Curs 9. TEHNOLOGII ȘI ECHIPAMENTE PENTRU EMISIILE EMISIILOR
9.1 Principiul funcționării electrostaticelor
9.2 Procedura de calcul al precipitatorului electrostatic
9.3 Precipitatoarele electrostatice cu o singură zonă și două zone
Electrofiltrarea este folosită din ce în ce mai mult pentru a curăța aerul din praf. Avantajele acestui tip de curățare includ: posibilitatea obținerii unui grad ridicat de purificare (până la 99% sau mai mult), o rezistență hidraulică mică (100-300 Pa); independența muncii de presiunea gazelor; consum redus de energie (0,1 - 0,8 kWh pe 1000 m 3 de gaz în loc de 2 pentru alți colectori de praf); posibilitatea de a curăța gazele la temperaturi ridicate și agresivitatea acestora; o gamă largă de concentrații de praf (de la fracțiuni de grame la 1 m 3 până la 50 g / m 3); automatizarea completă a muncii.
Metoda se bazează pe ionizarea prin șoc a gazului în zona de descărcare de gestiune. În acest caz, are loc transferul încărcării ionice către particule de impuritate și depunerea acestor particule pe electrozii de precipitare și corona.
O diagramă schematică a precipitatorului electrostatic este prezentată în Fig. 9.1. Electrodul corona 2 este realizat sub formă de bare sau benzi înguste cu ace. Este izolat de carcasă și de sol, o sursă de alimentare (redresor) 1 este alimentată cu o sarcină negativă de tensiune ridicată (20 - 90 kV). Electrodul de depunere 3 este realizat sub forma unui tub (sau a unei plăci din material subțire) care este împământat. În spațiul dintre corona 2 și electrozii precipitați 3, se creează un câmp electric de intensitate descrescătoare cu linii de forță direcționate de la precipitarea spre electrodul corona sau invers. Tensiunea la electrozi este furnizată de la redresor.
Schimbarea curentului dintre electrozi ca creștere a tensiunii este prezentată în Fig. 9.2.
Figura 9.1. Schema funcționării electrostatice: 1 sursă de alimentare de înaltă tensiune; Electrod cu 2 coroane; 3-electrod de precipitare; 4-împământare; 5-pâlnie pentru colectarea prafului.
Fig. 9.2. Dependența puterii de curent asupra tensiunii dintre electrozii
La atingerea tensiunii la electrozi a valorii critice (ucr), apare o descărcare corona. Procesul de precipitare electrostatică a unei particule solide constă în patru etape principale: ionizarea gazului, încărcarea unei particule de praf, deplasarea unei particule într-un câmp electric și depunerea acestuia pe un electrod. Ionizarea gazelor se produce datorită tensiunii înalte furnizate de sursa de alimentare a electrodului corona. Electrozii precipitați sunt încărcați pozitiv.
Precipitatul electrostatic funcționează după cum urmează. Este cunoscut faptul că aerul contaminat care intră precipitator este întotdeauna parțial ionizat din cauza diferitelor influențe externe (cu raze X și raze cosmice, radiații radioactive, frecare, gaz, încălzire, etc.). Prin urmare, are o conductivitate, care provoacă posibilitatea apariției unui curent. Aceasta din urmă depinde de numărul de ioni și de tensiunea dintre electrozii. Pe măsură ce tensiunea este crescută, un număr tot mai mare de ioni este implicat între electrozii și creșterile actuale până când toți ionii prezenți în gaz sunt în mișcare. În acest caz, curentul devine constant (curent de saturație), în ciuda creșterii suplimentare a tensiunii. La o tensiune suficient de mare, ionii în mișcare și electronii sunt atât de accelerați încât se ciocnesc cu moleculele de gaze și le ionizează, transformând moleculele neutre în ioni pozitivi și electroni. Ionii și electronii nou formați sunt accelerați de câmpul electric și, la rândul lor, ionizează noile molecule ale gazului. Adică se dezvoltă ionizarea șocurilor gazului, apare o descărcare de coroană (limitată, așa cum se arată mai sus, la o parte a spațiului interelectrodei). Apare atât în corona, cât și în electrozii precipitanți, dar electrodul corona are o zonă exterioară semnificativ mai mare.
