Электрофильтры

с импульсной подачей пылегазового потока

для улавливания высокодисперсных частиц

из технологических газов и воздуха

Приведены результаты испытания электрофильтров с импульсной подачей пылегазового потока при улавливании промышленных пылей от различных источников выбросов сталеплавильного производства. Достигнута степень улавливания более 99% за время обработки газа в активной зоне электрофильтра не более 1,5 с.

Для улавливания дисперсных частиц из технологических газов и из воздуха в системах аспирации в настоящее время используют: циклоны; скрубберы Вентури; рукавные фильтры различных конструкций; электрофильтры и др.

Выбор конкретного типа аппарата при проектировании систем очистки газов, с одной стороны, зависит от физико-химических свойств улавливаемых частиц и очищаемого газа, а, с другой стороны, от наличия в промышленных каталогах сведений о разработанных, испытанных и изготавливаемых на машиностроительных предприятиях конструкциях аппаратов.

Разработка новых типов пылеулавливающих аппаратов осуществляется, как правило, с целью улучшения технико-экономических показателей их работы.

Обоснование более высокой интенсивности и экономичности процесса осаждения дисперсных частиц в новых аппаратах электрической очистки газов должно проводиться путём сопоставления их технико-экономических характеристик с характеристиками электрофильтров, используемых в промышленности.

Для электрофильтров наиболее важными являются следующие характеристики: общая и фракционная степень улавливания; время пребывания газа в в объёме активной зоны; габаритные размеры аппарата; габаритные размеры активной зоны (длина, объём); средняя скорость газа в активной зоне; удельные затраты энергии на очистку газа; себестоимость очистки газа; удельные капитальные затраты на очистку газа; удельные приведённые затраты на очистку газа. Аналогичные характеристики используются при сравнении пылеулавливающих аппаратов других типов.

Анализ данных представленных на рисунке 1, в таблицах 1 и 2, технико-экономических показателей различных систем очистки газов позволяет сделать следующие выводы:

·         при улавливании высокодисперсных частиц габаритные размеры аппаратов и удельные приведённые затраты на очистку газа примерно одинаковы для стандартных рукавных фильтров и стандартных электрофильтров;

·         длина активной зоны стандартных однозонных электрофильтров при улавливании высокодисперсных частиц составляет 12¸15 м, и соответствует 3-х или 4-х польным конструкциям;

·         время пребывания высокодисперсного аэрозоля в объёме активной зоны стандартных однозонных электрофильтров, необходимое для обеспечения степени улавливания 99%, составляет не менее 12¸15 с;

·         стандартные скрубберы Вентури имеют малые габаритные размеры и удельные капитальные затраты, но высокие затраты энергии на очистку, высокий расход орошающей жидкости и необходимость её последующей очистки;

·         аппараты с волокнистыми материалами пригодны только для улавливания жидких дисперсных частиц с размерами более 0,1 мкм и обладают относительно невысоким (по сравнению со скрубберами Вентури) гидравлическим сопротивлением;

·         для получения высокой степени улавливания и низкой остаточной концентрации дисперсных частиц при относительно высокой их начальной концентрации в газе необходима последовательная установка аппаратов различных типов.

                                               

1 - скорость газов не менее 1,5 м/с; 2 - 1,5-2 м/с; 3 - более 2 м/с; 4 - малые токовые нагрузки; 5 - электрофильтры за котлами с жидким шлакоудалением; 6 - гарантийные данные электрофильтров зарубежных фирм. Рис. 1 - Зависимость эффективности очистки h от времени пребывания газов в активной зоне электрофильтра t [4]

Таблица 1 - Эффективность улавливания пыли различными пылеуловителями [6]

Таблица 2 - Сравнительная характеристика туманоуловителей [4]

Таким образом, для обоснования преимуществ вновь разрабатываемых электрофильтров необходимо доказать, что:

·         время пребывания газа в активной зоне электрофильтра может быть уменьшено до 1¸2 с;

·         длина активной зоны может быть снижена до 1¸2 м;

·         уровень остаточной концентрации дисперсных частиц на выходе из электрофильтра может быть снижен до значений ниже одной трети от предельно допустимого значения для данного вида пыли;

·         степень улавливания дисперсных частиц при значительно уменьшенной длине активной зоны (1¸2 м) и малом времени пребывания очищаемого газа (1¸2 с) в активной зоне может быть выше 99%;

·         степень улавливания дисперсных частиц для некоторых конструкций электрофильтров может быть увеличена до 100%.

