Електричне очищення газів

 

Електричне очищення – один з найдосконаліших видів очищен­ня газів від завислих частинок пилу і туману. Апарати для очищення газів під дією електричних сил називаються електричними фільтрами.

 

Гази, які очищаються, пропускають через неоднорідне електричне поле, що утворюється між коронувальним 4 і осаджувальним 1 електро­дами (рис. 4.1). Коронувальні електроди ізольовані від землі  й до них під­во­диться випрямлений струм негативної полярності напругою 50...80 кВ; осаджувальні електроди заземлені й підключені до позитивного полюсу. Як осаджувальні електроди використовуються циліндричні чи шести­гранні труби і профільовані пластини. Корону вальні електроди часто викону­ються у вигляді тонкої проволоки. Під дією електричного поля, яке вини­кає між електродами, вільні електрони і позитивно заряджені молекули по­чи­нають переміщуватися за направленням силових ліній поля.

 

Рисунок 4.1 –  Принцип роботи електрофільтра: 1 –  осаджувальний електрод; 2 –  електричне поле;   3 –  заряджена зона; 4 –  коронувальний електрод; 5 шар осівшого пилу

Направлення руху кожного заряду визначається його знаком, а шви­дкість руху –  нап­руженістю поля; чим вища напруженість, тим більше прискорення одер­жують іони і електрони. При достатньо високій швидко­сті іони і елект­рони, зіткнувшись з нейтральними газовими молекулами, іонізують їх, тобто вибивають з них частину зовнішніх   електронів. Знову створені електрони, в свою чергу, також іонізують молекули газу. Такий процес прийнято називати   ударною   іонізацією. Найін­тенсивніше ударна іонізація проходить біля поверхні коронувального елект­рода, до якого під­ведена напруга. Напруженість поля  , В/м, на відстані x метрів від осі коронувального електрода визначається з фор­мули, виведеної на основі тео­реми Остроградського-Гауса:

,                                   (4.1)

де    –  напруга, прикладена до електродів, В;             –  радіуси коронувального і осаджувального електродів, м. З формули (4.1) витікає, що з віддаленням від коронувального прово­ду напруженість поля падає. Розряд зі змінною напруженістю прийнято нази­вати коронним. Напруга, при якій виникає коронний розряд, називається критичною. Зміну сили струму і напруги при коронному роз­ряді наведено на рис. 4.2.

 

Рисунок 4.2 – Зміна сили струму зі збільшенням напруги  в електрофі­льтрі Періоди: І – початкова іоніза­ція газу; II – насичення; III –  коронування; ІV – дуго­вий електричний розряд  Зовнішній вияв коронного розряду –  помітне в темноті слабке бла-китно-фіолетове світіння кругом коронувального проводу. Критичну нап­руже­ність електричного поля, при якій виникає корона, для повітря визначають за формулою Піка (В/м):

,                          (4.2)

де     –  відношення густини повітря в робочих і стандартних умовах:

,                   (4.3) тут   – барометричний тиск, кПа;            –  розрідження чи надмірний тиск, кПа;           t  –  температура газів, °С.  При значному збільшенні напруги більше критичної електрична міц­ність газового проміжку може бути порушена іскровим чи дуговим елект­ричним розрядом. Зовнішній вияв дугового розряду –  збільшення спожи­вання струму (див. рис. 4.2). На інтенсивність коронування великий вплив справляє хімічний склад газу. Наявність сірчаного ангідриду, водяного пару, двоокису вуглецю збільшує робочу зону коронного розря­ду. При но­рмальних умовах напруженість поля складає для повітря 35,5 кВ/см, для дво­окису вуглецю – 26,2 кВ/см, для азоту – 38 кВ/см.

 

Процес електричного вловлювання частинок в електрофільтрі можна розділити на три стадії:  -  зарядку завислих частинок;  -  рух заряджених части­нок до електродів;  -  осадження заряджених части­нок на електродах.

