10.2. Конструкції електрофільтрів

Апарати для очищення газів цим методом називають електрофільтрами. Основними елементами електрофільтрів є: газощільний корпус з розміщеними в ньому коронуючими електродами, до яких підводиться випрямлений струм високої напруги, і осаджувальними заземленими електродами, ізолятори електродів, пристрій для рівномірного розподілу потоку за перерізом електрофільтру, бункери для збору вловлених частинок, системи регенерації електродів і електроживлення.

Конструктивно електрофільтри можуть бути з корпусом прямокутної або циліндричної форми. Всередині корпусів змонтовані осаджувальні і коронуючі електроди, а також механізми струшування електродів, ізоляторні вузли, газорозподільні пристрої.

Частину електрофільтру, в якій розміщені електроди, називають активною зоною (рідше – активним об’ємом). Залежно від числа активних зон відомі електрофільтри однозонні і двозонні. У однозонних електрофільтрах коронуючі і осаджувальні електроди конструктивно розташованів одному просторі. В двозонних електрофільтрах є чітке розмежування. Для санітарного очищення запилених викидів використовують однозонні конструкції з розміщенням коронуючих і осаджувальних електродів в одному робочому об’ємі. Двозонні електрофільтри з роздільними зонами для іонізації і осадження зважених частинок використовують в основному при очищенні припливного повітря. Пов’язано це з тим, що в іонізаційній зоні відбувається виділення озону, надходження якого не допускається в повітря, яке подається в приміщення.

Залежно від напряму руху газу електрофільтри підрозділяють на горизонтальні і вертикальні. Вертикальні апарати займають в плані значно менше місця, але за інших рівних умов коефіцієнти очищення в них нижчі. Активна довжина поля вертикального електрофільтру співпадає з активною висотою його електродів.

В міру осадження пилу на електродах знижується ефективність пиловловлювання. Щоб уникнути цього явища і підтримувати оптимальну ефективність електрофільтрів електроди періодично очищають від пилу струшуванням або промивкою. Відповідно електрофільтри підрозділяються на сухі і мокрі.

До мокрих відносять апарати, що вловлюють рідкі або значно зволожені тверді частинки, а також електрофільтри, електроди яких очищаються самопливом (конденсатом вловленого рідкого аерозолю) або за допомогою змиву частинок, які осіли, рідиною. До сухих відносять електрофільтри, що вловлюють сухі тверді частинки, які видаляють з електродів за допомогою струшування через певні проміжки часу.

Всі мокрі електрофільтри, що знайшли застосування в промисловості, мають вертикальне компонування. Сухі апарати можуть бути як вертикальними, так і горизонтальними. Серед сухих електрофільтрів переважно використовуються апарати з горизонтальним ходом, в яких газ проходить послідовно через декілька електричних полів.

Залежно від форми осаджувальних електродів відомі електрофільтри трубчасті і пластинчасті (рис. 10.2). Трубчасті електрофільтри складаються з великого числа елементів, що мають круглий або сотоподібний переріз. По осі трубчастого елементу розташований коронуючий електрод. У пластинчастому електрофільтрі є велика кількість паралельних пластин. Між ними знаходяться натягнуті коронуючі електроди.

Форми осаджувальних і коронуючих електродів можуть бути найрізноманітнішими. Коронуючі електроди можуть набиратися з тонких круглих або товстих шестигранних стрижнів, сталевих пилкоподібних смуг, профільованих стрічок з голчатою виштамповкою. Іноді застосовуються і інші форми. Осаджувальні електроди сухих фільтрів виконують у вигляді профільованих пластин, жолобів, рідше – коробка з круглими або складними вирізами для кращого утримування осадженого пилу від вторинного винесення. У мокрих електрофільтрах проблема вторинного винесення неістотна, тому електроди виконують у вигляді наборів прутів і гладких пластин, що дозволяє легко змивати осад.

