Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах



Электрофильтры — высокоэффективные пылеуловители, широко применяемые на свинцовых заводах.
Электрофильтр состоит из корпуса (камеры), в котором устанавливают две группы электродов; осадительные и коронирующие. Осадительные электроды чаще всего имеют форму плоских листов (пластин) или труб круглого или шестигранного сечения. Коронирующие электроды, обычно изготовляемые из круглой проволоки диаметром 2—3 мм, устанавливают между пластинами осадительных электродов или по оси труб (см. рис. 184 и 185).
Поверхность осадительных электродов во много раз больше, чем поверхность коронирующих электродов.
Электроды — осадительные и коронирующие — присоединяют к источнику высокого напряжения, причем осадительные электроды присоединяют к положительному полюсу и заземляют; коронирующие электроды изолируют от земли и присоединяют к отрицательному полюсу; между электродами возникает неоднородное электрическое поле — с максимальной напряженностью у коронирующих электродов. Если величина напряженности у коронирующих проводов больше определенного значения, называемого критической напряженностью, равного 40—50 кв/см и зависящего от соотношения между размерами электродов (например, радиусами коронирующего провода и осадительной трубы), возникает ударная ионизация. Свободные ионы, всегда присутствующие в газе, начинают двигаться вблизи коронирующих электродов со скоростью, достаточной, чтобы, ударяясь о нейтральные газовые молекулы, выбивать из них периферические электроны. В результате образуются ионы обоих знаков и свободные электроны.
Электрический разряд, возникающий вокруг коронирующих электродов, носит название короны (отсюда и название этих электродов). Внешние признаки короны: слабое фиолетовое свечение вокруг провода и потрескивание.
Под действием электрического поля положительные ионы движутся к коронируюшему электроду (присоединенному к отрицательному полюсу), а отрицательные ионы — к осадительному (положительному) электроду. Достигнув электродов, ионы обоих знаков нейтрализуются.
Частицы пыли, содержащиеся в проходящем между коронирующими и осадительными электродами электрофильтра газовом потоке, заряжаются движущимися ионами. Получив заряд, частицы пыли, так же как и ионы, движутся под действием электрического поля к осадительным электродам, где к осаждаются (лишь небольшая часть пыли, находящейся в области короны, осаждается на коронирующих электродах).
Осадительные и коронирующие электроды периодически встряхиваются, и находящаяся на них сухая пыль падает в бункер осадительной камеры электрофильтра, откуда удаляется периодически или непрерывно (если пыль влажная, то электроды промывают).
Величина заряда частицы пыли размером > 1 мк зависит от ее радиуса, диэлектрической проницаемости вещества частицы и напряженности поля и определяется по формуле
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

где n — число элементарных зарядов, осевших на частице;
е — величина заряда электрона (протона), равная 1,59*10в-19 к;
Ex — напряженность электрического поля;
ρ — радиус частицы;
ε — диэлектрическая проницаемость вещества частицы. Для окислов металлов ε = 12/18; для кварца и серы 4 и т. д.
Для частиц пыли размером менее 1 мк число элементарных зарядов на частице может быть определено по приближенной формуле:
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