 Зарядка в електричному полі корони завислих в газі частинок проходить внаслідок адсорбції іонів поверхнею завислих частинок. Частинки розміром більше 1 мкм заряджа­ються, головним чином, іонами, які рухаються під дією сил електричного поля, а частинки значно менші    1 мкм (практично мен­ше 0,2 мкм) заряджа­ються в основному іонами, які приймають участь у дифузійному процесі (тепловому русі газових молекул). Для частинок з діаметром d = 0,2...0,5 мкм ефективні обидва механізми. Зі збільшенням заряду частинки відштовхувальна сила між нею і однойменно зарядженими іонами росте, доки заряд на частинці не до­сягне максималь­ного. Максимальне значення заряду частинок qмакс, Кл, з  d >1 мкм, при якій припиняється процес зарядки, може бути під­рахована за формулою Потенье: ,                                       (4.4) де   n – число елементарних зарядів на частинці;        e  = 1,6•10-19 Кл – значення заряду електрона;         = 8,85 • 10-12 Ф/м – діелектрична проникність вакууму;        EЗ – напруженість електричного поля коронного розряду в зоні зна­ход­ження частинки, В/м;        d  – діаметр частинки, мкм;   – показник діелектричних властивостей частинок (в середньому мо­жна прийняти для провідних частинок   = 3, для діелектричних    = 1,2).  В звичайних умовах коронного розряду швидкість зарядки частинок достатньо велика: приблизно за 0,1 с частинка набуває 90% максимального заряду.

 

Для частинок з d < 0,2 мкм при умовах, які зустрічаються в практиці (t = 150...400°С) максимальна величина заряду qмакс, Кл, знаходиться за форму­лою: ,                                    (4.5)

 

Таким чином, виявляється, що максимальна величина заряду части­нок з d > 1 мкм пропорційна квадрату діаметра частинки, а з d <  0,2 мкм – діа­метру. 

 

Внаслідок одночасного осаджування багатьох частинок на поверхню осаджувального електрода на ньому утворюється шар пилу, який перезаря­джається, тобто набуває протилежного знаку однакового зі знаком заряду осаджувального електрода. Час перезарядки залежить від опору пилу. Залежно від пито­мого опору  шару пилу, який осів на електроді при вловлюванні в електрофільтрі, пил поділяють на три групи.  Перша група – з малим питомим електричним опором (до 102 Ом•м). Час розрядки такого шару надто малий. Частинки, як тільки торкаються поверхні електрода, майже миттю перезаряджаються, внаслідок чого мо­жуть відштовхуватися від електрода, знову попасти в газовий потік і бути винесеними з електрофільтра.  Друга група – з середнім питомим опором (102...108 Ом•м). Пил легко осаджується на електродах і легко видаляється з них при струшу­ванні.  Третя група – з високим питомим опором (>108 Ом•м). Цей пил най- важче вловлюється в електрофільтрах, тому що на електродах частинки розряджаються повільно, що  значно  перешкоджає осад­женню но­вих частинок. Крім того, пил третьої групи важко видаляти з поверхні еле­ктродів струшувальними механізмами, що ще більше ускладнює роботу електрофільтрів.

Типи і конструкції електрофільтрів

 

Широке використання електрофільтрів в різних галузях промисло-вос­ті привело до створення різних типів і конструкцій апаратів.  За розміщенням зон зарядки і осаджування електрофільтри поді-ляються на однозонні та двозонні. В однозонних (рис. 4.3) зони зарядки і осадження суміщені, а в двозонних (рис. 4.4) зарядка проходить в іонізаторі, а оса­джування – в осаджувачі.

 

Двозонні апарати отримали деяке розповсюдження для очищення по­ві­тря, яке поступає в лабораторії і цехи, вміст пилу в яких суворо регла-мен­тується.

