 7 - корпус; 8 - скребковый конвейер; 9 - механизм встряхивания осадительных электродов; 10 - шнековый конвейер. [2]

  Электрофильтры типа УГМ (рис. 6) используются для обеспыливания неагрессивных и невзрывоопасных технологических газовых выбросов с температурой до 250°С. Аппараты односекционные, с двумя электрическими полями по ходу газов. Корпуса электрофильтров прямоугольные, теплоизолированные, рассчитаны на разрежение до 4 кПа. Осадительные электроды представляют собой плоские полотна, набранные из пластинчатых элементов специального профиля. Расстояние между соседними осадительными электродами 275 мм. Коронирующие электроды составлены из ленточно-игольчатых элементов, натянутых в трубчатых рамах. Высота электродов 3000 мм, ширина корпуса 1500 мм (УГМ-2-3,5) и 3000 мм (УГМ-2-7). Пыль с электродов удаляется механическим встряхиванием. Маркировка электрофильтров обозначает: унифицированный горизонтальный малогабаритный; первое число - количество полей, второе - площадь активного сечения, . [2]

 
                    
 
Рис. 6. Электрофильтры типа УГМ (исполнение корпуса - П): а - электрофильтр УГМ-2 - 3,5; б - электрофильтр УГМ-2 – 7; 1 -газораспределительная решетка; 2 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 3 - корпус; 4 - осадительный электрод; 5 – коронирующий электрод; 6 - люк обслуживания; 7 - механизм встряхивания осадительных электродов; 8 - защитная коробка для подвода тока. [2]

Вертикальные сухие электрофильтры типа УВ (рис. 7 и 8) могут применяться для обеспыливания неагрессивных и невзрывоопасных технологических газовых выбросов с температурой до 250°С. Электрофильтры однопольные, используются при низкой запыленности (до 30 г/м3), в пределах оптимальных значений удельного сопротивления пыли. В частности, они находят применение при очистке аспирационного воздуха электролизных цехов алюминиевых заводов.

Электрофильтры могут быть одно-, двух- или трехсекционными. Корпуса прямоугольные, теплоизолированные. Секции аппаратов разделены сплошными перегородками. Ширина секции аппаратов УВ 2×24 и УВ 3×24 составляет 6,1 м, остальных - 4,25 м. Движение газов в каждой секции организовано снизу вверх. Разрежение в аппарате до 3,5 кПа. Осадительные электроды выполнены в виде пластинчатых полотен. Расстояние между соседними осадительными электродами 275 мм. Коронирующие электроды представляют собой трубчатые рамы, в которых натянуты ленточно-зубчатые элементы. Активная длина поля (высота электродов) 7,5 м. Удаление пыли с электродов осуществляется встряхиванием. Маркировка электрофильтра означает: унифицированный вертикальный; первое число после букв - количество секций, второе – площадь активного сечения одной секции, .

    

 

Рис. 7. Электрофильтры типа УВ: 1 - люк обслуживания; 2 - газораспределитель; 3 – механизм встряхивания газораспределителя; 4 - механизм встряхивания осадительных электродов; 5 - корпус; 6 - коронирующий электрод; 7 – осадительный электрод; 8 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 9 - защитная коробка для подвода тока.[2] 
         Мокрые электрофильтры ЭВМ (рис. 8) предназначаются для улавливания туманов и капель серной кислоты с концентрацией (5...20) % об. В присутствии следов оксидов мышьяка, селена, соединений фтора. Электрофильтры выполняются вертикальными однопольными и односекционными. Корпус стальной цилиндрический, футеруется изнутри на месте монтажа кислотоупорными материалами.

 
 
           

 
Рис. 8. Мокрый электрофильтр типа ЭВМ: 1 - защитная коробка для подвода тока; 2 - люк обслуживания; 3 - изоляторная коробка; 4 - коронирующий электрод; 5 -осадительный электрод; 6 - корпус; 7 - футеровка корпуса; 8 - газораспределительная решетка. [3]

Осадительные электроды выполнены из полимерных токопроводящих пластин, имеющих повышенную теплопроводность. Коронирующие электроды изготавливают из освинцованного провода. Маркировка электрофильтра означает: электрофильтр вертикальный мокрый. 
            Степень улавливания диспергированного вещества при концентрации на входе от 3 до 5% в пересчете на 100%-ю серную кислоту и двухступенчатой очистке достигает 99,7%. Допускается работа электрофильтра под разрежением до 6 кПа. Температура очищаемого газа 20...45°С. При скорости газового потока 1 м/с пропускная способность составляет 6,8 м3/с, а сопротивление аппарата - около 100 Па. Площадь активного сечения 6,8 м2, площадь осаждения 218 м2. Активная длина поля (высота электродов) 3,5 м, диаметр аппарата 3,6 м.

Комбинированные аппараты типа ЭФ-РФ: ЭФ - электрофильтр; РФ -рукавный фильтр.

Предназначены для очистки от пыли невзрывоопасных технологических газов и аспирационного воздуха с температурой до 170° С, разрежением до 15 кПа (1500 кгс/м2).Применяются на предприятиях энергетической промышленности, черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов и в других отраслях. Они представляют собой последовательное включение горизонтального электрофильтра и рукавного фильтра в одном или в различных корпусах и могут использоваться для реконструкции действующих и строительства новых установок электрофильтров.

Комбинированные фильтры - это высокоэффективные аппараты и предназначены для очистки газа до остаточной запыленности до 20 мг/нм3. 
При улавливании высокоомной пыли, приводящей к образованию обратной короны в электрофильтре, не требуется кондиционирование газа. [4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

 Одним из наиболее совершенных способов очистки промышленных газов от пыли и туманов является электрическая очистка в электрофильтрах. 
     Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых и жидких частиц обусловлено их универсальностью и высокой степенью очистки газов при сравнительно низких энергозатратах. Эффективность установок электрической очистки газов достигает 99%, а в ряде случаев и 99,9%. Такие фильтры способны улавливать частицы различных размеров, в том числе и субмикронные, при концентрации частиц в газе до 50 г/м3 и выше. 
      Промышленные электрофильтры широко применяют в диапазоне температур до 400—450°С и более, а также в условиях воздействия коррозийных сред.

        Электрофильтры могут работать при разрежении и под давлением очищаемых газов. Они отличаются относительно низкими эксплуатационными затратами, однако капитальные затраты на сооружение электрофильтров довольно высоки, так как эти аппараты металлоемки и занимают большую площадь, а также снабжаются специальными агрегатами для электропитания. При этом с уменьшением производительности установок по газу удельные капитальные затраты сильно возрастают. 
     Преимущественной областью применения электрофильтров с точки зрения экономической целесообразности является очистка больших объемов газа. 
        К недостаткам электрофильтров наряду с их высокой стоимостью следует отнести высокую чувствительность процесса электрической очистки газов к отклонениям от заданного технологического режима, а также к механическим дефектам внутреннего оборудования.