Particulele de aerosoli (particule de praf) care intră în zona dintre evacuare și electrozii de colectare, adsorbite pe suprafața lor ionii, dobândind o sarcină electrică și pentru a da accelerare îndreptate în direcția electrodului cu încărcătura opusă.
Procesul de încărcare a particulelor depinde de mobilitatea ionilor, de traiectoria mișcării și de timpul de rezidență al particulelor în zona încărcăturii corona. Se știe că în aer și în gazele de ardere mobilitatea ionilor negativi este mai mare decât ionii pozitivi, prin urmare, precipitatoarele electrostatice sunt de obicei făcute cu o coroană de polaritate negativă. Timpul de încărcare pentru particulele de aerosol este mic și se măsoară în fracțiuni de secundă.
Mișcarea particulelor încărcate pe electrodul de precipitare are loc sub acțiunea: forțelor aerodinamice, forței de interacțiune a câmpului electric și a încărcăturii particulelor, gravitației, forței presiunii vântului electric.
La proiectarea precipitatoarelor electrostatice, gravitația și vântul electric sunt neglijate.
Forțele aerodinamice determină mișcarea particulelor de-a lungul direcției fluxului de gaz cu o viteză apropiată de viteza gazului (0,5-2 m / s).
Rezistența interacțiunii particulelor încărcate cu un câmp electric este forța principală care determină particulele să se deplaseze spre electrodul de precipitare.
Pentru procesul de depunere a prafului pe electrozi, rezistența electrică a straturilor de praf este foarte importantă. În ceea ce privește semnificația sa, se disting praful și rezistivitatea:
- praf cu rezistivitate mică (mai puțin de 10 ohm-m), care, în contact cu electrodul de a pierde sarcina sa și să dobândească o taxă al cărei semn corespunde semnului electrodului, iar apoi între particula și electrod se produce forță repulsivă, sub acțiunea care particula tinde să revină la fluxul de gaze ;
- praf cu o rezistență electrică specifică de 10 până la 10 Ohm · m, care sunt bine depozitate pe electrozi și sunt ușor de îndepărtat prin agitare;
- praf cu rezistivitate electrică mai mare de 10 ohm-m, care sunt greu de prins în electrostatic, deoarece astfel de particule de pe electrozi pulberi evacuate lent, ceea ce împiedică în mare măsură depunerea de noi particule. În condiții reale, rezistența specifică a prafului este redusă prin condiționarea sau condiționarea chimică a gazului.
Cea mai mare parte a prafului este depozitată pe electrodul de precipitare pozitiv, deoarece electrodul corona are o zonă exterioară semnificativ mai mare și majoritatea particulelor dobândesc o sarcină negativă.
O mare importanță pentru funcționarea fără probleme a precipitatorului electrostatic este sistemul de îndepărtare a prafului depus de aparat. În precipitatoarele electrostatice uscate, mecanismele de agitare a ciocanului cu șocuri sunt utilizate pentru a curăța suprafața electrodului de praf. Praful este turnat în buncărul 5 (a se vedea figura 9.1), de unde este îndepărtat sub formă uscată sau sub formă de pastă. În precipitatoarele electrostatice umede, praful de pe suprafețele electrozilor este spălat cu apă împreună cu picăturile prinse. Nămolul este scos din partea inferioară a aparatului.
Creșterea eficienței de purificare a gazului în electrostatic realizată numai în cazul în care cenușa stabilit pe electrozii când scuturată vor cădea în buncăr sub formă de conglomerate relativ mari constând dintr-o multitudine de particule aglomerate de către forțele de adeziune. Pentru aceasta este necesar să se aleagă intervalele de timp între impulsuri (adesea sunt atribuite 3 minute).