Рисунок 4.3 – Конструктивна схема однозонного двопільного електрофільтра:   1 – корпус;  2 – газорозподільна  решітка; 3 – система коронувальних електродів; 4 – осаджувальні електроди

 

Залежно від направлення газів в активній зоні фільтри поді­ляються на вертикальні та горизонтальні. За способом видалення осаджених на електродах частинок розріз­ню­ють сухі та мокрі електрофільтри. В сухих електрофільтрах час­тинки, які осіли на електродах, видаляються за допомогою струшування, а в мокрих – змиваються водою. 

 

Залежно від числа послідовно розташованих систем електродів бу­вають одно-, дво-, три- і чотирипільні електрофільтри, а залеж­но від числа паралельно розташованих систем – одно-, дво- і три­секційні. Секції можуть бути розділені глухою перегородкою або тіль­ки на електронних полях. На рис. 4.3 зображений двопільний односекційний електрофільтр. Найрозповсюдженим типом сухих електрофільтрів є багатопі­ль­ний горизонтальний електрофільтр. Наявність декількох послідовних полів поліпшує умови вловлювання частинок через можли­вість диференці­ації електричного режиму і режиму струшування електро­дів на полях.

 

Рисунок 4.4 – Конструктивна схема двозонного електрофільтра: 1– корпус; 2 – іонізатор; 3 – електроди іонізатора; 4 – осаджувач;       5 – осаджувальні електроди; 6 – коронувальні електроди

 

Вертикальні електрофільтри в більшості є однопільними, що значно обмежує їх застосування для сухого пиловловлювання через низьку ефек­тивність.

 

Мокрі електрофільтри виконують вертикальними однопільними або горизонтальними багатопільними. Електрофільтраційна установка (рис. 4.4) складається з власне елек-трофільтра 7, агрегатів живлення (1, 2 і 3) і систем видалення пилу чи шлаку. 

 

До агрегатів живлення відносяться регулятор напруги, підви-щувальний трансформатор і високовольтний випрямляч. Так як ефективність електро­фільтра тим вища, чим ближча робоча напруга до пробивної, для забезпе­чення оптимального режиму апарата необхідно регулювати напругу на електродах, підтримуючи її на максимально високому рівні. Пробивна на­пруга в електрофільтрі залежить від багатьох факторів (кількості очищува­них газів, їх температури, густини і вологості, концентрації частинок в га­зах, наявності шару пилу на електродах тощо), тому коливається в значних межах, особливо в сухих елект­рофільтрах. В зв’язку з цим швидкість і спо­сіб регулювання напруги чи струму та ступінь автоматизації цього процесу мають першорядне значення.

 

Рисунок 4.4 – Схема електрофільтраційної установки: 1 – регулятор на­пруги; 2 – підвищувальний трансформатор; 3 – високовольтний випрямляч; 4 – високовольтний, кабель; 5 – заземлення; 6 – ізолятор; 7 – електрофільтр; 8 – осаджувальний електрод; 9 – коронувальний електрод

 

Ступінь очищення в електрофільтрі  значно залежить від способу і режиму регенерації електродів. В сухих електрофільтрах для видалення пилу з осаджувальних і коронувальних електродів застосовуєть­ся ударно-моло­ткова, пружинно-кулачкова, магнітно-імпульсна і віб­раційна системи струшування. Для видалення осаджених твердих части­нок в мокрих елект­рофільтрах застосовується періодичне або безперер­вне промивання елект­родів подачею на електроди необхідної кількості промивної рідини, яка зми­ває осаджений пил. В промисловості використовують декілька типових конструкцій сухих і мокрих електрофільтрів, які застосовуються для очищення тех­нологічних викидів. В таблиці 4.1 наведені основні технічні характе­ристики деяких су­хих електрофільтрів.

 

Електрофільтри серії УГ – уніфіковані горизонтальні сухі за­гально-про­мислового призначення. Випускаються трьох габаритів за­лежно від активної висоти поля:  -  УГ1 з активною висотою поля 4,2 м; -  УГ2 з активною висотою поля 7,5 м; -  УГ3 а активною висотою по­ля 12,2 м.