где ρ — радиус частицы, см.
Несколько ранее указывалось, что частица после зарядки начинает двигаться под влиянием электрического поля. Сила с которой поле действует на частицу, равна nеЕх. Движению заряженной частицы под влиянием электрического поля препятствует сопротивление среды (газа), равное по закону Стокса 6пwρη [CM. формулу (5), где w — скорость движения частицы к осадительному электроду].
Приравнивая силу действия поля на заряженную частицу силе сопротивления среды, т. е. когда частица движется к осадительному электроду с постоянной скоростью W, получим
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Скорость движения заряженной частицы w направлена перпендикулярно к осадительному электроду и имеет первостепенное значение для вывода частицы из газового потока, т. е. для ее улавливания.
Взвешенная в газовом потоке частица должна достичь осадительного электрода ранее, чем будет вынесена газом из активной части электрического поля электрофильтра. Чем выше скорость w (при одной и той же скорости газового потока), тем больше вероятность ее осаждения в электрофильтре и наоборот.
Очень сильно на эффективность электрической очистки газов влияет удельное электрическое сопротивление частиц пыли, оседающих в виде слоя на осадительных электродах.
Пыль тяжелых цветных металлов (окислы цинка и свинца, сульфид свинца и др.) принадлежит к группе пылей, обладающих высоким электрическим сопротивлением (более 10в10 ом*см) и наиболее трудно улавливаемых в электрофильтрах.
Слой пыли этой группы на осадительных электродах действует как изолятор, что приводит к ухудшению улавливания пыли. Улавливание может быть улучшено искусственным увеличением проводимости слоя пыли, что достигается повышением влажности газов и снижением их температуры, а также присутствием в газах серного ангидрида.
В связи с этим во многих случаях газы перед поступлением в электрофильтр подвергают предварительной подготовке (кондиционированию), состоящей в охлаждении и увлажнении газов в скрубберах конструкции, подобной показанной на рис. 183.
Существует много конструкций электрофильтров. Их основная классификация;
а) по форме осадительных электродов: пластинчатые и трубчатые (иногда пластинчатые осадительные электроды выполняют не из сплошных плоских листов, а набирают из отдельных прутков или полос — см. ниже);
б) по направлению хода очищаемых газов: вертикальные и горизонтальные;
в) по числу последовательно расположенных электрических полей: двухпольные, трехпольные и т. д.;
г) по числу параллельно работающих секций;
д) по состоянию улавливаемой пыли: сухие,
когда очистка газов в электрофильтре ведется при температуре выше точки росы, т. е. пыль улавливается в сухом виде, и мокрые, когда газы, влажные из-за конденсации водяных паров, и пыль улавливаются в мокром виде.
В цветной металлургии, в частности в свинцово-цинковой промышленности, очень распространены горизонтальные многопольные пластинчатые сухие электрофильтры типа ОГ-3, ГК и т. п., предназначенные для очистки газов с температурой до 400—450° С. Скорость газов в этих электрофильтрах для достижения высокой степени улавливания высокодисперсной пыли: обычно поддерживают около 0,5—0,6 м/сек.
На рис. 184 показан односекционный горизонтальный трех-полный электрофильтр типа ОГ-3-8; в подобных электрофильтрах очищаются, например, газы, полученные при обжиге руд и концентратов в кипящем слое (цифра 8 в обозначении типа электрофильтра соответствует его живому сечению, выраженному в квадратных метрах).
Корпус электрофильтра ОГ-3-8 выполнен из стали для создания требуемой герметичности (в кирпичном корпусе воздух подсасывается через неплотности, снижается концентрация SO2 в обжиговых газах, используемых, как правило, для получения серной кислоты) и покрыт снаружи тепловой изоляцией.
Бункер для пыли у всех трех полей общий; пыль выгружают цепным скребковым транспортером.
Внутри корпуса 1 со стороны ввода газа установлены газораспределительные решетки 2, обеспечивающие равномерное распределение газов по сечению электрофильтра, — обстоятельство, крайне важное для достижения высокой степени улавливания пыли. Осевшую на решетках пыль удаляют механизмом встряхивания 3.
Активная часть электрофильтра состоит из трех последовательно расположенных систем электродов (трех полей), раздельно питаемых током высокого напряжения.
Осадительные электроды выполнены в виде пластин 7, набранных из стальных прутков диаметром 8 мм, вставленных с шагом 15 мм в направляющие из полосовой стали. Пластины осадительных электродов установлены на балках, закрепленных в корпусе электрофильтра.
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Коронирующие электроды 6 каждого поля представляют собой нихромовые проволоки диаметром 2,0—2,5 мм, натянутые вертикальными рядами в плоскостях, расположенных посередине между пластинами осадительных электродов (расстояние между пластинами осадительных электродов 250 мм; следовательно, между плоскостями коронирующих и осадительных электродов 250/2 = 125 мм); прямолинейность и натяжение коронирующих электродов обеспечиваются грузами, прикрепленными к ним внизу. Система коронирующих электродов каждого электрического поля подвещена к опорной конструкции, расположенной вверху корпуса электрофильтра; токонесущие части изолированы от корпуса аппарата кварцевыми трубами и опорными фарфоровыми изоляторами.
Осадительные электроды от механизма 8 для удаления осевшей на них пыли встряхиваются ударами молотков по каждой пластине; коронирующие электроды встряхиваются вибраторами 5, которые изолированы от корпуса бакелитовыми изоляторами и установлены в коробках 4.
Механизмы встряхивания могут работать непрерывно или периодически; управление механизмами автоматическое. Встряхивание производится без прекращения подачи газа и без снятия напряжения.
Выше говорилось, что пыль, содержащая окислы цинка и свинца, сульфид свинца и др. (например, пыль агломерационных газов и т. д.), обладает высоким электрическим сопротивлением, затрудняющим работу электрофильтров без предварительного охлаждения и увлажнения газов. Эти операции очень усложняют работу электрофильтров, поскольку требуется соблюдать весьма узкий диапазон температуры газов и, как правило, их высокую относительную влажность — порядка до 90%.
С этой точки зрения более устойчива работа мокрых электрофильтров. Перед поступлением в активную часть мокрого электрофильтра газы охлаждают до насыщения и мокрая пыль улавливается более эффективно.
Кроме того, мокрые электрофильтры применяются в свинцовой промышленности для очистки агломерационных газов от тумана серной кислоты и мышьяка в сернокислотных цехах (после предварительной очистки газов от пыли в сухих электрофильтрах).
На рис. 185 показан мокрый электрофильтр ШMK для очистки газов от тумана серной кислоты, мышьяка и селена.
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Электрофильтр ШМК представляет собой вертикальный односекционный однопольный аппарат. Цилиндрический корпус электрофильтра стальной, футерован изнутри кислотоупорным кирпичом 1 по подслою из полиизобутилена. Крышка аппарата стальная, защищенная листовым свинцом.
В верхней части корпуса находится стальная освинцованная трубная решетка 5, к которой подвешены свинцовые осадительные электроды 2 в виде шестигранных сот. По оси каждого шестигранника свободно висит освинцованный корснирующий электрод 4 звездчатого сечения, прикрепленный верхним концом к коронирующей раме и снабженный внизу натяжным грузом.
Коронирующие электроды подвешены тягами 5 к траверсам, прикрепленным на опорных изоляторах; изоляторы находятся в коробках 7. Тяги 5 проходят внутри кварцевых труб, на тягах установлены защитные коронирующие диски 6.
Be избежание конденсации кислоты на поверхности изоляторов их коробки снабжены электрическими нагревательными элементами.
В нижней части корпуса установлена двойная газораспределительная решетка 8. Она служит для равномерного распределения газов по сечению электрофильтра.
В отличие от сухих электрофильтров пыль, осевшая на осадительных и коронирующих электродах, в мокрых электрофильтрах удаляется не встряхиванием, а промывкой.
В электрофильтре ШМК пыль (шлам) с электродов удаляют горячей водой после предварительного пропаривания электрофильтра и доведения температуры в нем до 85—90° С. Улавливаемую кислоту сливают через патрубок из нижней части электрофильтра.
Определение степени улавливания пыли (к. п. д.) для электрофильтра

