ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ (ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ ) Electrostatic precipitator
Электрофильтр (ЭФ) – устройство (аппарат), в котором очистка дымовых газов от твердых частиц происходит под действием электрических сил. ЭФ обеспечивают глубокую очистку газов от твердых частиц (с КПД эф до 98 99,9%) в установках средней и большой мощности при минимальных гидравлических сопротивлениях ( р г 150 Па), умеренном потреблении энергии и практически без снижения температуры запыленных газов в них. Электрофильтр позволяет удалить частицы мелких фракций i =0,01 100мкм. ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ
Между одноимённо заряженными телами возникает электростатическое (или кулоновское) отталкивание, а между разноименно заряженными — электростатическое притяжение. Фундаментальным отличием процесса электростатического осаждения от механических методов сепарации частиц является то, что в этом случае осаждающая сила действует непосредственно на частицы, а не создается косвенно воздействием на поток газа в целом. F = q·E
Процесс улавливания частиц в любых электрофильтрах имеет три основные стадии – 1) зарядку взвешенных частиц, 2) осаждение заряженных частиц в электрическом поле и 3) удаление осажденного материала во внешний приемник.
Наиболее эффективным средством зарядки, используемым при электростатическом осаждении, является коронный разряд постоянного т ока. Корона формируется между активным высоковольтным электродом, на который подается заряд большей мощности 40-100 кВ, и заземленным пассивным электродом. Плотность силовых линий (напряженность поля) в межэлектродном пространстве различна. У коронирующего электрода она имеет наибольшее значение и убывает по мере приближения к осадительному электроду.
СТАДИЯ 1 - зарядка взвешенных частиц
Пространство между коронирующими и осадительными электродами называется активной зоной электрофильтра. В активной зоне идет процесс улавливания частиц. Скорость движения пылевых частиц под действием электрического поля по направлению к осадительному электроду называется скоростью дрейфа и составляет 5 - 15 см/с. На полное осаждение частиц требуется всего несколько секунд. На входе и выходе его имеются устройства для равномерного распределения пылегазового потока по сечению.
Накопленный на осадительных электродах слой, периодически удаляется с помощью механизмов встряхивания. Отделившиеся от электродов агломераты пыли под действием силы тяжести падают в бункер, откуда удаляются с помощью специальных устройств и направляются для дальнейшего использования или в места хранения отходов. Если частицы жидкие, например, при улавливании серной кислоты или дегтя, то они сливаются и стекают по каплям в сборные резервуары под электродами. СТАДИЯ 3 - удаление осажденного материала
Осадительные электроды выполняются из пластин специального профиля, закреплены на балках подвеса и электрически соединены с корпусом и заземлены. Коронирующие электроды подвешиваются на опорно-проходных изоляторах и размещаются по осевой линии между осадительными электродами. Для удаления пыли с электродов в электрофильтрах применяются механические, электрические, электропневматичес -кие и другие устройства. Для сбора уловленной с электродов пыли электрофильтр снабжен бункерами.
В настоящее время электрофильтры изготавливаются с расстоянием между осадительными электродами 2H = 275, 300, 350, 400, 460 мм. Расстояние между коронирующими электродами d = 160-200 мм
Система электродов, вид сверху Коронирующие электроды Осадительные электроды Рама
Система осадительных электродов
Распределение напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве: 1 – коронирующий электрод; 2 – осадительный электрод
Жесткий коронирующий электрод ( RDE 1 )
Газовый канал первого поля, электроды RDE с V- обр. штырями Жесткий коронирующий электрод ( RDE 1 )
1 2 3
Система верхнего встряхивания
Для повышения эффективности золоулавливания и избежания вторичного уноса активную зону в электрофильтрах выполняют из нескольких полей (1-5 полей ), периодичность встряхивания которых уменьшается по ходу газов. Поле Активная зона
1 – коронирующие электроды; 2 – пластинчатые осадительные электроды; а – входной газоход; б – выходной газоход; в – камера. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОФИЛЬТР
Тем-ра газов - до 250 º С; η ЗУ = 94%
Тем- ра газов - до 250 º С; 2 S = 275 мм η ЗУ = 98 - 99,5%
1 - вход газов; 2 - выход газов; 3 - газораспределительная решетка ; 4 - подвод напряжения; 5 - коронирующий электрод; 6 - осадительный электрод; 7 - встряхивающий механизм коронирующего электрода; 8 - встряхивающий механизм осадительного электрода; 9 - корпус; 10 - бункер золы; 11 - наклонные внутрибункерные перегородки ; 12 - подъемная шахта; 13 - газораспределительные объемные элементы ; 14 - выходной конфузор ; 15 - люк. ЭГА2-88-12-6-3 Высота осадительных электродов – 6; 7,5; 9; 10,5; 12 м Ширина осадительных электродов – 2,56; 3,84 ; – 5,12 м Количество полей – 2, 3, 4 Площадь активного сечения – 16,5 – 285,6 м 2 Производительность по газу – 594 – 1038 тыс. м 3 в час КПД до 99,7
1 - подводящий газоход; 2 - газораспределительная решетка; 3 - коронирующие электроды; 4 - осадительные электроды; 5 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 6 - механизм встряхивания осадительных электродов.