 

Електрофільтри першого і другого габаритів мають активну довжи­ну поля 2,5 м, а електрофільтри третього габариту – 4 м. Електрофільтри першого габариту випускаються дво- і трипільними, а другого і третього – три- і чотирипільними. Осаджувальні електроди в електрофільтрах УГ з профільованих тонко­стінних широкосмугових елементів відкритого профілю з нижнім молот­ко­вим струшуванням.

 

Коронувальні електроди – рамної конструкції, з боковим підвішен-ням на кварцових опорно-прохідних ізоляторах і молотковим струшу-ванням, Елеме­нти коронувальних електродів   голчасті, з стальної штаби з виштампованим вістрям. Корпуси електрофільтрів УГ розраховані на роботу при розріджен­ні до 3000...4000 Па і заповненні бункерів пилом з насипною масою до     1500 кг/м3.

 

Електрофільтри серії  ЕГА – горизонтальні модифікації А, виготов-ля­ються в широкому діапазоні типорозмірів з уніфікованими вузлами, що до­зволяє забезпечити найкращі техніко-економічні показники устано­вок еле­ктрогазоочищення.

 

Електродна система складена з широкосмугових (ширина елемента 640 мм) елементів відкритого профілю і рамних коро­нувальних електродів з голчастими елементами.    Відстань між одно­ймен­ними електродами  300 мм. Електрофільтри з числом проходів від 10 до 40 – односекційні, від 48 до 88 – двосекційні.

 

Умовне позначення типорозміру електрофільтра: Е – електрофільтр; Г – горизонтальний; А – модифікація; числа після букв означають: перше – кількість секцій; друге – число газових проходів; третє – номінальна ви­сота електродів, м; четверте – кількість елементів в осаджувальному елект­роді; п’яте – кількість електричних полів по довжи­ні електрофільтра.

 

Електрофільтри серії УВ – уніфіковані вертикальні пластинкові сухі для очищення газів при температурі до 250°С.  Мають одне поле активною до­вжиною 7,4 м і розділені на 1...3 секції.

 

Основні конструктивні елементи електрофільтрів серії УВ, в тому числі профіль і розміри елементів осаджувальних електродів, коронувальні електроди, вузли механізмів струшування уніфіковані з відповідними елементами електрофільтрів серії УГ.

 

Електрофільтри серії УВВ – уніфіковані вертикальні пластинкові сухі електрофільтри для вловлювання з газів вугільного пилу при температурі до 130°С.

 

Особливістю електрофільтрів серії УВВ є те, що через можливе виник­нення вибухонебезпеки при накопиченні вугільного пилу корпуси елект­рофільтрів виконані у вигляді шахти, відкритої в атмос­феру. Це запобігає зруйнуванню корпуса при вибухах або спалахах. Основні технічні характеристики мокрих електрофільтрів наведе­ні в таблиці 4.2.

 

Електрофільтри типу С і ПГ – однопільні вертикальні трубчасті елект­рофільтри в циліндричному корпусі,  розраховані на роботу під тиском до 0,03 МПа при температурі до 60°С. 

 

Електрофільтри типу С призначені для вловлювання смоли з газів коксохімічних виробництв і генераторних газів, а електрофільтри типу ПГ – для вловлювання смоли і пилу з генераторних газів або для аналогічних умов. 

 

Осаджувальні електроди виготовляються з стальних труб внутрішнім діаметром від 250 до 260 мм, коронувальні елект­роди – з ніхромової проволоки діа­метром  3 мм.