Електроди сухих фільтрів струшують зіткненням або за допомогою спеціальних ударно-молоткових механізмів. Зіткнення використовують в основному для струшування коробчатих електродів. Решта типів коронуючих і осаджувальних електродів струшують ударами обертальних молоткоподібних механізмів по ковадлах, які прикріплені до цих електродів.

Промивка електродів в мокрих електрофільтрах може проводитися періодично або безперервно. Для періодичної промивки подають велику кількість води або іншої промивної рідини на електроди (у активну зону) при відключеній напрузі. На час промивки секції подачу газу припиняють.

Перетікання неочищеного газу поза активної зони навіть в невеликій кількості може помітно погіршити ступінь очищення. У горизонтальних фільтрах неактивні зони розташовані над і під електродною системою (включаючи бункери), а також в проміжках між крайніми осаджувальними електродами і корпусом. У вертикальних пластинчастих фільтрах неактивні проміжки розташовані між осаджувальними електродами і корпусом. У вертикальних трубчастих апаратах неактивні зони можна усунути повністю. У пластинчастих конструкціях зазори необхідні для струшування електродів і дотримання пробійних проміжків. Тому в таких електрофільтрах передбачені клапани (щитки), які створюють лабіринтове ущільнення і знижують перетікання газу.

Швидкість газу, що очищається, в активній зоні є однією з основних характеристик електрофільтру. Найбільшу величину електричного заряду частинки розміром до 1 мкм отримують за час знаходження в електричному полі близько 1 с. Швидкість приймають залежно від конструкції електрофільтру. Так, в сухих електрофільтрах її значення знаходиться зазвичай в межах 0,8...1,7 м/с. Повинен бути забезпечений рівномірний розподіл швидкості газу за перерізом апарату. Для вирівнювання швидкісного поля в електрофільтрі встановлюють направляючі решітки, лопатки, перфоровані пластини.

Широке розповсюдження в промисловості отримали електрофільтри типу УГ, ЭГА і ін. Ці апарати використовують на теплових електростанціях, в чорній і кольоровій металургії, хімічній промисловості, на підприємствах будівельних матеріалів.

Для промислової газоочистки з апаратів вітчизняного виробництва можуть бути рекомендовані електрофільтри загального призначення типів ЭГА, ЭГТ (горизонтальні сухі), УВ, ЭВВ (вертикальні сухі), а також ряд спеціалізованих типів електрофільтрів.

Електрофільтри серії ЭГА призначені для знепилювання неагресивних невибухонебезпечних газових викидів з температурою до 330°С. Корпуси апаратів сталеві, мають прямокутну форму, теплоізольовані і розраховані на розрідження до 4 кПа, в апараті є 3 електричних поля, розташованих послідовно за напрямком руху газу. Осаджувальними електродами є плоскі полотна, набрані з прутів, а коронуючими – дротяні (діаметр дроту 2,2 мм), натягнуті за допомогою тягарців між осаджувальними електродами. Довжина одного активного поля 2,5 м, ширина 5,97 м (ширина корпусу 6,0 м), висота 7,74 м, відстань між сусідніми осаджувальними електродами 260 мм. Вловлений пил видаляється з електродів механічним струшуванням за допомогою ударів молотків по ковадлах осаджувальних і рамах підвісу коронуючих електродів.

Електрофільтри серії ЭГТ (рис. 10.3) призначені для очищення неагресивних, невибухонебезпечних газів з температурою до 450°С. Їх основна відмінність від апаратів попередньої серії полягає в конструкції осаджувальних електродів, які аналогічні тим, що використовуються в електрофільтрах серії ЭГА. Висота коронуючих електродів 8040 мм. Корпус апарату розрахований на розрідження до 4 кПа. Маркування електрофільтрів серії ЭГТ означає: електрофільтр горизонтальний високотемпературний; перше число після букв вказує на номер (габарит) типорозмірного ряду; друге – кількість полів, третє – довжину одного поля, м ; четверте – площу активного перерізу, м².

