Электрофильтры. Классификация электрофильтров. Конструкции осадительных и коронирующих электродов
Классификация электрофильтров
Все электрофильтры по условиям зарядки и осаждения можно разделить на две основные группы: однозонные (зарядка и осаждение частиц происходят в одной конструктивной зоне) и двухзонные (в первой зоне происходит зарядка, во второй – осаждение частиц). Кроме этого существуют группы комбинированных аппаратов (например, циклон + электрофильтр, электрофильтр + фильтр, сочетания электрофильтров с мокрыми пылеуловителями и др.). Эти аппараты могут изготавливаться в одном или раздельных корпусах. Для очистки больших объемов газов применяются однозонные электрофильтры. По длине они, как правило, состоят из нескольких последовательно соединенных активных зон - полей, а при очистке очень больших объемов газа электрофильтры могут состоять из параллельно соединенных активных зон - секций. Однозонные электрофильтры по форме осадительных электродов можно классифицировать на два основных вида: пластинчатые и трубчатые. Подавляющее количество пластинчатых аппаратов – сухие, а мокрые – трубчатые. Однако известны пластинчатые мокрые и трубчатые сухие, но их количество ограничено. Пластинчатые электрофильтры разделяют по направлению движения газов в активной зоне на горизонтальные и вертикальные. Основное количество пластинчатых горизонтальных сухих электрофильтров – одноярусные. Эти аппараты имеют целый ряд разновидностей. Двухъярусные элек трофильтры позволяют получить увеличение активной зоны электрофильтра в стесненных условиях. Пластинчатые вертикальные электрофильтры преимущественно однопольные. Трубчатые мокрые электрофильтры подразделяются на аппараты для неагрессивных и агрессивных газов, также могут быть предназначены для холодных и горячих газов. В зависимости от требований к электрофильтрам и условий, в которых они эксплуатируются, они могут очень сильно отличаться по конструкции. Вариант классификации в зависимости от конструктивных и технологических условий представлен на рис. 1.
|
|
|
Рисунок – 1. Классификация электрофильтров по конструктивным и
технологическим признакам:
ОГ, ОГП - огарковый; СГ - сажевый; СПГ, ПГ - пылевой, генераторный; Ц - цементный; ЭГФ, ГПФ - фосфорный; ПГДС-ПГДН - пылевой горизонтальный (модификации); ЭГА-ЭГБВ - электрофильтр горизонтальный (модификации); УГТ, ЭГТ - высокотемпературный; ЭГМ - для двигателей внутреннего сгорания; ЭГД - двухъярусный; СПМ - для очистки от тумана серной кислоты; ДВП-ДВПН - дымовой вертикальный; ОВ - опытный вертикальный; УВВ, ЭВВ - вертикальный, взрывобезопасное исполнение; ЭВПр - для плазменной резки; М, ГМ - с шестигранными осадительными электродами; С - смоляной; СМС - содовый; ШМК - мокрый с шестигранными электродами кислотный; МТ - мокрый с трубчатыми осадительными электродами; ДМ - доменный мокрый; ЭВМТр - мокрый сернокислотный;
|
|
|
БВК - без влияния кромок; ГПФМ - фосфорный; КТ - кислотный, для очистки газов в отделениях концентрированной серной кислоты, высокотемпературный
На рис. 2 и 3 показаны схемы пластинчатого и трубчатого электрофильтров. В пластинчатых электрофильтрах газ проходит между коронирующими 5 и осадительными электродами 2 горизонтально. Коронирующие электроды 4 изготовлены из трубчатых рам и подвешены на опорно-проходных изоляторах 6, в рамах расположены коронирующие элементы 5. Элементы осадительного электрода крепятся на балках подвеса, а в нижней части соединены полосой встряхивания 1. Для удаления уловленной на электродах пыли устанавливаются механизмы встряхивания 7 и 8. В трубчатом электрофильтре газ проходит вертикально. В центре осадительных электродов 3 подвешиваются на балке подвеса 1 коронирующие элементы 2 с грузами 4. Удаление уловленной пыли в вертикальных трубчатых электрофильтрах происходит путем смыва с помощью жидкости.