Степень улавливания пыли в пластинчатом электрофильтре определяется по формуле
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

где w — скорость движения заряженной частицы к осадительному электроду, м/сек;
L — длина активной части (электрического поля) электрофильтра, м;
v — скорость газового потока в электрофильтре, м/сек;
d — расстояние между осадительными и коронирующими электродами, м;
Для трубчатого электрофильтра формула (21) принимает вид:
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

где все обозначения те же, что и в формуле (21), а R — радиус осадительных труб.
Если обозначить через а и b размеры сечения пластинчатого электрофильтра, перпендикулярного ходу газа (см. схему на рис. 186), через V — объем очищаемого в электрофильтре газа (м3/сек), то v = V/a*b = V/n*2d*b, где n — число «каналов» активного сечения электрофильтра, образованных осадительными электродами (Л, Б, В и т. д. на рис. 186).
Вводя это значение v в абсолютное значение показателя при е формулы (21), получим
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Отсюда формула (21) выразится следующим образом:
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Величина f представляет «удельную поверхность осаждения» для данного электрофильтра и при данном количестве очищаемых газов.
Задаваясь различными величинами η, можно из формулы (23) найти соответствующие значения wf:
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Мы видели, что величина f пропорциональна геометрическим размерам электрофильтра. Сопоставляя на этом основании приведенные значения η и wf, приходим к выводу, что, например, габариты электрофильтра с к. п. д. 60% относительно малы, а для достижения к. п. д. 97,5% (при неизменных значениях w) они должны быть увеличены более чем в 4 раза (wf соответственно 0,9 и 3,7).
Питание электрофильтров током

Ранее говорилось, что коронирующие электроды электрофильтра присоединяются к отрицательному полюсу источника высокого напряжения. Это связано с тем, что при отрицательной полярности коронирующих электродов корона более устойчива и пробивное напряжение значительно выше, чем при положительной короне.
Подавать на коронирующие электроды переменное напряжение (т. е. то положительный, то отрицательный потенциал) нельзя, так как заряженные частицы при этом будут менять направление своего движения и очистка газа резко ухудшится.
Таким образом, электрофильтры питаются постоянным по направлению током высокого напряжения.
Для его получения обычно применяют установку, состоящую из высоковольтного трансформатора переменного тока (максимальное напряжение 90 000 в), регулятора напряжения — автотрансформатора с коммутатором, механического выпрямителя и измерительных приборов.
Механический выпрямитель меняет направление тока одной полуволны и превращает синусоидальный переменный ток высокого напряжения в пульсирующий, переменный по величине и постоянный по направлению ток, подаваемый к коронирующим электродам электрофильтра высоковольтным кабелем или шиной в защитном кожухе.
В последнее время вместо механических применяют селеновые выпрямители; кроме того, поддержание максимального напряжения, что обеспечивает наивысшую эффективность электрофильтра, производят не вручную, а автоматически.
В табл. 81 приведены данные об эксплуатационных показателях электрофильтров свинцовых заводов.
Электрофильтры применяемые на свинцовых заводах

Расчет электрофильтров

Расчет электрофильтра для достижения заданной степени улавливания пыли сложен из-за множества факторов, влияющих на процесс осаждения заряженных частиц в электрическом поле.
Как следует, например, из формул (18), (19) и (20), расчет скорости движения заряженной частицы пыли к осадительному электроду требует знания дисперсионного состава пыли (ρ), диэлектрической проницаемости вещества пыли, свойств газа и пыли, определяющих электрический режим электрофильтра (напряженность электрического поля) и других величин.
Поэтому электрофильтры обычно рассчитывают на основе практических данных о допустимой скорости очищаемых газов в электрическом поле электрофильтра. Конструкцию электрофильтра выбирают также на основании эксплуатационного опыта, она должна обеспечивать максимальную степень улавливания пыли из газового потока.
Однако в некоторых случаях определяют и степень улавливания пыли из газового потока, используя данные о характеристике газов и содержащейся в них пыли и конструктивные показатели электрофильтра.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent