9.2 Методика расчета электрофильтра

При расчете электрофильтров определяются площадь сечения, длина электродов, количество электрофильтров, скорость осаждения частиц пыли, скорость движения газов в электрофильтрах, крупность осаждаемых частиц и расстояния между электродами. Упрощенный расчет состоит из определения сечения фильтров и их количества по заданной производительности и скорости газов.

Производительность электрофильтра (V_ч, м³/ч) определяется по формуле:

V_ч=3600Fv, (9.1)

откуда

, (9.2)

а количество электрофильтров

, (9.3)

где F- общая площадь сечения всех фильтров, м²;

f - сечение одного электрофильтра, м²;

N - количество электрофильтров;

v - скорость газа, м/с.

При конструировании электрофильтров требуется определить длину электродов, скорость осаждения и другие параметры. При этом задаются производительностью V_ч (м³/ч), определяют диэлектрическую проницаемость (ε) пыли, размер улавливаемых пылинок (d), необходимую разность потенциалов (Е), принимают расстояние между электродами b₂.

Тогда напряженность поля (E_n, В/см):

. (9.4)

Среднюю скорость осаждения (υ_с, м/с) определяют по формуле:

, (9.5)

так как

, (9.6)

где d - диаметр частицы, м;

n - число элементарных зарядов на частице;

е₀ - заряд электрона.

Получив таким образом υ_с, определяют время (t, с) осаждения:

. (9.7)

Время для получения заряда принимают t= 0.5÷1.0 с.

Общее время пребывания газа между электродами:

t=t₁+t₂ . (9.8)

При длине электродов L скорость газов в электрофильтре:

υ = . (9.9)

При наличии скорости газов можно определить длину электродов:

L=υ · t . (9.10)

Для определения сечения пользуются упрощенной формулой. Дальнейший расчет сводится к определению активной и общей длин коронирующих электродов L_к. Принимают величину тока на 1 м (i_у), после чего определяется общий ток I=i_уL_К. По этой величине тока подбирают тип электроагрегатов и их количество.

9.3 Однозонные и двухзонные электрофильтры

Выбор конструктивной схемы электрофильтра зависит от свойств и состава очищаемого воздуха и содержащихся в нем частиц. Различают одно- и двухзонные электрофильтры. Однозонный электрический фильтр (рис. 9.3) состоит из камеры, в которой на изоляторе закреплен электрод; стенки камеры заземлены. К электроду подводится напряжение до 100 кВ. Между электродами и стенками камеры создается ионизирующий потенциал.

Рис. 9.3. Принципиальная схема однозонного электрофильтра: 1 - выключатель; 2- предохранитель; 3 - регулятор напряжения; 4 - повышающий трансфор-матор; 5 - выпрямитель; 6 - изолятор; 7 - соединитель-ный электрод; 8 - заземление; 9 - корони-рующий электрод; 10 - груз.

Для очистки вентиляционных выбросов от различных пылей с малой концентрацией загрязнений нашли широкое применение двухзонные электрофильтры. Поток воздуха в таком фильтре проходит последовательно зоны ионизации и осаждения, а также пористый фильтр, предназначенный для исключения уноса пыли; накопленная пыль периодически смывается водой (рис.9.4).

Рис.9.4. Схема двухзонного электрофильтра

Двухзонные фильтры работают при пониженном напряжении. Движение газа происходит следующим образом. Загрязненный газ проходит ионизатор, в состав которого входят положительные 1 и отрицательные 2 электроды. Ионизатор выполнен так, чтобы при скорости 2 м/с частицы пыли успели зарядиться, но еще не осели на электроды. Зарядившиеся частицы газовым потоком увлекаются в осадитель, представляющий собой системы пластин-электродов 3 и 4. Заряженные частицы оседают в поле осадителя на пластинах противоположной полярности. Выбором расстояния между пластинами (6...7 мм) удается при сравнительно небольшом напряжении между пластинами (7 кВ) получить напряженность 80...100 В/м, что достаточно для осаждения частиц субмикронных размеров.

Промышленный электрофильтр марки УГ показан на рис.9.5. Фильтр пластинчатый: коронирующие 3 и осадительные 2 электроды собраны в секции. Несмотря на определенные преимущества, электрофильтры облают рядом недостатков, которые сужают область их применения. К ним относятся: высокие капитальные затраты, потребность в значительных производственных площадях, ограничения в применении по величине удельного электрического сопротивления частиц, высокая чувствительность к изменениями параметров процесса, взрывоопасность при улавливании взрывчатых пылей, опасность эксплуатации из-за наличия высокого напряжения, требования высококвалифицированного обслуживания. В то же время электрофильтры в ряде случаев не имеют альтернативы.

Рисунок 9.5. Электрофильтр типа УГ: а - общий вид; б - схема расположения электродов; 1 - сборные бункеры; 2 - осадительный электрод; 3 - коронирующий электрод; 4 - распределительная решетка (для равномерного распреде-ления газов и пыли по отдельным секциям); 5 и 7 - встряхиватели; 6 - источник питания; 8 - корпус фильтра.

Электрофильтры целесообразно использовать в котельных большой мощности. Область применения электрофильтров в горной промышленности расширяется.

Для очистки малозапыленного рудничного воздуха разработан и испытан в промышленных условиях электрофильтр ФЭР-1, который питается от шахтной силовой сети напряжением 380 В через трансформатор, повышающий напряжение от 12 до 15 кВ. Фильтр устанавливают в устье выработки. Его производительность - 10,8 тыс. м³/ч. Максимальная запыленность воздуха равна 10 мг/м³, остаточная концентрация пыли - 0,5 мг/м³, эффективность очистки - 95 %.

Описанные конструкции пылеуловителей применяют индивидуально, а также в различных комбинациях друг с другом. Различают одно-, двух- и трехступенчатые схемы очистки загрязненного воздуха. Аппараты, устанавливаемые на первых двух ступенях, называют аппаратами технологической очистки, а на третьей - аппаратами санитарной очистки газов, в качестве которых, как правило, используют фильтры, а также мокрые пылеуловители. На первых ступенях очистки применяют пылеосадительные камеры, инерционные пылеуловители, одиночные циклоны и др.