Рисунок 2 – Схема пластинчатого электрофильтра: 1 - полоса встряхивания осадительного электрода; 2 - элемент осадительного электрода; 3 - балка подвеса осадительного электрода; 4 - рама коронирующего электрода; 5 - коронирующий элемент; 6 - опорно-проходной изолятор; 7 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 8 - механизм встряхивания осадительных электродов
|
|
|
Рисунок 3 – Схема трубчатого электрофильтра:
1 - балка подвеса коронирующих элементов; 2 - коронирующий элемент;
3 - осадительный электрод; 4 – груз
По способу удаления осажденных частиц с электродов (по назначению) электрофильтры делятся на две основные группы:
– сухие аппараты (пластинчатые горизонтальные и вертикальные);
– мокрые аппараты.
Сухие электрофильтры бывают трех видов: аппараты для улавливания проводящей пыли, аппараты для улавливания непроводящей пыли и сухие аппараты для очистки горячих газов. Мокрыеэлектрофильтры делятся на две категории: первая – это аппараты для осаждения кислотных туманов, вторая – мокрые аппараты для осаждения смол.
В сухих электрофильтрах улавливают твердые частицы. В сухих электрофильтрах очистка осадительных электродов от пыли осуществляется путем их встряхивания с помощью специальных механизмов.
|
|
|
В мокрых электрофильтрах можно улавливать не только твёрдые, но и жидкие примеси отходящих газов (туманы). В мокрых электрофильтрах удаление пыли производится с помощью жидкостей (слабая кислота, вода и др.). Осадительные электроды мокрых электрофильтров представляют собой трубы с различной формой сечения. Они изготавливаются для агрессивных и не агрессивных газов, имеющих различную температуру.
По конструктивным признакам электрофильтры различают:
– по направлению хода газов (от направления газового потока в активной зоне аппарата) 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 конструкции (форме) осадительных электродов: пластинчатые и трубчатые;
– по расположению зон зарядки и осаждения на одно- и двухзонные;
– по числу последовательно расположенных электрических полей на одно- и многопольные;
– по числу параллельно работающих секций на одно- и многосекционные.
Электрофильтры по форме осадительных электродов можно классифицировать на два основных вида: пластинчатые и трубчатые.
| Рис. 2. Схема горизонтального трехпольного пластинчатого электрофильтра:
|
1 – коронирующие электроды; 2 – осадительные электроды; 3 – корпус; 4 – груз;
5 – рама осадительных электродов
Рис. 3. Схема трубчатого электрофильтра:
1 – бункер; 2 – камера поступающего газа; 3 – осади тельный электрод;
4 – коронирующий электрод; 5 – камера уходящего газа, 6 – рама подвеса
коронирующих электродов, 7 – изолятор; 8 – механизм встряхивания электродов;
9 – заземление, 10 – нижняя рама коронирующих электродов, 11- груз
Подавляющее количество пластинчатых аппаратов – сухие, а мокрых – трубчатые. Однако известны пластинчатые мокрые и трубчатые сухие, но их количество ограничено несколькими единицами.
В пластинчатых электрофильтрах осадительные электроды выполняются в виде параллельных поверхностей, набираемых из пластин определенного сечения.
В пластинчатых электрофильтрах между осадительными пластинчатыми электродами натянуты проволочные коронирующие.
В трубчатых электрофильтрах осадительные электроды выполнены в виде труб круглого, овального или шестигранного сечения, внутри которых по оси расположены коронирующие электроды. Запыленный газ движется по вертикальным трубам диаметром 200—250 мм. Пыль оседает на внутренней поверхности труб. При помощи встряхивающего устройства ее удаляют в бункер.
Пластинчатые электрофильтры разделяют на горизонтальные и вертикальные. Основное количество пластинчатых горизонтальных сухих электрофильтров одноярусные. Эти аппараты имеют целый ряд разновидностей. Двухъярусные электрофильтры позволяют получить увеличение активной зоны электрофильтра в стесненных условиях.
