Электрические фильтры

Электрофильтр — устройство, в котором очистка газов от аэрозольных, твердых или жидких частиц происходит под действием электрических сил. В результате действия электрического поля заряженные частицы выводятся из очищаемого газового потока и осаждаются на электродах. Зарядка частиц происходит в поле коронного разряда. Электрофильтр представляет собой корпус прямолинейной или цилиндрической формы, внутри которого смонтированы осадит, и коронирующие электроды различной конструкции (в зависимости от назначения и области применения электрофильтров, а также от специфики улавливаемых частиц). Коронирующие электроды подключены к высоковольтному источнику питания выпрямляющим током напряжением 50—60 кВ электрофильтры, в которых улавливаемые твердые частицы удаляются с электродов встряхиванием, называются сухими, а те, в которых осаждают частицы смываются с электродов жидкостью или улавливаются жидкие частицы (туман, брызги), — мокрыми.

Преимущества электрического пылеулавливания: 

        возможность работы при высоких температурах до 425°С;

        работа установки в среде перенасыщенной влагой;

        возможность работы электрофильтра в агрессивных средах;

        возможность продолжительной работы установки за пределами технологических параметров, предусмотренными картой эксплуатации;

        низкое гидравлическое сопротивление установки ~200 Па;

        низкие эксплуатационные расходы;

        простота в обслуживании;

        высокая надежность узлов и механизмов.

Электрические фильтры могут улавливать твердые и жидкие частицы размером от 0,01 мкм (вирусы, табачный дым) до десятков мкм.

В зависимости от направления движения газа электрические фильтры делятся на горизонтальные и вертикальные. Сухие аппараты могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Преимущественное применение среди сухих электрофильтров имеют аппараты с горизонтальным ходом газа - горизонтальные многопольные аппараты, в которых очищаемый газ проходит последовательно через несколько электрических полей.

В зависимости от формы осадительных электродов известны электрофильтры трубчатые и пластинчатые. Трубчатые электрофильтры состоят из большого числа элементов, имеющих круглое или сотообразное сечение. По оси трубчатого элемента расположен коронирующий электрод. В пластинчатом электрофильтре имеется большое количество параллельных пластин. Между ними находятся натянутые коронирующие электроды.

Формы осадительных и коронирующих электродов могут быть самыми разнообразными. Коронирующие электроды могут набираться из тонких круглых или толстых шестигранных стержней, стальных пилообразных полос, профилированных лент с игольчатой выштамповкой. Иногда применяются и другие формы. Осадительные электроды сухих фильтров выполняют в виде профилированных пластин, желобов, реже - коробок с круглыми или сложными вырезами для лучшего удержания осажденной пыли от вторичного уноса. В мокрых электрофильтрах проблема вторичного уноса несущественна, поэтому электроды выполняют в виде наборов прутков и гладких пластин, что позволяет легко смывать осадок.

Электроды сухих фильтров встряхивают соударением или при помощи специальных ударно-молотковых механизмов. Соударения применяют в основном для встряхивания коробчатых электродов. Остальные типы коронирующих и осадительных электродов встряхивают ударами вращающихся молотковых механизмов по наковальням, прикрепленным к этим электродам. Сухие вертикальные электрофильтры обычно используются при дефиците производственной площади.  В районах с умеренным климатом электротехническое оборудование размещают, как правило, на открытом воздухе, в суровых климатических условиях - в отапливаемых помещениях. Для устранения конденсации влаги на внутренних частях корпус электрофильтра теплоизолирован.

Корпуса электрофильтров рассчитаны на применение в районах с определенной сейсмичностью, которая указывается в характеристике аппаратов. Для районов с повышенной сейсмичностью необходима разработка специальных корпусов.

Высокое напряжение к электрофильтрам подводится специальным кабелем при расположении агрегатов питания в закрытых подстанциях или шинами при установке агрегатов на крышке электрофильтров.

Очистка газов в электрофильтрах широко применяется как в России, так и за рубежом. Разнообразные конструкции электрофильтров хорошо зарекомендовали себя во многих отраслях промышленности. Очистка газов в электрофильтрах является наиболее универсальным методом: в электрофильтрах происходит улавливание как микронных, так и крупных частиц. Электрофильтры могут работать в широких диапазонах температур и давления. Потери давления электрофильтром пренебрежимо малы и, следовательно, потребление электроэнергии на прохождение газов через электрофильтр сводится к минимуму.

Эффективность работы электрофильтров 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. Электрические фильтры предназначены для высокоэффективной очистки технологических газов и аспирационного воздуха от твердых или жидких частиц, выделяющихся при технологических процессах в различных отраслях промышленности. Электрические фильтры применяют в энергетике, черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, химической промышленности и др.

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.

Технические характеристики сухих электрофильтров

общепромышленного применения

Таким образом, в заключение констатируем тот экспериментально и практически подтвержденнный вывод, что оптимальное значение параметра 
f = d / h для пластинчатых электрофильтров находится в пределах 0,6 - 0,8, а параметра  =  / h - в пределах 0,4 - 0,8, в зависимости от используемого типа коронирующих электродов с фиксированными разрядными точками.

Сухие аппараты могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Преимущественное применение среди сухих электрофильтров имеют аппараты с горизонтальным ходом газа - горизонтальные многопольные аппараты, в которых очищаемый газ проходит последовательно через несколько электрических полей.

Широкое распространение в промышленности поручили электрофильтры типа УГ, ЭГА и др. Эти аппараты применяют на тепловых электростанциях, в черной и цветной металлургии, химической промышленности, на предприятиях строительных материалов.

Для промышленной газоочистки из аппаратов отечественного производства могут быть рекомендованы электрофильтры общего назначения типов ЭГА, ЭГТ (горизонтальные сухие), УВ, ЭВВ (вертикальные сухие), а также ряд специализированных типов электрофильтров.

Электрофильтры серии ЭГА предназначены для обеспыливания неагрессивных невзрывоопасных газовых выбросов с температурой до 330°С. Корпуса аппаратов стальные, имеют прямоугольную форму. Корпус аппарата стальной теплоизолированный, имеет прямоугольную форму и рассчитан на разрежение до 4 кПа, в аппарате имеется 3 электрических поля, расположенных последовательно по ходу газа. Осадительные электроды представляют собой плоские полотна, набранные из прутков, а коронирующие - проволочные (диаметр проволоки 2,2 мм), натянутые при помощи грузов между осадительными. Длина одного активного поля 2,5 м, ширина 5,97 м (ширина корпуса 6,0 м), высота 7,74 м, расстояние между соседними осадительными электродами 260 мм. Уловленная пыль удаляется с электродов механическим встряхиванием посредством ударов молотков по наковальням осадительных и рамам подвеса коронирующих электродов. На базе электрофильтров ЭГА разработаны конструкции электрофильтров широкого промышленного применения ЭГА-М и ЭГАВ, для теплоэнергетики – ЭГСЭ и ЭГВМ.

Электрофильтр типа ЭГА-М отличается от ЭГА применением коронирующих электродов с пониженным напряжением зажигания коронного разряда, что позволят снизить выбросы до 50% в зависимости от типоразмера, экономичными приводами механизмов встряхивания электродных систем и и газораспределительных решеток с широким диапазоном регулирования скорости и защитой от коротких замыканий и перегрузок, использованием подвесной системы установки коронирующих электродов и применением осадительных элементов типа ЭКО МК 4х160, имеющих минимальные отклонения от номинальных размеров.