'
Научный журнал «Вестник науки»

Режим работы с 09:00 по 23:00

zhurnal@vestnik-nauki.com

Информационное письмо

  1. Главная
  2. Архив
  3. Вестник науки №10 (55) том 4
  4. Научная статья № 25

Просмотры  100 просмотров

Капишников А.В., Конева С.Е.

  


ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ КАК СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ОТ ПРОДУКТОВ НЕПОЛНОГО СГОРАНИЯ *

  


Аннотация:
в данной статье рассмотрен способ очистки дымовых газов от продуктов неполного сгорания электрофильтром, рассмотрено устройство электрофильтра, приведены графики зависимостей улавливания мелких, твёрдых частиц   

Ключевые слова:
электрофильтр, дымовые газы, очистка газов, продукты неполного сгорания, формула Дейча   


УДК 621.18

Капишников А.В.

магистр, ст. преподаватель кафедры котло-и реакторостроения

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

(г. Барнаул, Россия)

 

Конева С.Е.

студент гр. ЭМ-91, ФЭАТ.

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

(г. Барнаул, Россия)

 

ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ КАК СПОСОБ

ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

ОТ ПРОДУКТОВ НЕПОЛНОГО СГОРАНИЯ

 

Аннотация: в данной статье рассмотрен способ очистки дымовых газов от продуктов неполного сгорания электрофильтром, рассмотрено устройство электрофильтра, приведены графики зависимостей улавливания мелких, твёрдых частиц.

 

Ключевые слова: электрофильтр, дымовые газы, очистка газов, продукты неполного сгорания, формула Дейча.

 

 Очистка газовых выбросов в атмосферу от твёрдых частиц неполного сгорания является важнейшей задачей по защите окружающей среды, ввиду специфики российской энергетики, где большую роль в генерации тепла и электричества составляют ТЭЦ. От вида, характеристик топлива, способов пылеприготовления, сжигания и, конструкции топки котла зависит количество частиц золы и несгоревшего топлива в продуктах сгорания. К примеру, при использовании бурых углей удельное содержание в них золы составляет 40-42 г/м3, что превышает допустимую концентрацию твердых частиц в газах, согласно санитарно-техническим нормам [1].

 В котельных установках применяют следующие устройства: это электрофильтры, различные мокрые золоуловители, в основном трубы Вентури и механические инерционные золоуловители.

 К эффективным золоуловителям на ТЭЦ относятся электро­фильтры (ESP), которые имеют степень очистки газов от твердых частиц 99,0 - 99,8% при гидравлическом сопротивлении не более 200 Па. Очистка дымовых газов в электрофильтрах основана на разряде между двух электродов, к которым подведен пульсирующий электрический ток высокого напряжения до 60 кВ. Поток газов, проходя через электрофильтр наполняется отрицательными ионами, движущимися от коронирующего к осадительному электроду под действием сил электрического поля. Отдав заряд, частица падает в карман, а затем в золовый бункер [2].

 Унос, накапливающийся на осадительных электродах, периодически стряхивается специальными устройствами в бункере, а затем удаляется. Коронирующие электроды сделаны в виде металлических стержней, штыкового сечения или в виде ленточно-игольчатых стержней. Осадительные электроды выполнены из труб или пластин.

 

Рисунок 1 - Принципиальная схема электрофильтра

 

Унос, накапливающийся на осадительных электродах, периодически стряхивается специальными устройствами в бункере, а затем удаляется. Коронирующие электроды сделаны в виде металлических стержней, штыкового сечения или в виде ленточно-игольчатых стержней. Осадительные электроды выполнены из труб или пластин.

 

Рисунок 2 - Общий вид элек­трофильтра для ТЭЦ

 

 Эффективность улавливания золы и электропотребление в электрофильтре в определяющей мере зависит от его конструкции и режима работы (поверхность осаждения F, скорость газов wr и рав­номерность её распределения, напряженность электрического поля Е, конструкция электродов). Она также сильно зависит от свойств топлива (состав и удельное электрическое сопротивление УЭС зо­лы, зольность, содержание влаги и серы в угле) и характеристик котельной установки: температура дымовых газов на входе в элек­трофильтр, избыток воздуха, величина механического недожога.

 Знак влияния отдельных факторов часто противоположный, и получаемый суммарный эффект не однозначный. При фиксирован­ной геометрии и режиме работы электрофильтра эффективность золоулавливания зависит от следующих факторов: удельное электрическое сопротивление (УЭС) золы, фракционный состав золы, температура дымовых газов, объём дымовых газов, температура горения.

 Удельное электрическое сопротивление (УЭС) золы, которое определяется составом минеральной части угля и продуктов сжига­ния топлива (содержание оксидов серы и влаги). Высокое удельное электрическое сопротивление слоя золы, который образуется на осадительных электродах, фактически работает как изолятор. Установлено, что максимум электрического сопротивления золы для большинства углей приходится на температуры 120-160 оС, т.е. одним из способов борьбы с высоким электросопротивлением золы является увеличение или уменьшение температуры уходящих газов. температура дымовых газов на входе в электрофильтр. Эф­фективность "холодного" электрофильтра повышается при снижении температуры дымовых газов (рисунок 3) как в силу снижения значения удельного электрического сопротивления, так и из-за уменьшения скорости газов [3].