 

Система коронувальних електродів підвішується до корпуса на тарілчас­тих фарфорових ізоляторах, розташованих в обігрівних ко­робках, струмо­підвід в електрофільтр виконаний за допомогою спеціаль­них про-хідних ізо­ляторів. Електрофільтри типу ПГ забезпечені систе­мою періодичного про­мивання, яка складається. з колектора з форсун­ками, розташованого над активною зоною. В електрофільтрах типу С ця система не передбачена, тому що вловлювана смола стікає з електро­дів самостійно.           

 

Електрофільтри типу ШМК – вертикальні, однопільні, з шестигран­ними трубчастими осаджувальними електродами, призначені для очищення піч­ного газу контактного відділення у виробництві сірчаної кислоти від ту­ману сірчаної кислоти, оксидів миш’яку і селену.  Апарати розраховані на розрідження до 6 кПа і температуру до 50°С. 

 

Система осаджувальних елект­родів – пакет виконаних у вигляді сот свинцевих шестигранни­ків, підвішених верхньою частиною до освинцьованої трубної решітки. Коронувальний електрод –  освинцьована стальна проволока. Система коро­нувальних електродів підвішується на фарфорових ізоляторах. Корпус елект­рофільтра стальний, циліндричний, з кислотно- стійкою футеровкою.

Таблиця 4.1 – Основні технічні характеристики сухих електрофільтрів серії УГ [42]

Показники			Марка
		УГ-1-2-10		УГ-2-3-26			УГ-2-3-37	УГ-3-4-37		УГ-3-4-88		УГ-3-4-115		УГ-3-4-230
	1	2		3			4	5		6		7		8
Активна висота електродів, м			4,2		7,5	7,5			7,5		12,2		12,2		12,2
Активна довжина електричного поля, м			2,51		2,51	2,51			2,51		3,95		3,95		3,95
Загальна площа осаджування, м2			420		1690	2350			3150		12300		16100		32200
Площа активного перерізу, м2			10		25	37			37		88		115		230
Питомі витрати електроенергії на 1000 м3/год газу, кВт ×год			0,30		0,30	0,30			0,30		0,30		0,30		0,30
Максимальні сту­піні очищення			0,99		0,99	0,99			0,99		0,99		0,99		0,99
Максимальна тем­пера-тура очищу­вання газів, °С			250		250	250			250		250		250		250
Крок між одно­йменними елект­родами, мм			300		300	300			300		300		300		300
Габаритні розміри, м:
довжина			9,6		14,1	14,1			18,6		24,8		24,8		24,8
висота			12,3		15,4	15,4			15,4		21,8		21,8		21,8
ширина			3,0		4,5	6,0			6,0		9,0		12,0		24,0

Продовження таблиці 4.1

Показники	ЕГА1-10-6-4-2	ЕГА1-14-7,5- 4-3	ЕГА1-20-7,5- 6-2	ЕГА1-30-9-6-3	ЕГА1-40-12- 6-3	ЕГА2-88- 12-6-4	УВ- 3´16	УВ- 3´24	УВВ- 8	УВВ- 16
	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Активна ви­сота елект­родів, м	6	7,5	7,5	9,0	12	12	-	-	-	-
Активна до­вжина елект­ричного поля, м	2,56	2,56	3,84	3,84	3,84	3,84	7,4	7,4	6,2	6,2
Загальна площа оса­джування, м2	630	1660	2360	6360	11250	33000	1800	3900	285	570
Площа акти­вного пере­різу, м2	16,5	28,7	41,0	73,4	129,8	285,6	32	72	8	16
Питомі ви­трати елект­роенергії на 1000 м3/год газу, кВт ×год	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20	0,11	0,11	0,11	0,11
Максимальні ступіні очи­щення	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99	0,99
Максимальна температура очищування газів, °С	330	330	330	330	330	330	250	250	130	130
Крок між од­нойменними електродами, мм	300	300	300	300	300	300	275	275	350	350
Число секцій	1	1	1	1	1	2	2	3	1	1
Габаритні розміри, м:
довжина	9,26	17,28	11,82	17,26	17,28	22,74	9,0	13,5	20,0	20,0
висота	12,4	14,9	15,4	16,4	16,9	19,9	19,9	21,4	3,15	3,15
ширина	3,2	4,4	6,2	9,2	12,2	27,2	4,5	6,0	3,0	6,0

