Козлова С.А. и др. Оборудование для очистки газов промышленных печей

Подождите немного. Документ загружается.

сти или при дроблении ее газовым потоком (в трубах Вентури) размер капель

составляет 50-500 мкм, в полых и насадочных скрубберах капли более 600

мкм. Если капли образуются при конденсации водяного пара, их размер мо-

жет быть менее 10 мкм.

Для сепарации (улавливания) этих капель из газового потока применя-

ют либо аппараты, которые используются для

очистки газов от пыли с отво-

дом уловленного продукта в мокром виде, либо насадки в виде различного

типа жалюзи, гофрированных сеток, керамических колец, слоя гравия, куско-

вого и зернистого материала толщиной от 80 до 200 мм и др. (рис. 1.29).

Рис. 1.29. Типы сепарационных устройств: а, б – горизонтальные жа-

люзийные; в – прямоточный сепаратор Карбейта

; г – гофрированные вязаные

сетки; д – уголковые; е – вертикальные жалюзийные; ж – швеллерковые

Важным фактором процесса сепарации капель является оптимальная

скорость газа в свободном сечении насадки (обычно 3-5 м/с). При большой

скорости возможен вторичный отрыв осевших капель. Этот унос будет

меньше при пленочном отводе жидкости.

Контрольные вопросы

1. Преимущества и недостатки мокрой очистки газов, область их при-

менения.

2. По какому признаку делят полые скрубберы?

3. Каким образом можно повысить степень очистки газов в полом

скруббере?

4. Как протекают процессы тепло- и массообмена в полом форсуноч-

ном скруббере?

5. Основной недостаток в устройстве насадочных скрубберов

6. Какие виды насадок и при каких условиях применяют в насадочных

скрубберах?

7. Мокрые скрубберы центробежного действия, их разновидности, пре-

имущества и недостатки, область применения

8. Аппараты ударно-инерционного действия, области применения

9. Пенные газоочистные аппараты. Основы их расчета

10. Как идут процессы пылеулавливания в скруббере Вентури?

11. Как организуют орошение газа жидкостью в

скруьббере Вентури?

12. От каких основных факторов зависят степень очистки газа и гид-

равлическое сопротивление скруббера Вентури?

Лекция 11

План лекции

1. Конструкции электрофильтров. Факторы, влияющие на эффек-

тивность работы электрофильтров

2. Типы промышленных электрофильтров

3. Расчет электрофильтров

1.4.2. Очистка газов в электрофильтрах

Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых и

жидких частиц обусловлено их универсальностью и высокой степенью очи-

стки газов при сравнительно низких энергозатратах. Установки электриче-

ской очистки газов способны работать с эффективностью до 99 %, а в ряде

случаев и до 99,9 %, причем способны улавливать частицы любых размеров.

1.4.2.1. Конструкции электрофильтров

В электрофильтрах, применяемых для очистки газов от пыли, исполь-

зуется взаимодействие между зарядом пылевых частиц и электрическим по-

лем, создаваемым электродной системой электрофильтра (рис. 1.30).

Электрофильтр состоит из корпуса, в котором размещаются осадитель-

ные и коронирующие электроды. В зависимости от характеристики газа и со-

держащихся в нем частиц корпус электрофильтра изготовляют

из стали,

алюминия, кирпича, железобетона, свинца, пластмасс и других материалов.

При необходимости корпус изнутри футеруют кислотоупорным кирпичом,

диабазовой плиткой или андезитом, а наружную поверхность теплоизолиру-

ют. Форма корпуса может быть круглой или прямоугольной. По форме оса-

дительных электродов электрофильтры подразделяют на трубчатые и пла-

стинчатые. В зависимости от направления движения газа

электрофильтры

могут быть горизонтальными и вертикальными. По способу удаления частиц,

осевших на электродах, электрофильтры делят на сухие и мокрые. В сухих

электрофильтрах осевшие частицы пыли удаляют при помощи механизмов

встряхивания, в мокрых – они смываются водой.

