Электрофильтр

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР 

— устройство, в  к-ром очистка газов от аэрозольных, твердых или жидких частиц происходит под действием электрич. сил. В  результате действия электрич. поля заряж. частицы выводятся из очищаемого газового потока и осаждаются на электродах. Зарядка частиц происходит .в поле коронного раз-рада. Электрофильтр представляет собой корпус пря-молин. или цилиндрич. формы, внутри к-рого смонтированы осадит, и ко-ронирующие электроды разл. конструкции (в зависимости от назначения и области применения электрофильтров, а также от специфики улавливаемых частиц). Коронирующис электроды подключены к высоковольтному источнику питания вы-прямл. током напряжением 50—60 кВ. Э., в к-рых улавливаемые твердые частицы удаляются с электродов встряхиванием, наз. сухими, а те, в к-рых осаж. частицы смываются с электродов жидкостью или улавливаются жидкие частицы (туман, брызги), — мокрыми, 

По числу электрич. полей, через к-рые очищ. газ последоват. проходит, Э. подразделяют на однопольные  и многопольные. Иногда электрофильтры разбивают на паралл. по ходу газа камеры — секции. По этому признаку они могут быть одно- и многосекционными. Очищаемый в Э. газ проходит активную зону в вертик. или горизонт, направлениях, поэтому Э. бывают вертик. или горизонт.  

По типу осадит. электродов Э. делят на пластинчатые и трубчатые. Осн. конструкт, типы электрофильтров — горизонтальный, пластинчатый и вертикальный трубчатый. Электрофильтры названных типов может использоваться как мокрый или сухой улавливатель аэрозольных частиц. 

Элеткрофильтры предназначены для высокоэффект.очистки газов от твердых и туманооб- разных примесей, выделяющихся при тех-нологич. процессах (сушка, обжиг, агломерация, сжигание топлива и т.д.). Э. находят все более широкое применение для очистки воздуха в системах аспирации. Электрофильтры очищают газы от пыли с частицами размером 0,01—100 мкм при tT < 400—450°С. Сопротивление их достигает 150 Па. Затраты электроэнергии составляют 0,36— 1,8 МДж на 1000 м газа. 

Эффективность работы Э. зависит от свойств частиц и газа, скорости и равномерности распределения очищаемого потока в сечении фильтров и т.д.  

Чем выше напряженность  поля и меньше скорость газа, тем  лучше улавливаются частицы. 

ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ 

Хорошие результаты в отношении обеспыливания отходящих  газов достигаются при установке электрофильтров, к. п. д. которых достигает 90%. 

Отходящие газы проводят по трубе, в центре которой  помещен провод так называемого  коронирующего электрода, присоединенного  к отрицательному полюсу источника  постоянного тока. Сама труба присоединяется к положительному полюсу. Напряжение постоянного тока принимается весьма высоким — до 90 000 в. Отходящие газы, проходя около электродов, пронизываются электрическим полем. Пылинки золы приобретают свойства заряженного тела. Пылинки, заряженные положительно, направляются к коронирующему электроду, заряженные отрицательно, каковых большинство, направляются к поверхности цилиндра. Зола постепенно нарастает слоем на электродах, хотя часть ее и осыпается под действием силы тяжести. Слой золы ухудшает эффективность работы электрофильтра, поэтому последний необходимо систематически встряхивать. Хорошее обеспыливание достигается при пониженных скоростях движущегося газа, доходящих до 1—1,5 м/сек, что вызывает увеличение габаритов всего устройства. 
 

6. ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ  СОХРАНЯЮТ ЛИДЕРСТВО  

Практически электрофильтры работают во всех отраслях промышленности, но есть такие технологические процессы, в которых они незаменимы.  

Энергетика: Блоки  тепловых электростанций 150-800 мВт. Малые  котельные. Мусоросжигающие заводы. Обработка угля, мельницы, сушилки бурого и каменного угля.  

Промышленность  строительных материалов: Цементная  промышленность – сушильные установки, цементные мельницы, обжиг и помол  клинкера при мокром и сухом способе  производства. Выбросы от силосов и узлы погрузки. Известковые и гипсовые заводы – сушильные установки извести и гипса. Предприятия по производству стеновых материалов. Производство стекла, керамики, каолина, талька, графита.  

