1. Основные положения

Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых и жидких ча­стиц обусловлено их универсальностью и высокой степенью очистки газов при срав­нительно низких энергозатратах. Установ­ки электрической очистки газов работают с эффективностью до 99%. а в ряде слу­чаев и до 99,9%. причем улавливают ча­стицы любых размеров, включая и субми­кронные, при концентрации частиц в газе до 50 г/м³ и выше.

Промышленные электрофильтры приме­няются в диапазоне температур до 400— 450°С, в некоторых случаях и при более высоких температурах, а также в условиях воздействия различных коррозионных сред. Электрофильтры могут работать как под разрежением, так и под давлением очищаемых газов. Системы пыле- и золоулав­ливания с применением электрофильтров могут быть полностью автоматизированы.

Электрофильтры отличаются относи­тельно низкими эксплуатационными затра­тами. Гидравлическое сопротивление пра­вильно спроектированного электрофильтра не превышает 100—150 Па, т. е. является минимальным по сравнению с другими га­зоочистными аппаратами, затраты электро­энергии составляют обычно 0,36—1,8 МДж (0,1—0,5 кВт-ч) на 1000 м³ газа.

2. Классификация и конструкции электрофильтров

Электрофильтры можно классифицировать по многим признакам. По расположению зон зарядки и осаждения электрофильтры делят на однозонные и двухзонные. В однозонных электрофильт­рах зоны зарядки и осаждения совмещены, а в двухзонных коро-нирующие и осадительные электроды разделены и размещены в разных конструктивных зонах.

В соответствии с направлением движения газового потока фильтры разделяют на горизонтальные и вертикальные.

По форме осадительных электродов различают электрофильтры пластинчатые, трубчатые и иногда шестигранные.

По числу последовательно расположенных полей электро­фильтры бывают однопольными и многопольными, а по числу параллельно работающих секций односекционными и многосекци­онными.

Вывод уловленной пыли из электрофильтра может осуществ­ляться в сухом виде посредством встряхивания электродов и в мокром виде смывом водой. В соответствии с этим различают сухие и мокрые электрофильтры.

3. Элементы конструкций электрофильтров

В зависимости от условий эксплуатации, состава, темпера­туры, давления и влажности газов, физико-химических свойств пыли, требуемой степени очистки и т. д. создано много различных конструкций электрофильтров. Эти конструкции, часто значи­тельно отличающиеся друг от друга, включают в себя следующие основные элементы:

а) корпус электрофильтра;

б) узлы подвода, распределения и отвода очищаемых газов;

в) электроды, коронирующие и осадительные;

г) устройства для удаления условленной пыли с электродов;

д) изоляторные коробки — узлы для подачи на электроды высокого напряжения;

е) устройства для сбора и вывода уловленной пыли из аппарата. Корпус электрофильтра выполняют из листовой стали, бетона, кирпича и других материалов в зависимости от температуры и агрессивности газов. При необходимости корпус футеруют или снабжают наружной теплоизоляцией.

Корпус может быть прямоугольным и цилиндрическим.

В нем размещены коронирующие и осадительные электроды и собирается уловленная пыль.

Подвод газов к электрофильтру и отвод из него должны обеспе­чивать равномерное распределение газов в аппарате. Сечение подводящих и отводящих газопроводов определяют, исходя из скорости газа около 20 м/с, обеспечивающей отсутствие осаждения пыли в газопроводе. При присоединении газопроводов к электро­фильтру устанавливают диффузоры и конфузоры, необходимые для осуществления плавного перехода от скорости газа в газо­проводе к значительно более низкой скорости газа в электро­фильтре. При многосекционных электрофильтрах конструкция газопроводов должна позволять отключать отдельные секции.

На входе газов в электрофильтр устанавливают специальные устройства, выравнивающие скорости газа в сечении электро­фильтра: направляющие аппараты, распределительные решетки.

Основным технологическим элементом, решающим образом влияющим на работу электрофильтра, являются электроды — коронирующие и осадительные.

Коронирующие электроды могут быть гладкими или иметь фиксированные точки разряда.

Гладкие электроды могут быть круглого, квадратного, звездо­образного или ленточного сечений.

Коронирующие электроды с фиксированными точками разряда снабжены иглами, на которых и возникает коронный разряд. Меняя шаг игл и их высоту, можно получать определенное значе­ние тока короны. Чаще всего применяют электроды из ленты со штампованными зубцами или шипами.

Осадительные электроды трубчатых электрофильтров чаще всего выполняют из труб круглого сечения диаметром 200—300 мм, длиной 3—5 м. Иногда применяют и трубы квадратного или шести­угольного сечений. Гладкие пластинчатые осадительные элек­троды (рис.) применяют иногда только в мокрых электро­фильтрах, так как в сухих при удалении пыли с электродов встря­хиванием они дают значительный вторичный унос.

В целях снижения вторичного уноса применяют коробчатые и желобчатые электроды. Коробчатый осадительный электрод представляет собой двустенную коробку, в которую направляется отряхиваемая с электродов пыль. Таким образом пыль выво­дится из зоны движения газового потока и падает вниз внутри изолированной от потока коробки. Коробчатые электроды бывают карманными, перфорированными, тюльпанообразными (при вер­тикальном потоке газов). Общий недостаток коробчатых электро­дов — сложность изготовления, значительный расход металла.

