Применение электрофильтров при очистке дымовых выбросов

Процесс улавливания взвесей в электрофильтре

можно условно разделить на несколько этапов:

· зарядка взвешенных частиц;

· движение заряженных частиц к электродам;

· осаждение заряженных частиц на электродах;

· регенерация электродов — удаление с поверхности электродов уловленных частиц;

· удаление уловленной пыли из бункерной части электрофильтра.

При прохождении пылегазовой среды через активную зону электрофильтра взвешенные частицы (аэрозоли) попадают в зону действия коронного разряда в неоднородном электродном поле.

При определенной величине напряжения, приложенного к межэлектродному промежутку, напряженность поля около коронирующего электрода становится достаточной для появления коронного разряда, следствием которого является заполнение внешней части межэлектродного промежутка в основном отрицательно заряженными ионами. Отрицательно заряженные ионы под действием сил электрического поля движутся от коронирующих электродов к осадительным. Взвешенные частицы, находящиеся в потоке, в результате адсорбции на их поверхности ионов, приобретают в межэлектродном промежутке электрический заряд и под влиянием сил электрического поля движутся к электродам, на поверхности которых и осаждаются.

Уловленные частицы периодически удаляются с электродов с помощью механизмов встряхивания, попадают в бункеры, расположенные под электродной системой, и через них выводятся из электрофильтра. [3]

Наиболее широкое распространение получили электрофильтры для санитарной очистки дымовых газов тепловых электростанций.
Электрофильтры являются на сегодняшний день наиболее эффективным средством очистки газов благодаря ряду особенностей:

· В электрофильтрах достигается высокая степень очистки газа до 99,9%;

· Электрофильтры имеют очень низкое динамическое сопротивление потоку газа;

· Электрофильтры позволяют улавливать взвешенные частицы в широком диапазоне размеров (от долей микрометров до десятков миллиметров);

· Электрофильтры легко регенерируются;

·

Рис.2 Принципиальная схема электрофильтра.

Принципиальная схема электрофильтра представлена на рис.2. Между двумя плоскими осадительными электродами расположен ряд коронирующих проводов. В промежуток между коронирующими и осадительными электродами поступает запыленный газ. В поле коронного разряда, возникающего при подаче высокого напряжения на провода, частицы заряжаются и под действием поля движутся к осадительным плоскостям, с которых они периодически удаляются. Таким образом, концентрация взвешенных частиц, по мере прохождения через электрофильтр, постепенно уменьшается.
Практически для получения промышленной очистки используется множество таких электрофильтров.

Рис. 3 Пример использования электрофильтра

На рис.3 представлен пример использования электрофильтров. Наиболее распространены пластинчатые электрофильтры - аппараты с осадительными электродами в виде пластин, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Между пластинами расположены коронирующие электроды, укрепленные на рамах. В одном корпусе электрофильтра может быть расположено несколько независимых, последовательно расположенных систем электродов электрофильтра пылеочистки осадительные электроды пластинчатые S-образного профиля, коронирующие электроды ленточно-игольчатые.Электрофильтры имеют ряд преимуществ по сравнению с другими фильтрами - это большая долговечность, простота технического обслуживания, наличие непрерывного цикла золоудаления при достаточно высокой эффективности, отсутствие сменных элементов, большая пропускная способность и др. Стоимость знакопеременных источников питания больше стоимости униполярных, однако, в абсолютном значении стоимость реконструкции электрофильтра значительно больше стоимости любых новых источников. Промышленные испытания источников переменного тока в режиме штатного отряхивания ОЭ, проведенные для пылей с УЭС ρv = 5∙10¹⁰…5∙10¹² Ом∙м у нас в России на углях Кузнецкого, Канск-Ачинского, Экибастузского бассейнов показали возможность экономии энергопотребления на 20…80% по сравнению с униполярным питанием. И те и другие источники с питанием от сети 50 Гц. В результате получено снижения концентрации пыли на выходе из газоочистительного аппарата в 1,5…2 раза.[1]

Таблица 3 [2]

При сжигании 1 тонны угля, в среднем, в дыме содержатся:

В данном случае нас интересует объём золы, образующийся после сгорания угля, и его уменьшение перед выбросом в атмосферу.

Согласно действующего законодательства и нормативно-правовых документов ПДК для различных веществ указаны в таблице 4 (выдержка).

Таблица 4

ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест, мг/м³

(указаны продукты сгорания каменного угля)

5. Расчёт

Для расчёта эффективности фильтров будет рассмотрена Ижевская ТЭЦ-2:

· высота трубы – 150 метров;

· объём ежечасно потребляемого каменного угля ~ 2000 тонн;

· производительность (общая) -390 МВт;

· установленная мощность - 1474 ГКалл/час;

· КПД очистки газа фильтром УГ2-4-53: 95-98%. [4]

Таблица 5

Технические характеристики электрофильтраУГ2-4-53, применяемого на предприятии [3]:

5.1 Методика расчёта предельно допустимых выбросов

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м (мг/м³)при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x_м(м) от источника и определяется по формуле

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

т и n -коэффициенты. учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса; H(м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); h- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, h= 1; ΔТ(°С) - разность между температурой выбрасываемой газо-воздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в; V₁ (м³/с)- расход газо-воздушной смеси.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным 160 - для Европейской территории России и Урала севернее 52° с. ш.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2.[5]

5.2 Расчёт предельно допустимых выбросов

Данные:

Пыль (зола): 50г/м³

Температура: 250°C

Объём газовоздушной смеси: 95 м³/с

ПДК пыли: 3 мг/м³

Расчёт:

Коэффициент А принимается равным 160;

m,n,h – равны 1;

F - 2

Эффективность очистки газов 94% (1%=0,5г/м³)

Температура на выходе: ~140°C

Самый жаркий месяц в г. Ижевск: июль, 37°C [6]

Из расчёта видно, что предельный выброс ТЭЦ-2 не превышает ПДК. Данный факт обусловлен тем, что на предприятии установлен электрофильтр для очистки газовоздушной смеси от пыли (золы).