3.3. Электрофильтр

Сущность процесса электрической очистки газов в электрофильтрах заклю­чается в следующем. Газ, содержащий взвешенные частицы, проходит через си­стему, состоящую из заземленных осадительных электродов и размещенных на некотором расстоянии (межэлектродным промежутком) «коронирующих электродов», к которым подводится вы­прямленный электрический ток высокого напряжения.

При достаточно большом напряжении, приложенном к межэлектродному проме­жутку, у поверхности коронирующего электрода происходит интенсивная удар­ная ионизация газа, сопровождающаяся возникновением коронного разряда (коро­ны), который на весь межэлектродный промежуток не распространяется и зату­хает по мере уменьшения напряженности электрического поля в направлении оса­дительного электрода.

Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне короны, под действием сил электрического поля движутся к разноименным электродам, вследствие чего в межэлектродном промежутку возни­кает электрический ток, называемый током короны Улавливаемые частицы из-за ад­сорбции на их поверхности ионов приобре­тают в межэлектродном промежутке элект­рический заряд и под влиянием сил элект­рического поля движутся к электродам, осаждаясь на них Основное количество частиц осаждается на развитой поверхно­сти осадительных электродов, меньшая их часть попадает на коронирующие электро­ды По мере накопления на электродах осажденные частицы удаляются встряхива­нием или промывкой электродов

В металлургии, химической промышленности, на ТЭЦ и в ряде других отраслей широко применяются электрофильтры, обеспечивающие степень улавливания пыли 99,5 %. В электрофильтре рабочей частью является активная зона (активный объем), в которой создается электрическое поле под действием напряжения. Напряжение подается на коронирующие электроды (от отрицательного полюса выпрямителя) и на осадительные электроды (от положительного полюса).

Унифицированный горизонтальный электрофильтр УГ состоит из бункера 1, встряхивателя электродов 2, полосы встряхивания 3, газораспределительной решетки 4, изоляторных коробок 5, осадительного 6 и коронирующего 8 электродов, привода механизма встряхивания коронирующих электродов 7. Перечисленные узлы смонтированы в корпусе 9.

а б

Рис. 6. Конструкции электрофильтров: а –УГ; б – ДВП

Расчет

Исходные данные: расход воздуха на обеспыливание V₀ = 3000 м³/ч; плотность газов = 1,29 кг/м3; температура газов t = 25 ⁰С; атмосферное давление В = 101,3 кПа ; разрежение в системе Р = 0 кПа; рабочее напряжение U_р = 70 кВ. Состав газов близок к атмосферному воздуху; средний размер пылевых частиц d_m= 11 мкм.

1. Рассчитываем плотность газов при рабочих условиях:

2. Определяем расход газов при рабочих условиях:

3. Находим необходимую площадь сечения электрофильтра:

где: - скорость потока газов в электрофильтре; выбирается в пределах 0,3- 2 м/с. При наличии в газе тонких пылей = 0,3 - 0,5 м/с, а в трубчатых аппара­тах (вертикальных электрофильтрах) принимается до 1 м/с. Для условий нашего примера примем = 0,85 м/с:

4. Принимаем электрофильтр типа УГ-1-2-10 с площадью активного сечения фильтра F_ф= 10 м². Радиус коронирующего электрода R₁= 0,001 м. Оп­ределяем фактическую скорость потока газов в электрофильтре:

Таблица 5

Марка электрофильтра	Активная высота электродов, м	Активная длина поля, м	Количество полей	Площадь активного сечения	Общая площадь осаждения, м^2	Габаритные размеры, м
						Длина	Ширина (по осям опор)	Высота
УГ 1-2-10	4,2	2,51	2	10	420	9,6	3,0	12,3

5. Определяем относительную плотность газов при стандартных усло­виях (В = 101,3 кПа, t = 20⁰С):

6. Рассчитываем критическую напряженность электрического поля:

= 5939 кВ/м

7. Находим величину средней напряженности электрического поля:

где: d = - расстояние между плоскостями осадительных и коронирующих электродов, м.

8. Рассчитываем скорость дрейфа для частиц пыли мельче 1 мкм:

9. Находим удельную площадь осаждения фильтра, учитывая, что об­щая площадь осаждения F_ос для фильтра УГ 1-2-10 составляет 420 м²:

10. Определяем фактический коэффициент эффективности пылеочистки:

Конечная запыленность очищенной газовой смеси:

где: - запыленность газа при входе в аппарат, мг/м³