К основным типам электрофильтров относятся горизонтальный пластинчатый, вертикальные пластинчатый и трубчатый. Каждый из них может быть использован как мокрый или сухой, а также как одно- или многосекционный (табл. 1). Вертикальные аппараты выполняются, как правило, однопольными.
Таблица 1
Классификационные признаки электрофильтров
для разделения пылегазовых смесей
| Признак классификации | Типы электрофильтра |
| По направлению хода газа | Вертикальный (рис. 3.2.3), горизонтальный (рис. 3.2.4) |
| По типу осадительных электродов | Трубчатый (рис. 3), пластинчатый (рис. 2) |
| По количеству последовательных электрических полей | Однопольный (рис. 3.2.3), многопольный (рис. 3.2.4) |
| По количеству параллельных секций | Односекционный (рис. 3.2.3 и 3.2.4), многосекционный |
| По способу удаления осажденных частиц с электродов | Сухой, мокрый |
Все электрофильтры по условиям зарядки и осаждения можно разделить на две основные группы: однозонные (зарядка и осаждение частиц происходят в одной конструктивной зоне электродов) и двухзонные (в первой зоне происходит зарядка, во второй – осаждение частиц, т. е. зарядка и осаждение пыли происходит в двух последовательных зонах – ионизаторе и оседателе). Двухзонные электрофильтры применяются в основном для очистки вентиляционного воздуха, а однозонные аппараты получили широкое применение для улавливания пыли почти во всех отраслях промышленности.
Электроды
Осадительные электроды
На поверхности осадительных электродов улавливается основная масса (примерно 99 %) пыли содержащейся в газах. Требования к осадительным электродам можно сформулировать следующим образом:
- обеспечение поверхности осаждения, создающей электрическую равнопрочность промежутка и равномерное распределение тока короны по поверхности осадительных элементов;
- создание конструкций, обеспечивающих наиболее равномерное распределение отряхивающего импульса по всей его поверхности при встряхивании и необходимой механической прочности, при многократных циклах встряхивания;
- отсутствие температурных деформаций;
- обеспечение минимального уноса при встряхивании и осаждении пыли.
В электрофильтрах используются различные типы осадительных электродов (рисунок 4): сетчатые, прутковые, волнообразные, «С»-образные узкополосные. В последнее время преимущественное применение получили широкополосные осадительные электроды.
Рисунок 4 – Осадительные электроды электрофильтров:
1 - сетчатый; 2 - прутковый; 3 - волнообразный; 4 - «С»-образный узкополосный элемент осадительного электрода; 5 - широкополосный осадительный элемент типа ЭКО МК 4х160
Типичное поперечное сечение активной зоны электрофильтра приведено на рисунке 5. Межэлектродное расстояние между коронирующими и осадительными электродами в современных электрофильтрах может составлять 150, 175, 200, 230 мм
Рисунок 5 – Поперечное сечение активной зоны электрофильтра:
1 - «С»-образный узкополосный осадительный элемент; 2 - ленточно-зубчатый коронирующий элемент; 3 - широкополосный осадительный элемент ЭКО МК 4х160; 4 - коронирующий элемент СФ-1
Осадительные электроды должны удовлетворять следующим требованиям: - обладать достаточно механической прочностью и жесткостью; - иметь гладкую без острых кромок поверхность; - обладать высокими аэродинамическими характеристиками; - обеспечивать эффективное встряхивание осаждение пыли. Гладкая поверхность осадительного электрода необходима для обеспечения максимальной напряженности электрического поля. Гладкие электроды просты в изготовлении, хорошо встряхиваются, однако обладают существенным недостатком, связанные с повышением вторичным уносом пыли при встряхивании ее с электродов. По этой причине гладкие (плоские) осадительные электроды применяются при скоростях газов не более 1 м/с. В то же время для обеспечения надежной работы в условии высоких температур и сильных вибраций конструкция осадительного электрода должна обеспечить минимальный вторичный унос пыли и обладать достаточной механической прочностью.