Рис. 1.30. Два типа электродной

системы: а – трубчатый электрофильтр;

б – пластинчатый электрофильтр; 1 –

осадительный электрод трубчатый; 2 –

коронирующий электрод

Сухие электрофильтры обычно имеют несколько расположенных по

ходу движения газа ячеек, называемых электрическими полями; в каждой из

них находится система осадительных и коронирующих электродов. В зави-

симости от числа полей электрофильтры могут быть одно- и многопольными.

Каждое поле электрофильтра имеет независимое электрическое питание от

отдельного электроагрегата (рис. 1.31).

Рис. 1.31. Схемы горизонтальных и вертикальных электрофильтров: а –

многопольный горизонтальный; б – однопольный вертикальный; в – дву-

польный вертикальный

Конструктивно все электрофильтры подразделяют на одно- и двухзон-

ные. В однозонных электрофильтрах зарядка и осаждение частиц осуществ-

ляются в одной конструктивной зоне, где расположены коронирующие и

осадительные электроды. К этой группе относятся в основном

все трубчатые

и пластинчатые электрофильтры, применяемые для очистки дымовых и тех-

нологических газов.

В двухзонных электрофильтрах зарядка и осаждение частиц происхо-

дит в разных конструктивных зонах (рис. 1.32). В первой зоне размещается

ионизатор, представляющий собой находящиеся под высоким напряжением

провода с отрицательным знаком потенциала и чередующиеся между ними

трубки с положительным знаком потенциала. Между проводами и трубками

ионизатора происходит интенсивный коронный разряд, в котором содержа-

щаяся в газе пыль успевает только зарядиться, а осаждается она во второй

зоне – осадительной, которая представляет собой систему чередующихся па-

раллельных пластин с положительным и отрицательным знаками потенциала.

Такие двухзонные фильтры применяют для очистки

воздуха от мелкодис-

персной пыли в системах приточной вентиляции.

Рис. 1.32. Схема очистки воздуха в двухзонном электрофильтре

Основным требованием к осадительным электродам является отсутст-

вие острых кромок и выступов, которые снижают рабочее напряжение элек-

трофильтра. Их металлоемкость должна быть минимальной (что снижает

стоимость всего аппарата), однако при этом они должны быть достаточно

жесткими, чтобы сохранить заданную форму поверхности. Электроды сухих

электрофильтров должны хорошо отряхиваться и обладать достаточной ме-

ханической прочностью, чтобы выдерживать ударные нагрузки при встряхи-

вании, а также работать в условиях повышенных температур.

Коронирующие электроды обычно имеют малое сечение, а длина их в

электрофильтре измеряется километрами, поэтому они должны быть проч-

ными, так как обрыв одного элемента выводит из

строя целое поле.

К положительным эксплуатационным характеристикам электрофильт-

ров следует отнести их низкое гидравлическое сопротивление проходу газа и

небольшой расход электроэнергии, а к недостаткам – высокую стоимость;

невозможность очистки в них газа, содержащего хорошо проводящую ток

пыль или частицы, плохо проводящие ток; необходимость в некоторых слу-

чаях осуществлять кондиционирование газа и его

грубую очистку перед на-

правлением в электрофильтр.

На эффективную работу электрофильтра влияют следующие факторы.

1) Равномерное распределение газа по сечению электрофильтра обес-

печивает одинаковую скорость газа во всех его точках, что способствует

улучшению очистки газа. При высокой скорости движения газа уменьшается

время его пребывания в электрофильтре и содержащиеся в нем заряженные

частицы могут не успеть подойти к осадительному электроду и осесть на

нем. Кроме того, высокая скорость газа может вызвать отрыв от электродов

осевшей пыли.

2) Напряженность неоднородного электрического поля будет больше у

электрода с меньшим радиусом. Для возникновения коронного разряда у бо-

лее тонкого провода требуется иметь меньшее напряжение. Если корони-

рующие электроды будут неодинаковой толщины, при определенном напря-

жении у более тонких проводов возникнет коронный разряд. Для создания

коронного разряда у электродов большей толщины потребуется увеличить

напряжение, но при этом область короны

у тонких электродов может возрас-

ти до величины пробоя.

3) С повышением температуры газа понижается пробивное напряже-

ние, при котором происходит дуговой разряд. Поэтому при высокой темпера-

туре газов нельзя поддерживать высокую напряженность поля, необходимую

для зарядки частиц пыли в электрофильтрах. Кроме того, при высокой тем-

пературе газа увеличивается его вязкость

, а следовательно, возрастает сопро-

тивление газовой среды движению частиц и уменьшается влажность пыли,

что приводит к возрастанию электрического сопротивления последней.

4) Если в очищаемом газе содержится большое количество мелкодис-

персной пыли, то все ионы, образующиеся в области короны, могут передать

свой заряд частицам, что приведет к так называемому

запиранию короны, ко-

гда очистка газа практически прекращается. Для предотвращения этого явле-

ния концентрацию частиц в газе, направляемом в электрофильтр, следует

уменьшать, предварительно очищая пылегазовый поток в другом пылеулови-

теле.

5) Для эффективной работы электрофильтра необходимо ликвидиро-

вать подсосы воздуха через неплотности люков, бункеров и газоходов. Кроме

того, это предотвращает отравление токсичными газами

, воспламенение и

взрыв пыли.

1.4.2.2. Промышленные электрофильтры и их характеристики

Электрофильтры УГ

Электрофильтры этой серии – горизонтальные сухие электрофильтры

общепромышленного применения для очистки газов с температурой до 250

С. Они имеют различную активную высоту поля: УГ1 – 4,2 м; УГ2 – 7,5 м;

УГ3 – 12,2 м.

Электрофильтры первого и второго габарита имеют активную длину

полей 2,5 м, а третьего габарита – 4 м. Электрофильтры первого габарита вы-

пускаются двух- и трехпольными, второго и третьего – трех- и четырехполь-

ными.

Габариты электрофильтров колеблются в пределах: длина – от 9,6 до

24,8 м; ширина (по осям опор) – от 3 до 27 м; высота – от 12,3 до 21,8 м.

Корпуса

электрофильтров УГ рассчитаны на работу под разрежением

до 3-4 кПа; в последнее время разработаны усиленные корпуса, рассчитан-

ные на разрежение до 10-15 кПа. Они снабжены пирамидальными бункерами

для сбора уловленной пыли, а в электрофильтрах первого и второго габарита

предусмотрена возможность применения щелевых бункеров с использовани-

ем цепных или шнековых транспортеров для выгрузки пыли

Электрофильтры ЭГА

Электрофильтры ЭГА (горизонтальные, модификации А) различных

типоразмеров применяются при температурах до 330

С. Электродная систе-

ма состоит из широкополосных (640 мм) электродов открытого профиля и

рамных коронирующих электродов с игольчатыми элементами при межэлек-

тродном расстоянии 300 мм. Номинальная высота электродов принимается из

ряда: 6; 7,5; 9; 12 м.

По длине осадительный электрод набирают из 4-8 элементов, что дает

активную длину поля соответственно 2,56; 3,2; 3,84; 4,48; 5,12 м; по ширине

электрофильтры имеют от 10 до 88 газовых

проходов.

По компоновке электродных систем и встряхивающих механизмов эти

электрофильтры практически не отличаются от электрофильтров серии УГ,

но благодаря ряду усовершенствований они имеют лучшие электрические

характеристики, меньшую массу и больший уровень надежности. Широкий

диапазон типоразмеров позволяет обеспечивать высокие технико-

экономические показатели.

Система встряхивания как осадительных, так и коронирующих элек-

тродов

ударно-молотковая. Стряхиваемая с электродов пыль осыпается в

бункера, которые при необходимости оборудуют вибратором.

