О выборе типов коронирующих электродов.

Требования, предъявляемые к коронирующим электродам разнообразны. К этим требованиям можно отнести:

• необходимость создания требуемого электрического поля;
• обеспечение требуемых параметров вольтамперной характеристики;
• механическую прочность, надежность, долговечность, малую металлоемкость;
• возможность обеспечения требуемой чистоты поверхности, например, с помощью встряхивания и др.

Широкий диапазон требований и их противоречивость создает предпосылки для многообразия элементов коронирующих электродов.
Универсальный коронирующий элемент в настоящее время не создан. В связи с этим следует считать целесообразным подбор различных конструкций элементов применительно к конкретным технологическим условиям работы электрофильтров.
Математически обоснованные рекомендации по выбору элементов коронирующих электродов в зависимости от технологических условий в настоящее время отсутствуют. Первым шагом на пути выбора коронирующих элементов, вероятно, может быть их классификация. Одним из видов классификации может быть оценка элементов по степени и способу фиксации точек коронирования, а также по величине напряжения зажигания. (Рис. 4.17).

Приведенная классификация не обладает полнотой, однако, позволяет в первом приближении обобщить электрические свойства коронирующих элементов и подойти к обоснованию области их применения. Наряду с приведенной классификацией элементы коронирующих электродов необходимо оценивать по способности к отряхиванию, температурной и коррозионной стойкости, механической прочности, способу закрепления в раме и ряду других электрических, геометрических, механических и технологических параметров. Из приведенного Рис. 4.17. следует, что напряжение зажигания коронирующих электродов изменяется в диапазоне 12 ¸ 30 кВ., причем наиболее низкое его значение имеется у элементов с фиксированными точками короны с малым радиусом кривизны игл.

Сравнение вольтамперных характеристик коронирующих элементов с низким и высоким напряжением зажигания позволяет сделать вывод о целесообразности применения низкого напряжения зажигания (острых игл) при малом межэлектродном расстоянии или при невозможности достичь хорошей центровки электродной системы (при реконструкции).
Проведенные исследования и опыт эксплуатации электрофильтров позволяют сделать следующие выводы о применимости коронирующих элементов:

• для низкоомных пылей целесообразно применение элементов с фиксированными точками коронирования;
• для высокоомных пылей, при улавливании которых, в электрофильтре возникает обратная корона наиболее целесообразно применение элементов без фиксированных или слабо фиксированными точками короны.

Основные параметры, которые можно изменять у коронирующих электродов при замене элементов без фиксированных точек коронирования следующие:

• форма поперечного сечения;
• радиус кривизны кромок;
• площадь сечения;
• соотношение сторон поперечного сечения.

Основные изменяемые параметры коронирующих элементов с фиксированными точками коронирования следующие:

• размеры и форма основания (несущей части);
• высота игл (выступов, впадин);
• расстояние между иглами;
• радиус кривизны игл (выступов, впадин).

Известны конструкции коронирующих электродов, параметры которых могут изменяться, например, в зависимости от температуры.
Коронирующий элемент, иглы которого выполнены из биметалла, будет изменять как величину напряжения зажигания, так и расположение вольтамперной характеристики в координатах “ток-напряжение”, благодаря этому можно достигнуть требуемого технологического режима работы и режима питания электрофильтра.
Исследования всех свойств коронирующих элементов очевидно слишком дорогостоящая задача. Изучение отдельных сильнодействующих факторов выполнено (влияние геометрических характеристик), зависимость от числа проводов, влияние целого ряда технологических параметров, и др. [2]. Ряд факторов находятся в стадии исследования. Некоторые характеристики можно определить расчетом с помощью РД РТМ 2 26-14-21-80 [11]. Однако эти расчеты трудоемки и не дают достаточной точности для различных технологических переделов.
Представляет практический интерес определение величины, на которую повысится степень очистки газов, при изменении напряжения зажигания короны. Точное решение этой задачи в общем, виде отсутствует. Однако в отдельных случаях приближенное решение может иметь простой вид и обладать удовлетворительной точностью
Например, для качественной оценки влияния напряжения зажигание на степень очистки газов при улавливании цеолтисодержащего катализатора при каталитическом крекинге нефти была использована следующая формула:
(4.13)
где: h –степень очистки газов электрофильтром;
U –рабочее напряжение электрофильтра, кВ.;
U₀ –напряжение зажигания короны, кВ.;
L –общая длина полей электрофильтра, м.;
V _г - скорость газов в электрофильтре, м/с.
Расчеты по формуле (4.13) выполнены для следующих параметров электрофильтра (таблица 4.2.)
U = 35¸40 кВ, L=3х2,5 х7,5 м., U₀=15¸30 кВ, V _г =1 м/с.

Таблица 4.2.

Анализ таблицы 4.2. показывает следующее. Повышение напряжения зажигания до 30 кВ. снижает степень очистки газов до недопустимых пределов. В тоже время при напряжении зажигания 15 кВ. степень очистки газов превышает 99,5 %
Из таблицы также следует, что ухудшение центровки электродов (снижение рабочего напряжения с 40 до 35 кВ.) может быть компенсировано снижением U₀.
Интересно отметить также влияние величины перенапряжения при DU = 25 кВ., h = 99,98%, а при DU = 5 кВ., h =82,3%.
Таким образом, например, электрофильтр при рабочем напряжении 35 кВ. и напряжением зажигания 30 кВ. имеет степень очистки газов 96,40%. Замена системы коронирующих электродов на систему с напряжением зажигания 15 кВ. позволяет достичь степени очистки 99,79%. Этот принцип был успешно использован ОАО Семибратовским филиал НИИОГАЗ при реконструкции электрофильтров СГ-15 на Ярославском и Рязанском НПЗ.
Для электрофильтров, улавливающих золу тепловых электростанций, влияние напряжения может быть ориентировочно учтено с помощью следующей формулы (4.14.):
(4.14)
где: d₅₀ – медианный размер улавливаемых частиц;
К₁=0,25;
К₂=6•10⁴... 10•10⁵ в зависимости от УЭС золы.