Лекции по экологии
Подождите немного. Документ загружается.
электрода происходит интенсивная ударная ионизация газа. Она
сопровождается возникновением коронного разряда (короны),
который на весь межэлектродный промежуток не распространяется и
затухает по мере уменьшения напряженности электрического поля
в направлении осадительного электрода.
Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне
короны под действием сил электрического поля, движутся к
разноименным электродам. Вследствие этого в межэлектродном
пространстве возникает электрический ток, называемый током
короны.
Улавливаемые частицы из-за адсорбции на их поверхности
ионов приобретают в межэлектродном промежутке электрический
заряд. Под влиянием электрического поля они движутся к
электродам и осаждаются на них. Основное количество частиц
осаждается на поверхности осадительньгх электродов. По мере
накопления на электродах осажденные частицы удаляются
встряхиванием или промывкой электродов.
Процесс электрогазоочистки можно разделить на следующие
стадии: зарядка взвешенных в газе частиц, движение заряженных
частиц к электродам, осаждение частиц на электродах, удаление
осажденных частиц с электродов.
Коронный разряд возникает при достижении определенной
напряженности электрического поля, которая, например, для
воздуха при атмосферном давлении и температуре 20 °С составляет
около 15кВ/см.
Современной типовой конструкцией фильтра являются
электрофильтры серии УГ- универсальный горизонтальный.
Фильтр предназначен для очистки газов с температурой до 250 °С.
Запыленные газы после газораспределительной решетки поступают в
коридоры, образованные вертикально висящими
широкополосными осадительными электродами С-образной
формы. Коронирующие электроды представляют собой
профильные ленточные элементы с штампованными иглами,
укрепленными в специальной рамке. Для удаления осевшей на
электродах золы предусмотрены встряхивающие устройства в виде
молотков, ударяющих по наковальням электродов. Осевшая зола
попадает в бункер и затем через гидравлические затворы
направляется в систему гидрозолоудаления.
По ходу движения газов осадитсльные и коронирующие
электроды объединяются в электрические поля, имеющие
самостоятельные питание и систему встряхивания. Это необходимо
потому, что условия работы полей разные. В первом по ходу газов
поле оседает наибольшее количество частиц, в последнем-
минимальное.
Основы расчета электрофильтров
В сухих элеклрофилтрах на процесс электрогазоочистки
существенно влияет вторичный унос осажденных частиц из слоя, а
также при встряхивании электродов.
Теоретическое выражение для парциальной эффективности
электрофильтра, учитывающее только процесс осаждения частиц,
предложено Дейчем:
для трубчатого электрофильтра
(1.11)
для пластинчатого электрофильтра
(1.12)
где w - скорость дрейфа частиц м/с;
Это составляющая скорости, которую обретает частица под
воздействием электрического поля, направленная в сторону
осадительного электрода.
W- скорость газа в активном сечении, м/с;
L- активная длина электрофильтра, м;
R- радиус трубчатого осадительного электрода, м;
Н-расстояние между коронирующим электродом и
пластинчатым осадителъным электродом, м.
Если ввести понятие удельной поверхности осаждения
(1.13)
32
где S -площадь поверхности осаждения осадительных электродов, м
2
; V-
объемный расход очищенных газов, м"/с.
Парциальная эффективность электрофильтра
(1-Й)
В настоящее время при расчете электрофильтров можно в
первом приближении пользоваться следующими скоростями
дрейфа частиц, к осадительным электродам, учитывающим
косвенно свойства золы, углей и дымовых газов.
Таблица
1.2 Скорость дрейфа частиц к осадительным
электродам
1.10 Основы проектирования систем пыле-
и золоулавливания
К основным требованиям, предъявляемым к системам пыле- и
золоулавливания, относятся высокая эффективность и
эксплуатационная надежность. Эффективность практически всех
пылеуловителей зависит от дисперсного состава частиц.
Эксплуатационная надежность многих аппаратов зависит от
слипаемости частиц и их абразивности, начальной запыленности и их
агрессивности.
Прежде чем приступить к проектированию системы
газоочистки, необходимо изучить конструкционные и
эксплуатационные особенности пыле- и золоуловителей.
Каждый пыле- или золоуловитель рассчитан на определенные
условия работы. В первую очередь, это допустимое давление или
разрежение, температура, допустимые пределы изменения объемов
очищаемого газа, возможность размещения на открытом воздухе и
восприятия нагрузок от подводящих газоходов и площадок
обслуживания.
Приступая к проектированию, необходимо собрать исходные
данные. Затем сделать наброски возможных схем систем
газоочистки и провести вариантные расчеты для выбора
оптимальной из них по ожидаемой эффективности, капитальным и
эксплуатационным затратам, компоновке оборудования и т.д..
При компоновке пылеуловителей следует руководствоваться
следующими положениями.
Пылеуловители обычно устанавливаются на всасывающей
стороне вентиляторов или дымососов. Установка пылеуловителей на
напорной стороне тягодутьевых машин возможна, если нет
опасности ускоренного абразивного износа.
При мокрых схемах пылеулавливания установка тягодутьевых
машин желательна на напорной стороне во избежание отложений
щлама на роторе машин и конденсации паров воды на внутренней
стороне улитки машины. В этом случае, во избежание абразивного
износа вентиляторов и дымососов перед ними обычно
устанавливается ступень предварительной очистки сухим методом.
Установка пыле- и золоуловителей может производиться как
внутри зданий, так и на открытом воздухе. При этом учитываются
климатические условия района, периодичность работы, тип
применяемой аппаратуры, объем очищаемого газа. Практически
большинство пыле- и золоулавливающих устройств может работать
вне зданий.
1.11 Выбор аппаратов для системы золоулавливания
Ограниченное число распространенных конструкций паровых
или отопительных котлов позволило выработать определенные
рекомендации по выбору для них схем золоулавливания в
зависимости от вида сжигаемого топлива. Котельные, сжигающие
твердое топливо, должны быть оборудованы установками для
очистки дымовых газов от золы в том случае, когда значение N
условной характеристики котельной превышает 5000:
(1Л5)
где А
р
- содержание золы в рабочей массе топлива, %;
В - максимальный часовой расход топлива, кг/ч;
Если N< 5000, то установка золоуловителей требуется лишь при
расположении котельной среди жилого массива. При
использовании твердого топлива только в качестве аварийного,
золоуловители обычно не устанавливаются.
В отопительно-производственной котельной, оборудованной
несколькими вертикальными паровыми котлами, каждый из них
оснащается индивидуальными золоуловителями. На каждый котел
устанавливается один или два циклона непосредственно около
дымовой трубы. Предпочтительней установка двух циклонов
меньшего диаметра, т.к. это повышает эффективность очистки и
снижает высоту установки.
Для котельных, оборудованных котлами типа ДКВР
паропроизводительностью от 2,5 до 20т/ч, рекомендуется установка
индивидуальных золоуловителей, которые располагаются
непосредственно за хвостовыми поверхностями перед дымососами.
Золоуловители могут размещаться, как в закрытых помещениях, так и
вне здания.
Для котлов паропроизводительностью 2,5 и 4т/ч рекомендуются
группы циклонов типа ЦН-15, дымососы золоуловители, а для
котлов паропроизводительностью от 6,5 до 20т/ч - батарейные
циклоны. При выборе оборудования необходимо учитывать, что
группа циклонов ЦН-15 имеет более высокую эффективность, чем
батарейные циклоны, но их аэродинамическое сопротивление
примерно на 30% выше.
Блоки циклонов рекомендуются к котлам, в основном, со
слоевым сжиганием топлива. Но в отдельных случаях они могут
быть установлены и на пылеугольных котлах. Степень очистки
дымовых газов при номинальном режиме работы блоков циклонов
составляет 85-90%, а для котлов с пылевидным сжиганием топлива 70-
80%.
Для котельных, оборудованных котлами паропроизводительностью от
25 до 230т/ч, при сухом улавливании золы рекомендуются
батарейные циклоны ЦБ, ЦБР, ЦБУ, электрофильтры.
Для котлов паропроизводительностью 25 - 72т/ч могут быть
установлены как односекционные, так и двухсекционные
батарейные циклоны.
Трехсекционный батарейный циклон может применятьея как
первая ступень двухступенчатого золоуловителя, во второй ступени
которого может находиться электрофильтр.
Для котлов паропроизводительностыо более 160т/ч применяют
только четырехсекционные батарейные циклоны. Тип батарейного
циклона выбирается с учетом вида сжигаемого топлива.
Применение мокрых золоуловителей не рекомендуют в
следующих случаях:
-при содержании в золе окиси кальция более 12 - 15%, так как
такая зола обычно обладает вяжущими свойствами и ее следует
использовать в строительстве;
-при наличии в топливе значительного количества серы. Это
вызывает коррозию газового тракта из-за снижения температуры
газов после скрубберов и требует принятия мер по нейтрализации
гидрозоловой пульпы, что сопряжено со значительными затратами;
-при необходимости обеспечения более эффективного
рассеивания дымовых газов в атмосфере.
Большинство электростанций оборудуются в настоящее время
электрофильтрами.
При сжигании каменных углей для получения высокой
эффективности улавливания золы скорость газа в электрофильтре
принимается от 0,8 до 1,5м/с.
Для очистки дымовых газов от золы и пыли с высоким удельным
электрическим сопротивлением слоя (более 2-10
10
Ом×см) за
рубежом применяются рукавные фильтры с рукавами из
стекловолокна, синтетической ткали и др. материалов. В России
рукавные фильтры для улавливания золы находят пока
ограниченное применение.
1.12 Выбор аппаратов для улавливания
промышленных пылей
Если для паровых котлов оказалось возможным выработать
ограниченное количество типовых схем золоулавливания, то к
выбору схем пылеулавливания промышленных пылей в
большинстве случаев приходится подходить индивидуально.
Улавливание грубодисперсной пыли при умеренных
требованиях к степени очистки газа в большинстве случаев
целесообразно осуществлять в таких аппаратах, как различные
виды циклонов, дымососы пылеуловители, или в низконанорпых
мокрых аппаратах, таких как циклоны с водяной пленкой и др..
Высокую эффективность пыле- и золоулавливающей установки в
особенности при улавливании тонкодиспсрсной пыли, можно
достичь в результате применения различных способов очистки газа.
Поэтому выбор аппаратуры улавливания является важнейшим
моментом проектирования установок газоочистки.
Основными критериями для правильного способа улавливания
пыли является технико-экономическое сравнение вариантов.
При выборе между сухими и мокрыми способами
пылеулавливания следует иметь ввиду: мокрыми способами можно
проще добиться желаемой степени очистки и аппараты мокрой
газоочистки значительно меньше по объему, чем сухие. Но
энергозатраты в мокрых аппаратах значительно выше.
Соответственно капитальные затраты для мокрых систем ниже, а
эксплуатационные выше, чем для сухих. К общим недостаткам
мокрых аппаратов следует отнести:
-необходимость обработки шламов с отстаиванием из них
уловленной пыли и возвращение оборотной воды. Системы
оборотного водоснабжения требуют дополнительных капитальных
затрат;
-возможность зарастания систем трудноудалимыми отложениями,
резко снижающими эксплуатационную надежность установки;
-коррозионное воздействие среды при наличии в газе
агрессивных составляющих;
-ухудшение условий рассеивания при выбросе очищенных газов из
трубы.
Поэтому при проектировании предпочтение отдается сухим
методам очистки, если при этом можно добиться требуемой
эффективности.
Мокрые методы предпочтительнее, если очищаемый газ должен
быть охлажден до точки росы, или если улавливаемая из газа пыль
используется в дальнейшем в производстве в виде пульпы или
раствора.
В ряде случае мокрые методы применяются для улавливания
пыли из взрывоопасных или токсичных газов.
В качестве средств высокоэффективного сухого
пылеулавливания могут быть использованы рукавные фильтры или