Электрофильтры серии ЭГА рассчитаны для установки на открытом

воздухе и снабжены шатровой крышей. Во избежание охлаждения газов ни-

же точки росы снаружи корпус электрофильтра покрыт теплоизоляцией.

Электрофильтры ЭГТ

Аппараты этого типа (электрофильтры горизонтальные, высокотемпе-

ратурные) рассчитаны на очистку газов с температурой до 425

С при разре-

жении до 4 кПа. Аппараты имеют прямоугольную форму и состоят из трех

или четырех полей, расположенных последовательно по ходу газа. Длина ка-

ждого поля 2,5, активная высота 7,5 м. Активная зона состоит из осадитель-

ных электродов (плоских полотен, набранных из пластинчатых элементов

специального профиля) и коронирующих электродов из проволоки диамет-

ром 2,2 мм, натянутых при

помощи грузов между осадительными электрода-

ми. Расстояние между плоскостями одноименных электродов 260 мм. Такая

система электродов не дает деформации при высоких температурах. Удале-

ние пыли с электродов осуществляется встряхиванием при помощи ударно-

молотковой системы. Выпускается восеь типоразмеров аппаратов с площа-

дями активного сечения 20, 30, 40 и 60 м

в трехпольном и четырехпольном

исполнении каждый.

Электрофильтры УВ

Унифицированные, вертикальные электрофильтры предназначены в

основном для очистки аспирационных газов с температурой до 250

С. Они

работают при невысоких запыленностях газа, отсутствии в нем мелких час-

тиц, со скоростью газа до 1 м/с. Электрофильтр имеет одно поле длиной 7,4

м, через которое движется газ в вертикальном направлении. Он может состо-

ять из одной, двух или трех параллельно работающих секций. Активное се-

чение одной секции 10, 16 или 24 м

. Секции сечением 10 и 16 м

набираются

из электродов шириной 4 м, а секция сечением 24 м

– из электродов шири-

ной 6 м. Осадительные электроды – пластинчатые из элементов открытого

профиля, коронирующие – рамные с верхним подвесом. Расстояние между

плоскостями одноименных элементов 260 мм. Встряхивание в обоих случаях

ударно-молотковое.

Мокрые электрофильтры

По сравнению с сухими мокрые электрофильтры дают более тонкую

очистку газа, что объясняется тем, что при осаждении частиц пыли на смо-

ченный осадительный электрод вторичный унос отсутствует.

Электрофильтры для очистки неагрессивных газов

Электрофильтры данной группы обычно применяют для тонкой очист-

ки холодных газов от пыли, смол и туманов жидкости. К этой группе отно-

сятся электрофильтры типов:

- ДМ – для тонкой очистки доменного газа;

- С – для очистки от смолы генераторного и коксового газов;

- ПГ и КПГ – для очистки от смолы и пыли генераторных газов;

- СМС – для очистки газов содового производства, поступающих на

карбонизацию и др.

Электрофильтры для очистки холодных агрессивных газов

Мокрые электрофильтры данной группы применяют главным образом

для очистки газов от туманов кислот. К этой группе относятся электрофильт-

ры типов:

- М – вертикальные, трубчатые свинцовые без корпуса с осадительны-

ми электродами в виде шестигранных сот – для очистки газов от тумана сер-

ной кислоты, окислов мышьяка и селена в производстве контактной серной

кислоты;

- ШМК – вертикальные трубчатые, с осадительными электродами в ви-

де шестигранных сот, размещенных в стальном футерованном корпусе, – для

тех же целей;

- МТ – вертикальные трубчатые – для очистки от тумана серной кисло-

ты, газов, отходящих из абсорбционных башен сернокислотных заводов;

- ЦМВТ – вертикальные трубчатые – для очистки отходящих газов из

цехов мокрого катализа

от тумана серной кислоты.