Черная металлургия: Агломерационные фабрики – агломерационные ленты, барабанные и чашечные охладители агломерата, обжиговые печи, узлы пересыпки, транспортировки, сортировки агломерата, а также руды, кокса, известняка и др., зоны сжигания и охлаждения. Доменные цехи. Сталеплавильные цехи. Мартены. Конверторы. Электропечи. Печи шахтные. Печи отражательные. Коксохимические цехи. Производство огнеупоров. Прокатное, ферросплавное и др. производства.  

Цветная металлургия: Свинцовые, цинковые, медеплавильные, никелевые, оловянные, алюминиевые, сурмяные, ртутные заводы. Производство германия, индия, селена, молибдена, вольфрама, ниобия, титана, циркония, магния. Очистка газов при производстве титанового и редкоземельного сырья. Плавильные, отражательные, шахтные, обжиговые печи, печи спекания, кальцинации и др. Порошковая металлургия. Производство электродов. Очистка вентиляционных газов.  

Химическая промышленность: Концентраторы серной кислоты. Печи обжига пылевидного колчедана. Механические печи обжига колчедана. Печи обжига колчедана  в кипящем слое. Печи сажевые и сажевые электрофильтры. Карбидные электрические печи. Сушильные установки хлористого кальция, руд на установках кальцинации и др. Производство серной кислоты, минеральных удобрений, моющих средств.  

Нефтехимическая промышленность. Производство технического углерода, катализаторов, резинотехнических изделий, желтого фосфора, лакокрасочных материалов.  

По назначению электрофильтры делятся на аппараты общепромышленного и специального назначения. К электрофильтрам специального назначения для химической, нефтехимической и горнодобывающей промышленности относятся:  

Высокотемпературные электрофильтры. Электрофильтры для  очистки газов от рудотермических  печей для производства желтого  фосфора. Электрофильтры для улавливания  угольной пыли. Электрофильтры для улавливания пыли и смолы газогенераторных газов. Электрофильтры для очистки газов от смолы, масляных туманов. Электрофильтры для улавливания туманов серной кислоты. Электрофильтры, применяемые в производстве технического углерода и для улавливания катализаторной пыли. Электрофильтры для улавливания туманов фосфорной кислоты.  

К специальным  электрофильтрам для металлургической промышленности относятся высокотемпературные  электрофильтры, а также:  

Электрофильтры  для очистки газов от смолы, масляных туманов и пыли. Электрофильтры для очистки газов от пыли и смолы. Электрофильтры для улавливания туманов серной кислоты.  

Принцип очистки  газов в электрофильтре универсален. В нем могут улавливаться любые  твердые или жидкие частицы, так  как все они способны иметь электрический заряд и, следовательно, должны осаждаться в электрическом поле. Однако универсальность принципа действия электрофильтров не удается распространить на их конструкции. В разных условиях требуются различные конструкции электрофильтров.  

С этой задачей  столкнулись сотрудники лаборатории  электрических методов очистки  газов СФ НИИОГАЗ, когда возникла необходимость создать электрофильтр  для улавливания твердых и  жидких частиц, содержащихся в отработанных газах (ОГ) дизелей. Каких-либо литературных данных по этой проблеме обнаружить не удалось. Специалисты СФ НИИОГАЗ были первыми, кто взялся за решение этой задачи.  

Основным направлением снижения токсичности отработанных газов дизелей считается оптимизация  процесса сжигания топлива непосредственно в цилиндрах. Однако таким путем не удается снизить вредные выбросы из дизелей до требуемых норм. Кроме того, для дизелей, находящихся в эксплуатации, и для устаревших двигателей этот способ снижения токсичности ОГ вообще невозможен. Поэтому решение проблемы дальнейшего снижения токсичности ОГ за пределами камеры сгорания является актуальным.  

В течение длительного  времени различными специалистами  высказывались отрицательные суждения по поводу возможности применения электрофильтров  для обработки ОГ дизелей ввиду того, что ими улавливаются не только твердые, но и жидкие частицы, и их слой на электродах будет липким.  

Следует отметить, что сажа, содержащая в чистом виде 94–97 % углерода 0,5–3 % (мас.) водорода, не токсична, однако она хорошо адсорбирует канцерогенные углеводороды ОГ, и поэтому на практике рассматривается как высокотоксичное вещество.  