 Таблиця 4.2 – Технічні характеристики трубчастих мокрих електрофільт­рів

Показники	Марка електрофільтра
	С-5,0	С-7,2	ПГ-8	ШМК-4,5
Площа активного перерізу, м2	5,0	7,2	7,8	4,5
Число секцій	1	1	1	1
Число полів	1	1	1	1
Внутрішній діаметр осаджувального електрода, м	250	250	250	-
Активна довжина електричного поля, м	3,5	3,5	3,5	-
Кількість осаджувальних електродів	104	148	156	86
Розрахунковий тиск газу, МПа	0,03	0,03	0,0008	0,005
Максимальна температура очищування газів, °С	60	60	60	50
Розміри:
діаметр корпуса, м	3,9	4,6	5,0	-
Висота, м	13,3	16,2	15,5	-

Розрахунок і вибір електрофільтрів

 

Електрофільтр вибирають у відповідності з заданими умовами його роботи по площі, перерізу активної зони з наступним перевірочним розра­хунком ступеню очищення: ,                                             (4.6) де      –   швидкість дрейфу частинок до осаджуючого електрода, м/с;         а –  коефіцієнт, який характеризує геометричні розміри апарата і швидкість газу в ньому. 

 

Для осаджувальних електродів всіх типів                                               (4.7) де   L –  довжина осаджувального електрода, м;        П –  активний периметр осаджувального електрода, м;          S –  площа перерізу активної зони, обмеженої стінками осаджуваль-ного електрода, м2.

 

Величину S, м2, знаходять за формулою

.,                                          (4.8) де    Q –  об’ємні витрати газу при температурі очищення, м3/с;         V  –  швидкість газу в апараті, м/с  (V = 0,8…2,0 м/с);         K3 –  коефіцієнт запасу, який враховує підсмоктування повітря           (К3 = 1,1) 

 

Для пластинчатих електродів П/S = 2/b, де b –   відстань між плас-тинами (приймають b = 0,3 м).

 

Реальна швидкість дрейфу заряджених частинок менша розрахунко­вої (в 2 рази) з умов стоксовського режиму осадження: ,                                     (4.9) де   Е –  напруженість електричного поля, В/м;         r  –  радіус частинки, мкм;        г –  динамічна в’язкість газу, Па•c;        = 1 для частинок розміром 2...50 мкм і  = 1+1/107r  для частинок до 2 мкм.

 

Для практичних розрахунків швидкість дрейфу частинок можна ви­би­рати за табл. 4.3. 

 

Напруженість електричного поля Е, В/м, в трубчастих електро­фільтрах  ,                               (4.10)

 

Таблиця 4.3 Швидкість дрейфу частинок в активній зоні електрофільтра                      

Показник	Напруженість електричного поля, В/м	Діаметр частинок d, мкм
		0,4	1,0	2,0	10,0	30,0
Швидкість дрейфу  Vч , м/с	15•104	0,012	0,013	0,015	0,075	0,10
	30•104	0,025	0,030	0,060	0,50	0,60

 

в пластинкових ,                                       (4.11) де      –      лінійна густина струму корони, А/м;        –       електрична постійна, Ф/м  (  = 8,85 • 10-12); К   – рухомість іонів, м2/В•с, (табл. 4.4);  l    –            відстань між сусідніми коронувальними електродами в ряду, м  (приймають = 0,25 м); b –  відстань між пластинами електродів, м. 

 

Для пластинових електрофільтрів лінійна густина струму, А/м2, корони ,               (4.12) для трубчастих ,            (4.13) де    U   –  напруга на електродах, В;          U0 –  критична напруга (напруга коронного розряду), В;                        R1 –  радіус осаджувального електрода, м (приймається R1 = 0,0015м);          К1 –  коефіцієнт компоновки електродів між пластинами        (К1= 0,12•(l/b)2).