1-корпус; 2-система газораспределения; 3-осадительные электроды; 4-механизм встряхивания осадительных электродов; 5-коронирующие электроды; 6-рама подвеса коронирующих электродов; 7-механизм встряхивания коронирующих электродов; 8-привод встряхивания осадительных электродов; 9-привод встряхивания коронирующих электродов; 10-токоподвод
31 Новое поколение электрофильтров типа ЭГСЭ для энергетики Электрофильтры типа ЭГСЭ
1 – профилированная центральная часть корпуса элемента; 2 – коронирующие наконечники, отогнутые; З – коронирующий наконечник в плоскости корпуса элемента с большим, чем у отогнутых, углом при вершине; 4 – плоские краевые секции корпуса элемента; 5 – торцевые линии (плоскости) плоских краевых секций
Параметры электрофильтров Зна-чение Количество секций 2 Высота электродов 18 Кол-во полей 5 Концентрация золы в очищенных газах, мг/м 3 30 Вес одного аппарата, т 1940 Установленная мощность одного аппарата, кВт 1850
Электродные системы высотой до 18 м предельно снижают требуемую площадь для размещения ЭГСЭ и в любых условиях гарантируется одноярусная компоновка аппарата; Коронирующие электроды с распределенными центрами коронирования обеспечивают высокую эффективность при улавливании высокоомных зол, а также при высоких запыленностях очищаемых дымовых газов; Верхнее расположение систем встряхивания коронирующих электродов сокращает габариты ЭГСЭ; Новые микропроцессорные системы автоматического управления агрегатами питания и механизмами встряхивания, предотвращающие образование обратного коронирования, а также сокращающие расход электроэнергии; Новые приводы механизмов встряхивания с регулируемым числом оборотов, изменяющие период оборота вала встряхивания, уменьшают вторичный унос и предотвращают залповый выброс золы из бункеров электрофильтра; Усовершенствованная система газораспределения на входе и внутри электрофильтра, обеспечивает максимальную эффективность золоулавливания. Автоматизированная система золоудаления и складирования обеспечивает отпуск потребителю сухой золы без затрат сжатого воздуха
Тип ЭСГ серии “ЭФИР” Показатели надежности : Коэффициент готовности > 0.97 Вероятность безотказной работы за 7000 часов > 0.9 Установленный ресурс до капремонта, часов > 100 000 Назначенный ресурс, часов > 175 000 Впервые в СНГ достигнута остаточная запыленность 50 мг/м 3 в эксплуатационных условиях Впервые в СНГ для золы экибастузского угля достигнута остаточная запыленность 150 мг/м 3 (4 поля) и 250 мг/м 3 (3 поля)
СХЕМА ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА
ЭЛЕКТРОФИЛЬТР С ТРУБЧАТЫМИ ОСАДИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
Влажностное кондиционирование Перед ЭФ через специальные сопла вводится влага (пар или вода) и температура газов снижается на 20-30 0 С. Влага должна быть очищена, чтобы соли не откладывались. Должно быть обеспечено расстояние для испарения влаги. r зл u г u г <100 0 C 130 0 C u г >200 0 C h t
2. Химическое кондиционирование газов Присутствие в дымовых газах некоторых примесей ( NH 4 OH, NH 3, SO 3,( NH 4 ) 2 SO 4 ) снижает УЭС золы и увеличивает эффективность работы электрофильтра до 99-99,5%. 1 3 2 Относительная скорость дрейфа 0 10 20 C i, ppm SO 3 (NH 4 ) 2 SO 4 NH 3
3. Импульсное питание ЭФ Питание ЭФ импульсным напряжением осуществляется наложением на постоянное напряжение импульсов малой длительности от нескольких мкс до нескольких мс. С увеличением импульсного напряжения увеличивается напряженность электрического поля и соответственно увеличивается заряд, который получают частицы, что приводит к уменьшению эффекта обратной короны и увеличивает эффективность электрофильтра до 99,6-99,8%. При этом проскок частиц уменьшается в 1,5-3 раза.