Схема мокрого электрофильтра типа ШМК представлена на рис. 1.33.

Рис. 1.33. Общий вид мокрого

трубчатого электрофильтра типа

ШМК: 1 – кислотоупорная футеров-

ка; 2 – винипластовые осадительные

электроды; 3 – винипластовая опор-

ная решетка; 4 – коронирующий

электрод звездообразного сечения; 5

– подвесные тяги; 6 – защитные ко-

ронирующие диски; 7 – изолятор-

ные коробки; 8 – газораспредели-

тельные решетки

В футерованном кислотоупорном корпусе размещена электродная сис-

тема, состоящая из шестигранных винипластовых осадительных электродов

и освинцованных коронирующих электродов звездообразного сечения. Уда-

ление пыли с электродов производится горячей водой после предварительно-

го пропаривания электрофильтра и доведения в нем температуры до 85-90

С.

Уловленную кислоту сливают через патрубок в нижней части корпуса.

Электрофильтры типа ЭТМ могут использоваться взамен электро-

фильтров типа ШМК, обладают пропускной способностью до 42 тыс. м

/ч и

выполняются из полимерных материалов, что позволяет экономить до 14 т

свинца на один аппарат. При этом в три раза снижаются трудовые затраты,

на 80 % сокращается доля физического труда, удельный расход материалов

составляет 0,42 кг/(м

⋅ч).

Электрофильтры для очистки горячих агрессивных газов

К этой группе относятся электрофильтры КТ (рис. 1.34), применяемые

для улавливания тумана серной кислоты из отходящих дымовых газов бара-

банных концентраторов и рассчитанные на работу при разрежении до 150 Па

и температуре до 160

С.

Электрофильтры типа КТ представляют собой вертикальные одно-

польные трубчатые аппараты прямоугольной формы, состоящие из одной

или двух секций. Корпус выполнен из андезитовых блоков и кислотоупорно-

го кирпича или из стали, футерованной кислотоупорными материалами.

Крышки изготовляются из ферросилида или фаолита. Осадительные элек-

троды

1 из ферросилидовых труб, которые устанавливаются на андезитовых

сводах. Трубы в верхней части укреплены ферросилидовыми плитами. По

оси труб висят коронирующие электроды звездчатого сечения, собранные из

звеньев. Верхние концы коронирующих электродов прикреплены к балкам

подвеса коронирующей системы. Нижние концы электродов снабжены гру-

зами, которые связаны скобами из ферросилидовых прутков.

Система коронирующих

электродов подвешена с помощью тяг 4 к гир-

ляндам подвесных высоковольтных изоляторов, заключенным в изоляторные

коробки

2 и 3.Через отверстия в нижней части изоляторных коробок подса-

сывается атмосферный воздух для защиты изоляторов от осаждения тумана

кислоты. Во время пуска электрофильтра, когда он еще слабо прогрет и тяга

воздуха недостаточна, воздух подается в горловины коробок специально ус-

тановленным вентилятором.

Рис. 1.34. Трубчатый электрофильтр типа КТ: 1 – осадительный элек-

трод; 2 – изоляторная коробка со штуцером подвода тока; 3 – то же, без шту-

цера подвода тока; 4 – тяга подвеса коронирующих электродов; 5 – корони-

рующий электрод; 6 – газораспределительная решетка

Для равномерного распределения газов по сечению электрофильтра в

нижней части корпуса установлена двойная газораспределительная решетка

из ферросилидовых плит.

Дно камеры электрофильтра двойное: верхнее – рабочее, нижнее –

поддон.

Для ремонта и осмотра внутреннего оборудования электрофильтра

пользуются лазами в кладке корпуса, которые во время работы аппарата гер-

метически закрыты крышками.

Расчет электрофильтра

Плотность газов при рабочих условиях, кг/м

)101,3t(273

)Р273(Р

ρρ

гбар

0г

= .

Расход газа при рабочих условиях, м

/с: