Эффективность очистки газа в электрофильтре

На эффективность работы электрофильтров оказывает влияние:

– концентрация и дисперсность частиц пыли. При больших концентрациях пыли может происходить затухание тока коронного разряда, это явление называется запиранием короны, т.е. нужна предварительная очистка газа;

– удельное электрическое сопротивление. Низкоомные пы­ли (r < 10⁴ Ом×см) плохо улавливаются и дают вторичный унос пыли. Высокоомные пыли (r > 10¹⁰ Ом×см) образуют на осадительном электроде пористый слой и его невозможно удалить с электрода. Удельное электрическое сопротивление должно быть в диапазоне r = 10⁴ – 10¹⁰ Ом×см;

– свойства газа: температура, влажность, плотность, химический состав. Увеличение влажности газа увеличивает пробивное напряжение, т.е. электрофильтр работает более стабильно.

Для определения степени очистки газов в электрофильтрах Дейчем [8] были предложены следующие уравнения:

– для трубчатых электрофильтров

; (53)

– для пластинчатых электрофильтров

. (54)

По данным уравнениям сложно подсчитать эффективность, так как нет надежных уравнений для определения скорости дрейфа частиц пыли к осадительному электроду.

В литературе предложены уравнения для приближенных расчетов W_D.

– для частиц диаметром d_m =2÷50 мкм

, (55)

где Е – эквивалентная напряженность поля, В/см;

– для частиц диаметром d_m ≤ 1 мкм

, (56)

где коэффициент равен , (57)

Рекомендуется принимать

,

– длина среднего свободного пробега молекул газа, м.

Пример расчета электрофильтра

Исходные данные для расчета

Подобрать по каталогу стандартный электрофильтр при условии:

– расход газа, поступающего на очистку, м³/ч;

Химический состав газа, % об.;

Т – температура газа, К ;

Р_разр – разряжение в электрофильтре, Па;

С_Н – начальная концентрация пыли в газе, г/м³;

Дисперсный состав пыли в мас. долях;

d_m – средние диаметры улавливания частиц, мкм;

F_фактор по газу;

Тип электрофильтра – трубчатый или пластинчатый;

Конструкция и размеры осадительного и коронирующего электрода:

– для трубчатого электрофильтра R₁ и R₂ ,м;

– для пластинчатого электрода R₁, Н и d , м;

Е₀ – критическая напряженность электрического поля, В/м;

t_ф – время пребывания газа в электрическом поле (по рекомендации), с.

Расчет электрофильтра

3.4.2.1. Определяем критическое напряжение электрического поля, при котором происходит коронный разряд, уравнения (47) или (48).

Задаемся рабочим напряжением электрофильтра.

3.4.2.2. Определяем объем активной зоны фильтра V_акт при заданном τ_ф

. (58)

3.4.2.3. Определяем площадь активного сечения электрофильтра F_акт, задаваясь скоростью движения газа через F_фактор.

. (59)

3.4.2.4. Длина коронирующего электрода или активная высота поля.

. (60)

3.4.2.5. В зависимости от типа коронирующего электрода и рабочего напряжения определяем рекомендуемую величину удельного тока короны и находим номинальный ток (формула 48).

I = i × L ×1000 (61)

3.4.2.6. Определяем габаритные размеры электрофильтра. Если фильтр трубчатый вертикальный, то площадь труб обычно составляет 65 % по отношению к площади аппарата.

Диаметр фильтра равен , (62)

высота трубчатого электрофильтра

H = H_{низ фильтра} + L + H_{верх фильтра}. (63)

H_{низа фильтра} и H_{верха фильтра} принимаются конструктивно. Если фильтр пластинчатый коробчатого сечения, то на площади активного сечения F_акт размещают пластины (n_{пластин}) длиной L. Конструктивно определяют габариты.

3.4.2.7. Находим площадь поверхности осаждения S, м²

Для трубчатого электрофильтра

. (64)

Для пластинчатых электрофильтров

, (65)

где а – ширина пластины, м;

L – длина пластины, м.

3.4.2.8. По зависимостям (55) или (56) находим скорость дрейфа частиц W_D для заданных d_m.

3.4.2.9. Определяем время необходимое для того, чтобы частица достигла осадительного электрода τ_ос, с:

- для трубчатого электрофильтра , (66)

- для пластинчатого электрофильтра . (67)

Скорость дрейфа частиц обычно оказывается в 1,5÷2 раза ниже расчетной, поэтому τ_ос необходимо соответственно увеличить и сопоставить с временем пребывания газа в электрическом поле

τ_ф ≥ 2 τ_ос

3.4.2.10. По уравнениям (53) или (54) определяем фракционную эффективность очистки для трубчатого или пластинчатого электрофильтров.

3.4.2.11. Определяем количество пыли по фракциям в газовом потоке до и после очистки аналогично пункту 3.4.2.8.

3.4.2.12. Определяем общую эффективность очистки газа от пыли в электрофильтре и дисперсный состав пыли после очистки.

3.4.2.13. Полученные значения величин заносим в табл.11.

Таблица 11

№ п/п	Средний диаметр частиц фракций, dm, мкм	Фракционный состав до очи­ст­ки, Фн, доли	Скорость дрейфа частиц, WD, м/с	Фракцион­ная сте­пень очи­ст­ки газа, hФ, доли	Количество пыли до очистки, Gн, г/с	Количество пыли после очистки, Gк, г/с	Фракционный со­став до очистки, Фк, доли
Итого	1,0	-				1,0

Библиографический список

1. Вальдберг, А.Ю. Фильтры для очистки промышленных газов /А.Ю. Вальдберг, В.П. Александров. − М.: МГУИЭ, 2009.
2. Вальдберг, А.Ю. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Защита атмосферы / А.Ю. Вальдберг, Н.Е. Николайкина. − М.: Дрофа, 2008.
3. Газоочистное оборудование: Каталог. − СПб.: ЦОЭК, 1997.
4. Калыгин, В.Г. Промышленная экология: учеб. пособие для студентов вузов. − М.: Академия, 2004. − 432 с.
5. Коузов, П.А. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности /П.А.Коузов, А.Д.Мальгин, Г.М. Скря­бин − Л.: Химия. Ленингр. отд., 1982. − 255 с.
6. Родионов, А.И. Технологические процессы экологической безопасности /А.И. Родионов, В.Н. Клушин. − Калуга: Изд. Н. Бочкаревой, 2000. − 800 с.
7. Родионов, А.И. Защита биосферы от промышленных выбросов / А.И. Родионов, Ю.П. Кузнецов, Г.С. Соловьев. − М.: Химия, Колос, 2005. − 392 с.
8. Справочник по пыле- и золоулавливанию /под общ. ред. А.А. Русанова. − М.: Энергия, 1975. − 296 с.
9. Тимонин, А.С. Инженерно-экологический справочник: в 3 т. / А.С. Тимонин. − Калуга: Изд-во Бочкаревой, 2003. − т. I. − 917 с.
10. Ужов, В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами /В.Н. Ужов. − М.: Химия, 1967. − 344 с.
11. Ужов, В.Н. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг и др. − М.: Химия, 1981. − 392 с.