 

Таблиця 4.4 – Рухомість іонів в газах і парах, м2/В•с при н. у.

Гази і пари	Рухомість іонів, К•10-4		Гази і пари	Рухомість іонів, К•10-4
	негативна	позитивна		негативна	позитивна
Азот	1,84	1,28	Гелій	6,31	5,13
Аміак	0,66	0,57	Двоокис вуглицю	0,96	-
Водень	8,13	5,92	Кисень	1,84	1,32
Водяний пар при 100°С	0,57	0,62	Окис вуг­лецю	1,15	1,11
Повітря: дуже чисте, сухе			Сірчаний ангідрид	0,41	0,41
	2,48 2,1		Двоокис вуглецю насичений водяною парою при 25°С	0,82	-
		1,84 1,32

 

Критична напруга для трубчастих електрофільтрів ,                                (4.14) для пластинкових ,                          (4.15) де   E0 –  критична напруженість електричного поля, В/м, визначається за формулою (4.2).

 

Приклад 4.1. Підібрати тип і кількість електрофільтрів за даними ката­логу для очищення газів, які відходять від котлоаг­регату ПК-10, паропро­дуктивністю 230 т/год. Топка котла камерна, з сухим шлако-вивантажуван­ням. Марка спалюваного палива – вугілля до­нецьке пісне марки Т  такого складу,  %: вуглецю СP – 70,6; вод­ню HP – 3,4; кисню      ОP – 1,9; азоту NP – 1,2; леткої сірки SP – 2,7; мінеральних домішок            AP – 15,2; вологи WP – 5,0.  Витрати палива QП = 6,7 кг/с  (24т/год), температура газів пе­ред золо­вловлювачем 150°С, коефіцієнт надмірного повітря в газах пе­ред золо­вловлювачем   = 1,45; розрідження – 2500Па, необхідна ефективність  очищення     = 98%, атмосферний тиск Ра = 99300 Па.

 

Рішення.  1. Користуючись тепловим розрахунком котельних агрегатів, ви­значаємо витрати газів, які необхідно очищати. Об’єм димових га­зів (при н. у.) на 1 кг спалюваного палива  м3/кг, де об’єм триатомних газів  м3/кг.  2. Теоретична кількість сухого повітря, необхідна для повного згоряння палива (при н. у.) Q0 = 0,0889 (СP + 0,375SP )+ 0,265 НP + 0,0333QP = =0,0869 (70,6 + 0,375•2,7) + 0,265•3,4 + 0,0333•1,9=7,33   м3/кг.

3. Теоретичний об’єм азоту       м3/кг. 4. Теоретичний об’єм водяних парів   5. Об’єм водяних парів при коефіцієнті надлишку повітря  = 1,45  м3/кг 6. Загальний об’єм димових газів   м3/кг 7. Об’ємні витрати димових газів, які проходять через золовловлювач з врахуванням 10% підсмоктування атмосферного повітря  м3/с 8. Концентрація золи в димових газах, які поступають на очищення   м3/с де     – доля золи, яка виноситься з газами; для пиловугільних топок з сухим шлаковивантажуванням    = 0,9. 9.  Приймаємо швидкість газу в активному перерізі електрофільт­ра   V = 1,8 м/с   (VН  = 0,6...2,0 м/с). Тоді необхідна площа актив­ного перерізу  м2  10.  Враховуючи необхідну ефективність очищення газів, розрід­ження в апараті і площу активного перерізу в даному випадку можна застосувати:  1) два уніфікованих чотирипільних горизонтальних електрофільт­ри площею активного перерізу 37 м2 кожний марки УГ2-4-37 (питомі витрати електроенергії qe=0,30 кВт на 1000 м3(год. газу);  2) один горизонтальний електрофільтр з уніфікованими вузлами ЕГА 1-30-9-6-3 площею активного перерізу 73,4 м2 (питомі витрати електроенер­гії qe =0,20 кВт на 1000 м3(год. газу);  3) один уніфікований горизонтальний трисекційний електрофільтр УВ-3х24 площею активного перерізу 72 м2 (питомі витрати електроенер­гії 0,11 кВТ на 1000 м3/год. газу).