Рис. 10.3. Електрофільтр типу ЭГТ:

а – електрофільтри ЭГТ 2-3-2,5-20 і ЭГТ 2-4-2,5-20; б – електрофільтри ЭГТ 2-3-2,5-30, ЭГТ 2-4-2,5-30, ЭГТ 2-3-2,5-40 і ЭГТ 2-4-2,5-40; в – електрофільтри ЭГТ 2-3-2,5-60 і ЭГТ 2-4-2,5-60; 1 – механізм струшування осаджувальних електродів; 2 – корпус; 3 – осаджувальний електрод; 4 – ізоляторна коробка; 5 – механізм струшування коронуючих електродів; 6 – захисна коробка для підведення струму; 7 – коронуючий електрод; 8 – люк обслуговування

Електрофільтри марки ЭГ 2-2-4-37 СРК (рис. 10.4) призначені для очищення газів содорегенераційних котлоагрегатів. Електрофільтри односекційні, з двома послідовними за напрямком руху газу електричними полями. Коронуючими електродами є трубчасті рами, в яких закріплені коронуючі елементи; осаджувальні електроди виконані у вигляді плоских полотен, набраних з пластинчастих елементів спеціального профілю. Відстань між сусідніми осаджувальними електродами 300 мм, висота електродів 7200 мм, ширина поля 6000 мм.

Маркування електрофільтру означає: електрофільтр горизонтальний; перше число позначає номер типорозміру (габарити) осаджувального електроду, друге – кількість полів, третє – активну довжину поля, м; четверте – площу активного перерізу, м². Гідравлічний опір фільтру 200 Па, розрідження в електрофільтрі 3000 Па, пропускна спроможність газу при швидкості 1 м/с – 37 м³/с, температура газів, що очищаються, 130...250°С, орієнтовна ступінь очищення газів содорегенераційних котлоагрегатів 98%.

Електрофільтри типу УГМ (рис. 10.5) використовуються для знепилювання технологічних газових викидів, які не є агресивними і вибухонебезпечними, з температурою до 250°С. Апарати односекційні, з двома електричними полями за напрямком руху газів. Корпуси електрофільтрів прямокутні, теплоізольовані, розраховані на розрідження до 4 кПа. Осаджувальними електродами є плоскі полотна, набрані з пластинчастих елементів спеціального профілю. Відстань між сусідніми осаджувальними електродами 275 мм. Коронуючі електроди складені із стрічково-голчатих елементів, натягнутих в трубчастих рамах. Висота електродів 3000 мм, ширина корпусу 1500 мм (УГМ-2-3,5) і 3000 мм (УГМ-2-7). Пил з електродів видаляється механічним струшуванням. Маркування електрофільтрів позначає: уніфікований горизонтальний малогабаритний; перше число – кількість полів, друге – площа активного перерізу, м².

Р ис. 10.4. Електрофільтр ЕГ 2-2-4-37 СРК:

1 – газорозподільні решітки; 2 – ізоляторна коробка; 3 – захисна коробка для підведення струму; 4 – коронуючий електрод; 5 – механізм струшування коронуючих електродів; 6 – осаджувальний електрод; 7 – корпус; 8 – скребковий конвеєр; 9 – механізм струшування осаджувальних електродів; 10 – шнековий конвеєр

Р ис. 10.5. Електрофільтри типу УГМ (виконання корпусу – П):

а – електрофільтр УГМ-2-3,5; б – електрофільтр УГМ-2-7; 1 – газорозподільні решітки; 2 – механізм струшування коронуючих електродів; 3 – корпус; 4 – осаджувальний електрод; 5 – коронуючий електрод; 6 – люк обслуговування; 7 – механізм струшування осаджувальних електродів; 8 – захисна коробка для підведення струму

