В настоящее время процессы уноса пыли в электрофильтрах изучены недостаточно. Об этом говорит, например, тот факт, что при проектировании электрофильтров расчетная скорость дрейфа занижается в 1,5-2 раза. Одна из основных причин расхождения расчетной и фактической скоростей дрейфа заключается в отсутствии учета влияния доли уноса в выбросах пыли из электрофильтра. При анализе работы электрофильтров нередко рассматривается лишь проскок, а уносу не уделяется должного внимания. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть физическую сущность составляющих уноса.
Имеющиеся литературные сведения и исследования, проведенные в Семибратовском филиале НИИОГАЗ, позволяют предложить следующий вариант классификации уноса пыли из электрофильтров.
| Выбросы пыли из электрофильтров будем рассматривать состоящими из проскока и уноса (рис. 4.8). Проскок обусловлен недозарядом, нейтрализацией частиц и наличием неактивных зон. Унос происходит при падении пыли в бункер в процессе встряхивания электродов, самопроизвольного обрушения и выброса пыли из бункера. Кроме того, следует выделить унос пыли из бункера при переполнении его пылью и при подсосах, а также унос при осаждении частиц, причинами которого является перезарядка пылинок, их рикошет и эрозия слоя. Проскок частиц через активную зону электрофильтра. |
Часть частиц проходит через электрофильтр, не осадившись. Причиной этого может являться обратная корона, сопровождающаяся выбросом положительных ионов. В результате их осаждения на заряженные отрицательно пылинки возможна нейтрализация последних. Это приводит к снижению эффективной скорости дрейфа.
Кроме того, могут существовать частицы, имеющие, например, в силу своего малого размера и заряда, скорость дрейфа, недостаточную для их осаждения по всей длине электрофильтра.
Проскок при обратной короне приводит к существенному снижению степени очистки газов в электрофильтре. Решению этой проблемы посвящены исследования, позволившие разработать целый ряд конструктивных и технологических решений по уменьшению этого вида проскока. [5]
Проскок частиц через неактивные и полуактивные зоны.
Другим видом проскока пыли является проскок через неактивные и полуактивные зоны.
Неактивные зоны - это пространство между крайними осадительньми электродами и стенкой корпуса электрофильтра, где электрическое поле полностью экранировано. Устранение перетоков газа через неактивные зоны в горизонтальных и вертикальных электрофильтрах не представляет сложностей. Однако в практике монтажа и эксплуатации электрофильтров этому нередко уделяется недостаточное внимание.
В полуактивных зонах напряженность поля существенно ниже, чем в активных, из - за увеличенных расстояний между коронирующим электродом и заземленными частями корпуса. К полуактивным зонам в горизонтальных электрофильтрах следует отнести пространство сверху и снизу от рам коронирующих электродов, а в вертикальных - пространство между коронирующими электродами и стенками корпуса.
Следует отметить, что в вертикальных электрофильтрах объем неактивных зон существенно меньше, чем у горизонтальных. В этих аппаратах влияние неактивных и полуактивных зон можно полностью исключить путем несложных изменений конструкции.
Допустим, что электрофильтр состоит из двух аппаратов с площадями сечения, равными соответственно активной и сумме неактивных и полуактивных зон.
Каждая из этих зон характеризуется входной запыленностью Zвx, степеньюочисткисоответственно h 1и h 2 объемом очищаемых газов Q1 и Q2 и выходной запыленностью Zвых.1 и Zвых.2
Тогда, рассматривая электрофильтр как два параллельно соединенных аппарата, получим следующие выражения для общей степени очистки газов.
(4.9)
и для общей выходной запыленности
(4.10)
Влияние неактивных и полуактивных зон наглядно представлено на рис. 4.8 из которого следует, что при h1 = 0,95 выходная запыленность возрастет в 1,6 раза, а при h2 = 0,99 более чем в 4 раза.
Унос пыли при встряхивании осадительных электродов. Сущность этого вида уноса заключается в том, что дезагрегированные мелкие частицы, отделившиеся от осадительных электродов при их встряхивании, уносятся потоком газа за пределы поля электрофильтра. Влияние встряхивания осадительных электродов на степень очистки газов описано в ряде источников [2,3,5]. Однако рекомендации по повышению степени очистки газов за счет оптимизации режима встряхивания, содержащиеся в этих источниках, как правило, неконкретны. Рекомендуется отряхивать пыль так, чтобы слой падал крупными кусками и не развеивался потоком газа.
Унос пыли при самопроизвольном обрушении ее с осадительных электродов.
Сущность этого вида уноса та же, что и при встряхивании электродов. Отличие его заключается в том, что падение пыли происходит под действием веса слоя и случайных вибраций электрода, когда силы когезии становятся меньше отрывающих сил. Величина этого уноса имеет тот же порядок, что и величина уноса при встряхивании.
Унос пыли из бункера при встряхивании осадительных электродов.
При отряхивании слоя пыли с осадительных электродов основная часть его падает в бункер, при этом газ резко вытесняется из последнего, захватывает мелкие агрегаты и частицы пыли, которые попадают в пространство над бункером. Часть этой пыли уносится потоком за пределы поля. Эксперименты, проведенные на лабораторном электрофильтре, показывают, что доля этого уноса не превышает нескольких процентов от общих выбросов пыли из электрофильтра.
Унос пыли из бункера при подсосах и переполнении его пылью.
Возникновение потоков воздуха, имеющих скорость, при которой пыль захватывается из бункера и перемещается к выходу аппарата, может в несколько раз увеличить выбросы из электрофильтра.
Величина перетоков газа над бункером ограничивается специальными пластинами. Присосы наружного воздуха в электрофильтрах не должны превышать 5%, а присос его через бункер должен отсутствовать.
Отскок частиц при перезарядке.
Частицы, имеющие низкое электрическое сопротивление, после касания поверхности осадительных электродов быстро теряют свой заряд и приобретают заряд осадительного электрода. Возникающая при этом отталкивающая сила может возвратить частицу в газовый поток. Для уменьшения отскока при перезарядке осадительные электроды изготавливают из полупроводниковых материалов или снижают скорость газов в электрофильтре.
Выбивание пыли (эрозия).
Выбивание пыли из слоя на электродах оседающими частицами происходит в том случае, если энергия их движения достаточна для преодоления сил когезии слоя (10-8... 10-10 Дж).Выбитые пылинки под действием движущегося газа перемещается к выходу электрофильтра. Установлено, что при значениях параметра Дейча
(4.11)
унос может достигать 30% и более отобщих выбросов(здесь L - длина электрофильтра, Но - межэлектродное расстояние, Wдp - скорость дрейфа частиц, Vr - скорость газа).
Рикошет.
Рикошет обусловлен силой упругости частиц, возникающей при их ударе о чистую поверхность осадительного электрода [10]. В промышленных электрофильтрах электроды покрыты слоем пыли, поэтому отскок частиц в них маловероятен