Некоторые конструктивные решения осадительных электродов представлены на рисунке 6, а коронирующих – на рисунках 7 и 8.
Рисунок 6 – Осадительные электроды:
А – листовые; б – сетчатые; в – желобчатые (Вальтер-электроды); г – прутковые; д – перфорированные; е, и – С-образные; ж, к, н – вертикальные трубчатые круглого, шестигранного и сотового сечения; з, л – карманные; м, о, п – тюльпанообразные
Коронирующие электроды
Коронирующие электроды должны обеспечивать требуемые электрические параметры вольтамперной характеристики (ток, пробивное напряжение, напряжение зажигания короны). Они должны обладать невысокой металлоемкостью, температурной стойкостью, надежностью, хорошей отряхиваемостью.
Коронирующие электроды подключают к отрицательному полюсу высоковольтного источника питания с системой регулирования, позволяющей поддерживать рабочее напряжение в электрофильтре.
Коронирующий электрод — элемент конструкции электрофильтра, предназначенный для образования коронного разряда в электрофильтре.
К коронирующим электродам предъявляются следующие основные требования:
- точная форма – для создания интенсивного и достаточного однородного коронного разряда;
- механическая прочность и жесткость – для обеспечения надежности и долговечности работы электрофильтра в условиях вибрации воздействия механизмов встряхивания и пылегазового потока;
- простота изготовления и низкая стоимость; поскольку в современных и высокопроизводительных аппаратах длина коронирующих электродов составляет десятки километров, это требование очень существенно;
- стойкость к агрессивным средам.
Коронирующие электроды в электрофильтрах могут представлять собой круглый или квадратный в сечении провод, гладкий или снабженный острыми кромками, иглами для обеспечения фиксированных точек коронного разряда.
По характеру коронирования электроды подразделяются на две группы: без фиксированных точек ионизации и с фиксированными точками ионизации (рис. 7.1 и 7.2). В электродах первой группы разрядные точки расположены вдоль поверхности электрода; они непостоянны как по месту расположения, так и по времени. Для обеспечения коронирования такие электроды изготовляют с достаточно малым радиусом кривизны, но при этом должна обеспечиваться жесткость электрода при выборе его поперечного сечения.
Рис. 7.1. Типы коронирующих электродов:
а – без фиксированных точек ионизации; б – с фиксированными точками ионизации;
1 – круглый провод; 2 – штыкового сечения; 3 – ленточный; 4 – спиральный; 5 – канатный;
6 – ленточный с изгибами; 7 – крестообразный; 8, 9, 10, 11 – игольчатые; 12 – колючая проволока; 13 – ленточно-зубчатый; 14 – полоса «эвкалипт»; 15 – пилообразный;
16, 17 – с фиксированными выступами
Рисунок 7.2 – Коронирующие электроды
В отечественных промышленных электрофильтрах применялись коронирующие элементы проволочные диаметром 1,5…2,2 мм и элементы штыкового сечения размером 4х4 мм, а также коронирующие элементы, с различной степенью жесткости и расположением коронирующих шипов (игл). Наибольшее распространение получили ленточно-игольчатые и ленточно-зубчатые. В последнее время используются коронирующие элементы с малым радиусом кривизны концов коронирующих игл (рисунок 8, тип СФ-1). Применение элементов СФ-1 позволяет снизить напряжение зажигания короны до 8…15 кВ и интенсифицировать процесс зарядки и осаждения частиц.
Рис. 8. Коронирующие электроды электрофильтров:
1 - провод диаметром 1,5…2,2 мм; 2 - элемент штыкового сечения; 3 - ленточно-игольчатый элемент; 4 - ленточно-зубчатый элемент; 5 - элемент типа СФ-1
Напряжение зажигания короны для электрода СФ-1 составляет 8…15 кВ, а для ленточно-игольчатых 25…30 кВ. Токи коронного разряда у коронирующих электродов СФ-1 при одинаковых напряжениях значительно выше, что позволяет повысить эффективность электрофильтров типа ЭГАВ по сравнению с аппаратами ЭГА.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 1200; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!