Електрофільтри ЭГ-КЭН призначені для знепилювання газів, що містять високоомні дисперсні частинки. Ступінь очищення газів в них може досягати 99,75%. Маркування означає: електрофільтр горизонтальний; перше число після букв позначає типорозмірний (габаритний) номер, друге – кількість полів, третє – активну довжину поля, м, четверте – площу активного перерізу, м², п’яте – модифікацію; абревіатура “КЭН” означає “комбіновані електроди НИИОГАЗ”. Апарати мають висоту електродів 6000 і 7150 мм, ширину 3200 і 11810 мм, продуктивність при швидкості газів в 1 м/с – 16,7 і 77,8 м³/год, допустимі межі температур 330 і 250°С. Гідравлічний опір електрофільтрів складає 200 Па, максимально допустиме розрідження – 5 кПа. Відстань між сусідніми осаджувальними електродами 300 мм. Коронуючі електроди набираються з профільованих стрічок і створюють електричне поле зі складним характером зміни напруженості. Вловлений пил видаляється механічним струшуванням електродів.

В ертикальні сухі електрофільтри типу УB (рис. 10.6) можуть використовуватися для знепилювання технологічних газових викидів, які не є агресивними і вибухонебезпечними, з температурою до 250°С. Електрофільтри однополі, використовуються при низькій запиленості (до 30 г/м³), в межах оптимальних значень питомого опору пилу. Зокрема, вони знаходять застосування при очищенні аспіраційного повітря електролізних цехів алюмінієвих заводів.

Рис. 10.6. Електрофільтри типу УВ:

а – електрофільтри УВ 2x10, УВ 1x16 і УВ 2x16; б – електрофільтри УВ 2x21, УВ 3x21; 1 – люк обслуговування; 2 – газорозподільник; 3 – механізм струшування газорозподільника; 4 – механізм струшування осаджувальних електродів; 5 – корпус; 6 – коронуючий електрод; 7 – осаджувальний електрод; 8 – механізм струшування коронуючих електродів; 9 – захисна коробка для підведення струму

Електрофільтри можуть бути одно-, дво- або трисекційними. Корпуси прямокутні, теплоізольовані. Секції апаратів розділені суцільними перегородками. Ширина секції апаратів УВ 2x24 і УВ 3x24 складає 6,1 м і 4,25 м. Рух газів в кожній секції організований з низу до верху. Розрідження в апараті до 3,5 кПа. Осаджувальні електроди виконані у вигляді пластинчастих полотен. Відстань між сусідніми осаджувальними електродами 275 мм. Коронуючі електроди – трубчасті рами, в яких натягнуті стрічково-зубчаті елементи. Активна довжина поля (висота електродів) 7,5 м. Видалення пилу з електродів здійснюється струшуванням. Маркування електрофільтру означає: уніфікований вертикальний; перше число після букв – кількість секцій, друге – площа активного перерізу однієї секції, м².

М окрі електрофільтри ЭВМ (рис. 10.7) призначаються для вловлення туманів і крапель сірчаної кислоти з концентрацією 5...20% у присутності слідів оксидів миш’яку, селену, сполук фтору. Електрофільтри виконуються вертикальними з одним полем і односекційними. Корпус сталевий циліндричний, футерується зсередини на місці монтажу матеріалами стійкими до кислот.

Рис. 10.7. Мокрий електрофільтр типу ЭВМ:

1 – захисна коробка для підведення струму; 2 – люк обслуговування; 3 – ізоляторна коробка; 4 – коронуючий електрод; 5 – осаджувальний електрод; 6 – корпус; 7 – футерування корпусу; 8 – газорозподільні решітки

Осаджувальні електроди виконані з полімерних струмопровідних пластин, які мають підвищену теплопровідність. Коронуюючі електроди виготовляють з дроту зі свинцем. Маркування електрофільтру означає: електрофільтр вертикальний мокрий.

Ступінь вловлення диспергованої речовини при концентрації на вході від 3 до 5% в перерахунку на 100%-ву сірчану кислоту і двоступінчатому очищенні сягає 99,7%. Допускається робота електрофільтру під розрідженням до 6 кПа. Температура газу, що очищається, 20...45°С. При швидкості газового потоку 1 м/с пропускна спроможність складає 6,8 м³/с, а опір апарату – близько 100 Па. Площа активного перерізу 6,8 м², площа осадження 218 м. Активна довжина поля (висота електродів) 3,5 м, діаметр апарату 3,6 м.