4. Питание ЭФ знакопеременным напряжением. Полярность электромагнитного напряжения меняется каждый раз, когда напряженность в слое приближается к пробивному значению. После переключения полярности заряд частицы в межэлектродном пространстве меняет знак. При этом силы, действующие на частицы, по-прежнему направлены к осадительным электродам. Положительным моментом является эффект самовстряхивания электродов. Отрицательный эффект: увеличивается вторичный унос при обрушении слоя. η эф =98,9-99,9%.
Тип ЭФ Доля, от 100 % Высота электродов, м Эффективность, % ДГП, ДГПН, ДГПН (УГ), ДГПС, ПГД (УГ), УГ2 64 6-7, 5 8 8 -95 ЭГА, ЭГБ, ЭГД 7 9 90-98, 6 УГ3, ЭГА, ЭГБ, ЭГБМ, импортные 29 12-13, 5 9 8 -99, 5
Выбросы золы котлов, сжигающих канско-ачинские угли № Тип котла, ТЭС Топливо (шлакоудаление) Тип газоочистки КПД, % Выбросы золы, мг/нм 3 ) Факт ГОСТ Р 50831-95 Ввод до 31.12..2000г. Ввод после 01.01. 2001г. 1 П-67 Березовская ГРЭС-1 Березовский (ТШУ) Электрофильтр =98,5 60÷80 100 50 2 Е-500 Красноярская ТЭЦ-2 Бородинский (ТШУ) Электрофильтр =98,0÷99,0 45÷90 100 50 3 ПК-38 Назаровская ГРЭС Назаровский (ЖШУ) БЦУ =89,6–90,1 677÷910 150 150 4 ПК-38 (3А Назаровская ГРЭС) Назаровский (ТШУ) БЦУ =91,0 675 150 150 5 ПК-38 Красноярская ГРЭС-2 Бородинский (ТШУ) БЦУ =91,1-92,6 310÷460 150 150 6 БКЗ-420 Красноярская ГРЭС-2 Красноярская ТЭЦ-2 Бородинский (ЖШУ) БЦУ =91,5–92,2 Электрофильтр =97,5 230–310 100 100 50 7 ПК-10Ш Красноярская ТЭЦ-1 Бородинский (ТШУ) БЦУ =80,0–92,5 206–550 150 150 8 БКЗ-320 Красноярская ТЭЦ-1 Бородинский (ЖШУ) Электрофильтр =96 400 150 150 9 БКЗ-420 Абаканская ТЭЦ Бородинский (ТШУ) Электрофильтр пятипольный. =99 47–50 100 50
0,8· 0,8· 0,8· 0,7· 0,7· Батарейные циклоны - - 92 96 0,7∙ η ЗУ Мокрые скруббера с трубой Вентури - 20 25 ( SO 2 ) 80÷85 ( SO 3 ) 94 96 0,8∙ η ЗУ То же при работе на оборотной воде (с вводом известкового молока) - 50 60 (до 75 80) до 98 0,8∙ η ЗУ Электрофильтры - - 95 99,9 0,7∙ η ЗУ То же с вводом известкового молока - 50 85 ≥ 98 99,9 0,7∙ η ЗУ Рукавные (тканевые) фильтры - 20 40 при СаО>15 20% в золе 98 99,9+ 0,7∙ η ЗУ Способы очистки , % , % , % , %