ЭГАВ 
 

Для решения  поставленной задачи был изготовлен экспериментальный электрофильтр, который установили в филиале  научно-исследовательского института токсичности двигателей (НИИТД, г. Москва) после дизеля мощностью 300 л.с. Первые же опыты показали, что сажа улавливается хорошо, однако отряхивать ее от электродов обычными методами было невозможно, при ударах бойка сажа оставалась на электроде. Но обнаружилось, что даже слабая струя воздуха легко удаляет (сдувает) сажу с электродов. Этот факт был использован при разработке устройства регенерации новых электрофильтров.  

На основании  данных, полученных при исследовании работы экспериментального электрофильтра, был выполнен расчет параметров электрофильтра для Управления спецпрограмм Президента РФ. Разработка первого аппарата проводилась сотрудниками СФ НИИОГАЗ, здесь же – в экспериментально-механическом цехе – он был изготовлен и отправлен заказчику.  

Во время сдачи  электрофильтра один из членов приемной комиссии, заглянув в электрофильтр, выразил сомнение, что «эта дыра может что-то уловить». Однако после  испытаний электрофильтра и сдачи  его межведомственной комиссии было установлено, что разработанный СФ НИИОГАЗ электрофильтр специальной конструкции обеспечил эффективность очистки по взвешенным частицам (сажа, пыль, микрокапли топлива) не менее 98–99 %. Это результат, с которым не могут конкурировать каталитические, термокаталитические и жидкостные нейтрализаторы, механические фильтры, сухие и мокрые центробежные аппараты, пенные и циклонно-пенные аппараты, ротоклоны, барботажные аппараты и т.д.  

Кроме того, при  испытаниях электрофильтра, созданного СФ НИИОГАЗ, было установлено снижение окиси углерода на 30–40 %, диоксидов азота и серы и суммарных углеводородов на 70–80 %.  

В 1985 г. были разработаны  и поставлены в головной институт НИИТД (г. Владимир) два электрофильтра для очистки ОГ стендов испытания  дизелей.  

Анализ работы спецэлектрофильтров, разработанных СФ НИИОГАЗ, позволил сделать вывод о целесообразности их применения для очистки ОГ не только находящихся в эксплуатации, но и новых дизелей.  

В приведенном  ниже списке в алфавитном порядке  указаны действующие электрофильтры, в разработке которых также принимали участие специалисты СФ НИИОГАЗ. Эти аппараты мы относим к электрофильтрам третьего поколения…  

Электрофильтр типа БВК – вертикальный, трубчатый, однопольный, в цилиндрическом корпусе. Предназначен для улавливания кислотного тумана из хвостовых газов башенных систем сернокислотного производства. Рассчитан на избыточное давление 500 Па и температуру до 40° С. Осадительные электроды – стальные трубы с внутренним диаметром 260 мм. Коронирующие электроды системы БВК (без влияния кромок) выполнены из жестких элементов с продольными коронирующими ребрами. Элементы не выступают за нижний обрез осадительных электродов и закреплены только в верхней раме. Нижний конец каждого осадительного электрода снабжен кольцевым желобом для сбора и отвода осажденной кислоты во избежание вторичного уноса капель при срыве их с нижней кромки электрода. В верхней части аппарата, над активной зоной, расположен коллектор с форсунками для периодической промывки электродов крепкой серной кислотой. Изоляторы системы коронирующих электродов выполнены с применением фторопластовых труб. Корпус стальной, с кислотоупорной футеровкой.        

Электрофильтр типа ГМЦ – горизонтальный, пластинчатый, двухпольный, в цилиндрическом корпусе  с полушаровыми днищами. Предназначен для очистки от сажи газов в производстве ацетилена методом термоокислительного пиролиза. Осадительные электроды плоские из стальных листов толщиной 3 мм, закрепленных в рамках из полосовой стали. Система коронирующих электродов рамная, с ножевыми электродами. Электрофильтр снабжен двумя системами промывки: непрерывной и периодической. Непрерывная промывка включает в себя форсунки тонкого распыла, расположенные над активной зоной, а также перед первым полем в газовом потоке. Периодическая промывка осуществляется из цельнокефальных форсунок, размещенных над каждым полем и в межпольных промежутках. В систему периодической промывки подается вода из оборотного цикла водоснабжения, причем каждое поле промывается отдельно и в момент периодической промывки напряжение на него не подается. Узел проходного изолятора выполнен с применением фторопластовой трубы диаметром 200 мм и размещен в обогреваемой коробке.