На практике все шире применяют желобчатые электроды, которым в меньшей мере присущи недостатки коробчатых электро­дов. В этих конструкциях отряхиваемая с электродов пыль осы­пается внутри застойных зон, отделенных от газового потока, благодаря чему вторичный унос также снижается. Хотя условия падения пыли не так идеальны, как в замкнутом про­странстве коробки, желобчатые электроды эффективнее, так как в застойную зону электрода попадает значительно больше пыли, чем внутрь коробчатого электрода.

Желобчатые электроды бывают волни­стые, U-образные, Э-образные, С-образные, W-образные. Они отличаются друг от друга формой профиля. Наи­большее распространение получили С-образные электроды, характеризуемые относительной простотой изготовления, достаточной жесткостью и заметно меньшим рас­ходом металла. Распределение пыли по поверхности для С-образных электродов значительно благоприятнее, чем, например, для перфорированных электродов, у которых внутрь коробки попа­дает всего 12% осаждающейся на электроде пыли.

Пыль с электродов может удаляться как сухим, так и мокрым способами.

Сухое удаление пыли с электродов осуществляют встряхива­нием, для чего существует несколько способов. Наиболь­шее распространение получили системы ударно-молоткового дей­ствия (рис. 1). В нижней части осадительные электроды связаны между собой полосой встряхивания. При вращении вала, приводимого от специального электродвигателя, молоток перио­дически ударяет по наковальне, передающему удар полосе встряхивания и связанным с ней электродам. Молотки насажены со смещением на 24° с тем, чтобы во избежание увеличения вторич­ного уноса не все электроды встряхивались одновременно.

Рис. 3. 1 - Ударно-молотковый механизм встряхивания электродов. 1 — электропривод; 2 — подшипник; 3 — вал; 4 — молоток; 5 — наковальня

Пружинно-кулачковый механизм встряхивания выполняет ту же задачу при помощи кулачка и пружины.

Магнитно-импульсная система встряхивания основана на взаимодействиии стального плунжера и электромагнитного поля.

Вибрационная система встряхивания электродов работает при помощи вибраторов, устанавливаемых в определенных местах на конструкции электрофильтра.

Основным недостатком, мешающим широкому распростране­нию этого метода, является ускоренный усталостный износ конст­рукций электрофильтра.

Работа механизмов встряхивания значительно влияет на эффективность электрофильтра. Для каждого поля следует под­бирать оптимальную программу включения механизмов встряхи­вания и интенсивности ударов. Поля следует встряхивать не одновременно, чтобы в последующем поле улавливался вторичный унос предыдущего.

В мокрых электрофильтрах удаление пыли осуществляется смывом ее водой с поверхности электродов. Смыв можно осуществлять непрерывно и периодически. В первом случае на по­верхности осадительных электродов образуется непрерывно те­кущая пленка воды, которая и смывает осаждающиеся частицы пыли; во втором случае смыв осуществляется при помощи периоди­чески включающихся брызгал и форсунок, направляющих смываю­щую жидкость на поверхность электродов.

В изоляторных колобках размещены изоляторы, обеспечиваю­щие подачу напряжения на коронирующие электроды. Изоляторы работают в тяжелых условиях — высокая температура, загряз­ненный газ, значительные механические усилия, особенно в мо­менты встряхивания коронирующих электродов.

Вынос изоляторов из газового потока и размещение их в изо­ляторных коробках существенно облегчают условия их работы, вследствие снижения рабочей температуры и предотвращения попадания на их поверхности пыли, вызывающей утечку тока и пробой.

В зависимости от условий работы в электрофильтрах приме­няют изоляторы из фарфора, плавленого кварца, бакелита и других изоляционных материалов.

Для предотвращения осаждения пыли на внутренних поверх­ностях изолятора в шапках изоляторов делают отверстия для подсоса воздуха. При очистке влажных газов изоляторные коробки снабжают теплоизоляцией и электроподогревом. Для предот­вращения конденсации паров на поверхностях изоляторов. На рис. 2 показаны проходной и опорно-проходной изоляторы, при­меняемые в унифицированных электрофильтрах типа УГ.

Рис 3. 2 - Опорные изоляторы унифицированных электрофильтров серии УГ: а — проходной; б — опорно-проходной; 1 — опорная балка; 2 — шапка; 3 — фланец; 4 — юбка; 5 — труба подвеса рамы коронирующих электро­дов; 6 — днище изоляторной коробки; 7 — отверстия для подсоса воздуха.

На крышках изоляторных коробок часто устанавливают приводы механизмов встряхивания для коронирующих электродов. Для сбора пыли, уловленной в электрофильтрах, служат бункера, размещенные в нижней части аппарата. Как правило, каждое поле снабжают отдельным бункером. При большой влаж­ности пыли во избежание слежива­ния, бункера теплоизолируют, а иногда снабжают обогревом. Если пыль склонна к налипанию, бункер может быть оборудован вибратором. Усилие от вибратора передается через шток и раму специальным пруткам, которые, вибрируя, разру­шают своды пыли, образующиеся на стенках бункера. Оптимальный цикл работы вибратора подбирают на месте в зависимости от свойств пыли. Обычно вибратор включают на 15—20 с через каждые 5—6 мин. Во избежание больших присосов воздуха пыль выгружается из бункера периодически. Для выгрузки применяют роторные (ячейковые) питатели, шнеки или скребковые транспортеры. Датчиками для автоматического включения питателей могут слу­жить сигнализаторы уровня пыли в бункере.