 

Рисунок 3 - Эффективность улавливания фракций летучей золы.

1, 2, 3 при О'эф = 90, 110, 130°С

 

 Фракционная эффективность золоулавливания i-той фракции (т|фр) = (СуЛфр)г 100/(Свхфр)|, % изменя­ется достаточно в больших пределах для разных размерных фрак­ций (рисунок 3), и, соответственно, золы в целом отдели фракций.

 Объём дымовых газов. С ростом объёма дымовых газов рас­тёт скорость в электрофильтре и снижается эффективность улавли­вания;

 Температура горения. С ростом температуры горения увели­чивается образование субмикронной фракции золы, эффективность улавливания которой ниже, чем частиц микронного размера;

 Для оценки эффективности обычно используется формула Дейча (1),

 

где ω – скорость дрейфа частиц;

L – длина активной зоны электрофильтра;

Ho – межэлектродное расстояние;

 Vг – скорость газов в электрофильтре

 

 Эффективность улавливания золы возрастает при увеличении напряжённости электрического поля Е, которое можно держать вы­ше при увеличении электрической прочности газовой фазы. Элек­трическая прочность газовой фазы при температуре выше точки ро­сы tp растёт при увеличении концентрации трёх- и четырёх атомных газов (диоксид углерода СО2, водяной пар Н2О, оксиды серы SO2 и SO3) и при снижении температуры дымовых газов [4].

 Эффективность улавливания золы в значительной мере опре­деляется скоростью дрейфа заряжённых частиц к осадительным электродам; с уменьшением скорости дрейфа снижается степень улавливания золы (формула Дейча (1)). Значения скорости дрейфа плавно уменьшаются при увеличении в определённом диапазоне удельного электрического сопротивления золы (рисунок 4).

 

Рисунок 4 - Зависимость эффективной скорости дрейфа

от логарифма удельного сопротивления золы и эффективно­сти

улавливания при высоком УЭС.

 

 Эффективность работы электрофильтра также уменьшается и при высокой проводимости (низкое значение УЭС, в том числе и из-за повышенного недожога) слоя из-за разрядки частиц золы, слабо­го их удержания вследствие этого на поверхности и возврата в поток газов. Величина удельного электрического сопротивления зависит от состава золы и дымовых газов. Обычно высокое сопро­тивление имеют угли с низким содержанием натрия и серы.

Электрофильтры широко используются для очистки дымовых газов на ТЭЦ Электрофильтрами оборудованы энергоблоки мощ­ностью более 150 МВт и более мелкие котлы, в которых сжигаются угли с повышенным содержанием щёлочноземельных элементов в золе.

 К достоинствам электрофильтров относят возможности дости­жения высокой степени очистки, обработки больших объемов дымо­вых газов при низком гид­равлическом сопротивлении (менее 0,4 кПа), получение золы в су­хом виде, низкие эксплуатационные затраты и применимость для углей с высоким содержанием щёлочноземельных элементов [4].

 Недостатки электрофильтров связаны с зависимостью эффек­тивности от свойств топлива и, прежде всего, низкой эффективно­стью или необходимостью иметь большое количество полей при ис­пользовании углей с высокоомной золой, а также с невысокой сте­пенью улавливания экологически наиболее опасных тонких частиц 6=2,5 -10 мкм (рисунок 3).

 Переход к безотходному производству, на данный момент, является наиболее надежным и экономичным способом защиты биосферы от вредных газовых выбросов. Под этим подразумевается разработка оптимальных технологических систем с замкнутыми энергетическими и материальными потоками. Создание и внедрение улучшенных технологических процессов и систем, которые будут работать по замкнутому циклу и позволять исключать образование большого количества отходов, является важнейшим направлением. Но на данный момент электрофильтры наиболее эффективны.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

Русланов, А.А. Очистка дымовых газов в промышленной энергетике / А. А. Русланов, И. И. Урбах, А. П. Анастаслади. – М.: Энергия, 1969. -456с.

Эстеркин, Р.И. Промышленные котельные установки: учебник для техникумов. – 2–е изд., перераб. и доп. / Р.И. Эстеркин. –СПб.: Энергоатомиздат, 1985. – 400 с.

Задавина Е.С., Рязанова Ю.А., Папин А.В., Игнатова А.Ю. ОБЗОР ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯНА ПРЕДПРИЯТИЯХ УГЛЕДОБЫЧИ И УГЛЕПЕРЕРАБОТКИ / Ползуновский вестник. 2018. № 2. С. 102-106.

Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами.-М.: Химия, 1967. – 340 с.

  


Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №10 (55) том 4

  


Ссылка для цитирования:

Капишников А.В., Конева С.Е. ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ КАК СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПАРОВЫХ КОТЛОВ ОТ ПРОДУКТОВ НЕПОЛНОГО СГОРАНИЯ // Вестник науки №10 (55) том 4. С. 130 - 138. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/6319 (дата обращения: 21.05.2024 г.)


Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/6319



Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com


Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022.    16+




* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.