 

Приклад   4.2. Вибрати газоочисний апарат для вловлювання пилу у відхідних газах при таких даних: вміст твердих частинок в газі при нор-мальних умовах С'=25 г/м3; розрідження в системі Р = 1500 Па; витрати газу QН = 15 м3/с; температура газу t = 150°С; динамічна в’язкість при 150ОС    = 22,5•10-6   Па•с; ступінь очищення не нижче  = 95%.  Фракційний склад пилу:

	0,5	1	5	8	10	15	20	30
	0,02	0,03	0,08	0,10	0,15	0,12	0,30	0,20

 

Рішення.  1.  При великому вмістові (13%) частинок з розмірами 0...5 мкм і необхідному ступеню очищення (0,95) попередньо вибираємо пиловлов­лювач класу електрофільтра.  2.  При робочій температурі об’ємні витрати газу  (м3/с) 3.  Площа перерізу активної зони для прийнятої (V = 0,8 м/с) швидкості газу  (м2)  де    Кз – коефіцієнт запасу, приймається рівним 1,1. 4.  Згідно даних табл. 4.1 таку площу можуть забезпечити оди­ночні фі­льтри УГ 2-3-37, ЕГА 1-20-7,6-6-2, або вертикальний фільтр УВ-2хІ6. Для визначення оптимального варіанту розраховуємо витрати електро­енергії для кожного фільтра, використовуючи значення питомих витрат електроенергії з табл. 4.1.  Тоді: для електрофільтра УГ-2-3-37  (кВт) для електрофільтра ЕГА 1-20-7,5-6-2   (кВт) для електрофільтра УВ-2хІ6   (кВт) 5. З трьох апаратів за мінімальними енергозатратами вибираємо пило­вловлювач УВ-2хІ6 з такими параметрами: L = 7,4 м; B = 0,275 м;        l = 0,25 м і R1 = 0,0015 м. Напруга на електродах U = 60 кВ. 6. Відносна густина газу   7. Критична напруженість поля    (В/м).    6.  Критична напруга корони буде рівна  (В).  9. Лінійна густина струму корони при    І  К = 2,1•10-4    м2/(В•с) – табличне значення для сухого повітря (табл. 4.4)    (А/м). 10.  Напруженість електричного поля    (В/м). 11.  Швидкість дрейфу частинок з розмірами 2...50 мкм визначаємо за формулою   12.  Швидкість дрейфу частинок з розмірами 0,1...2 мкм   13.  Для частинок різного радіуса, швидкість дрейфу Vч, м/с буде рівна

V0,5 ч	V1 ч	V5 ч	V8 ч
0,945•10-2	1,62•10-2	6,75•10-2	10,8•10-2
V10 ч	V15 ч	V20 ч	V30 ч
13,5•10-2	20,25•10-2	27•10-2	40,5•10-2

14. Для визначення ступеню очищення знаходимо коефіцієнт   , що ха­рактеризує геометричні розміри апарата і швидкість газу в ньому   15. Знаходимо фракційні ступені очищення     за формулою     і зводимо дані в таблицю    

0,468	0,663	0,988	0,999	0,999	0,999	0,999	0,999

16. Загальна ефективність очищення газів буде рівна (величини    в %):   

 

Так, як фактична ефективність очищення більша необхідної (97,74 > 95), то вибраний газоочисний апарат відповідає вимогам до очищення  га­зів.

МОКРЕ  ОЧИЩЕННЯ   ГАЗІВ