Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 3.2.4. Електричні повітряні фільтри

До групи апаратів електричного очищення входять електростатичні осаджувачі різного типу, які традиційно називають електрофільтрами. За конструкцією електрофільтри значно відрізняються від електричних пиловловлювачів, які застосовуються для очищення повітря й газів, що вловлюють високодисперсний пил у значних концентраціях.

У промисловості широко використовують декілька типових конструкцій сухих і мокрих електрофільтрів для очищення повітря від технологічних викидів пилу.

На рис. 3.11 і 3.12 наведені основні види сухих електричних фільтрів.

Рис. 3.11. Принципова схема сухого двозонального електричного фільтра: 1 — зона іонізації повітря; 2 — джерело живлення; 3 — осаджу-вальна зона

Рис. 3.12. Схема сучасного електрофільтра "Пеципитрон": 1 — решітка для вирівнювання потоку повітря; 2 — іонізатор; 3 — пластини, на яких осідають частинки пилу; 4 — джерело високої напруги; 5 — підключення до електромережі; 6 — підведення електроструму напругою 6 кВ до трубок іонізатора; 7 — підведена шина; 8 — елемент, на якому осідають частинки (загальний вигляд)

Опишемо принцип роботи двозонального електричного фільтра. Потік очищуваного повітря спочатку проходить через іонізаційну зону 1, що має вигляд решітки із металевих пластинок з натягнутими між ними вертикальними коронуючими електродами з тонкого дроту. До коронуючих електродів підводиться напруга 13—15 кВ позитивного полюса спеціального живильного електричного агрегату 2, що випрямляє змінний електрострум і підвищує його напругу. В іонізаційній зоні частинки пилу заряджаються. Далі повітря проходить через осаджувальну зону 3, що має вигляд пакета металевих пластинок, встановлених паралельно один до одного на відстані від 8 до 12 мм. До пластин через одну підводиться напруга 6,5—7,5 кВ позитивного заряду. Пил осаджується на проміжкових заземлених пластинах.

Під час подавання напруги на фільтр навколо коронуючих електродів утворюється неоднорідне електричне поле, внаслідок чого виникає електричний розряд. Електрони, які не отримали від електричного поля достатньої кількості енергії, повертаються на попередній рівень енергії, віддаючи акумульовану енергію у вигляді ультрафіолетових променів. Унаслідок цього коронний розряд спричиняє легке світіння електродів.

У металургійній та машинобудівній промисловостях широко використовуються сухі горизонтальні двосекційні електрофільтри для очищення повітря від дрібнодисперсного пилу (рис. 3.13).

Сухі електрофільтри типу УГМ (уніфіковані горизонтальні малогабаритні) рекомендують для тонкого очищення повітря від пилу різної дисперсності.

Мокрі електрофільтри застосовують для очищення повітря від пилу великої дисперсності, частинок смол та ін. На рис. 3.14 зображена конструктивна схема мокрого електрофільтра типу С. У корпусі 3 встановлені коронуючі та осаджувальні електроди 2, до яких підводять запилене повітря через розподільчі решітки 1. У верхній частині фільтра встановлені смоловловлювальні зонти 4. Вловлена на електродах смола стікає в бункер і через гідро-затвор виводиться з апарата. При загущенні смоли апарат розігрівають.

Ефективність очищення повітря від пилу електрофільтрах можна визначити за формулою Дейча [6]:

де Рп — питома поверхня осаджувальних електродів, що дорівнює відношенню поверхні осаджувальних елементів до витрати очищуваного повітря в м2с/м3; соє — швидкість потоку повітря че-

Рис. 3.13. Схема сухого горизонтального електрофільтра: 1 — повітророзподільна решітка; 2 — електроди; 3 — бункер; 4 — механізм обтрушування

рез електрофільтр. Із формули (3.5) випливає, що ефективність очищення повітря в електрофільтрах зростає зі збільшенням значення показника ступеня сое^ :

"олР. 3,0 ЗД 3,9 4,6

Е 0,95 0,975 0,98 0,99

На ефективність електрофільтрів також впливають конструкція іонізаторів, розрядних та осаджувальних електродів.

Конструкція розрядних та осаджувальних електродів може бути різною. На рис. 3.15 і 3.16 зображені конструкції різних типів розрядних та осаджувальних електродів.

На ефективність цих електрофільтрів негативно впливають такі фактори:

- виникнення іскрових зарядів при запиленні осаджувальних електродів зволоженим пилом, що можуть спричиняти електричні пробої та вибух повітряно-пилової суміші;

- змітання повітряним потоком з осаджувальних електродів осілого пилу;

Рис. 3.14. Схема мокрого електрофільтра типу С

- обрив тонких електродів, їхня вібрація;

— електричні пробої, що виникають унаслідок потрапляння в осаджувальну зону волокон і крупних частинок пилу і спричиняють ямкоподібні вирви осілого пилу, який виноситься повітряним потоком. Рух крупних вирваних агломератів у міжелектричному просторі може спричинити подальші пробої. Крім цього, пробої супроводжуються короткочасним значним збільшенням електричного струму.

Для запобігання іскровим розрядам і пробоям регламентують величину електронапруги, що подається на осаджувальні електроди, яка не повинна перевищувати 6,6—7,5 кВ. Для запобігання змітанню та розривам осілого пилу на осаджувальних електродах рекомендована швидкість пилоповітряного потоку — 2 м/с.

Щоб частинки пилу встигли осісти на заземленому електроді під час їхнього руху в осаджувальній зоні зі швидкістю повітряного потоку у випадку їх входу у проміжок між пластинами фільтра, довжина їхнього шляху повинна бути не більшою

де Ь — відстань між осаджу вальними пластинками; сол — швидкість руху повітряного потоку, м/с; ос — швидкість сепарації пилу, м/с.

За температури 20 °С швидкість сепарації визначають за формулою

де и — напруга поля в іонізаторі; Ь — коефіцієнт, що залежить від діелектричної постійної величини частинки; г — постійна ве-

Рис. 3.15. Конструкції основних типів розрядних електродів

Рис. 3.16. Конструкції основних типів осаджувальних електродів

личина, що залежить від діелектричних властивостей частинки пилу; и ос — електронапруга на заряджених осаджувальних елементах; й — діаметр частинок пилу.

Із формул (3.6) і (3.7) видно, що для зменшення довжини осаджувальних пластинок, а значить, глибини габаритних розмірів фільтра в 4 рази без зниження ефективності, міжелектродний простір необхідно зменшити в 2 рази. Рекомендована відстань між електродами 8—12 мм.