Интенсификация процесса осаждения дисперсных частиц в электрофильтрах при отсутствии неактивных зон, обратной короны и вторичного уноса достигается двумя методами: 1) улучшением характеристик электрического поля электродной системы; 2) изменением аэродинамики потока очищаемого газа в электродной системе.

Второй метод интенсификации процесса осаждения дисперсных частиц путём изменения аэродинамики потока связан c организацией интенсивного перемешивания дисперсных частиц в каждом сечении по длине активной зоны (приближение к идеальной модели Дейча) за счёт энергии электрического ветра. Для обоснования необходимости широкой практической реализации таких методов требуется их опытная проверка.

В лаборатории коронного разряда Старооскольского технологического института Московского государственного института стали и сплавов разработан и испытан в лабораторных и заводских условиях на промышленных аэрозолях экспериментальный модульный образец электрофильтра с имульсной подачей пылегазового потока.

Результаты испытания электрофильтра на различных типах промышленных аэрозолей в лабораторных условиях представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты испытания экспериментального электрофильтра при улавливании частиц пыли различных источников выбросов электросталеплавильного цеха Оскольского электрометаллургического комбината.

 

Один из разработанных вариантов электрофильтра был испытан при очистке воздуха в условиях действующего производства. Отбор пылегазового потока из участка газохода системы аспирации узла перегрузки брикетов на складе брикетов цеха металлизации Оскольского электрометаллургического комбината. Результаты испытания представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Эксплуатационные показатели работы электрофильтра при испытании в заводских условиях

За время проведения испытаний в заводских условиях не было обнаружено снижения степени улавливания ниже проектного значения и остаточной концентрации выше значения ПДК для рабочей зоны. Испытание работы электрофильтра проводилось по стандартной методике НИИОГАЗа [5]. Отбор пробы осуществлялся в течение 30 минут. Изучение под микроскопом осевших на фильтре АФА частиц пыли показало, что они по цвету имеют рыжеватый оттенок и не соответствуют частицам пыли на входе в электрофильтр. По всей видимости попадание этих частиц было обусловлено отслоением мелких частиц ржавчины при вибрациях участка трубопровода после электрофильтра. Это означает, что фактическая степень улавливания дисперсных частиц выше той, которая указана в таблице 4 основных параметров процесса улавливания дисперсных частиц в разработанном электрофильтре.

Основными достоинствами разработанного электрофильтра являются следующие:

·         время обработки газового потока для получения степени улавливания более 99% не превышает 1,5¸2,0 с;

·         длина активной зоны электрофильтра не превышает 1¸2 м;

·         средняя скорость газа в электрофильтре находится в пределах, типичных для всех известных конструкций электрофильтров (0,5¸1,5 м/с);

·         электрофильтры могут быть выполнены на любую производительность путём установки параллельно работающих модулей электродных систем испытанных конструкций.

Для разработки различных вариантов конструктивного исполнения электрофильтров с импульсной подачей потока, удовлетворяющих указанным заказчиком требованиям, разработана система автоматизированного проектирования электрофильтров. Эта система позволяет для заданного диапазона изменения параметров газовой среды и улавливаемых дисперсных частиц выбирать различные геометрические характеристики электродных систем, параметры источника высокого напряжения, параметры импульсной подачи потока, условия зажигания коронного разряда, которые обеспечат заданный уровень остаточной концентрации частиц и затрат энергии на очистку газов.

Разработанные электрофильтры могут быть использованы для улавливания дисперсных частиц из технологических газов и воздуха от различных источников выбросов следующих производств:

а) прокатное производство:

Ø      машины огневой зачистки заготовок;

Ø      установки дробеструйной зачистки заготовок;

Ø      машины абразивной зачистки заготовок;

Ø      прокатные станы;

Ø      машины для резки заготовок;

б) литейное производство и литейные цеха:

·         склады шихтовых и формовочных материалов:

Ø      кабинные и комбинированные укрытия мест выгрузки, конвейеров, элеваторов;

Ø      аспирируемые течки бункеров и силосов, питатели и дозаторы;

Ø      пневмотранспорт песка и глины;

·          участки подготовки формовочных и стержневых смесей:

Ø      дробилки шнековые, валковые, конусные, молотковые;

Ø      сита вибрационные, механические, барабанные;

Ø      грохоты; мельницы молотковые и шаровые;

Ø      смесители периодического действия с вертикально и горизонтально вращающимися катками, тарельчатые;

Ø      бункера оборотной формовочной смеси, сухого песка и глины;

Ø      элеваторы, конвейеры;

·         плавильные отделения:

Ø      открытые чугунолитейные вагранки;

Ø      закрытые чугунолитейные вагранки;

Ø      сталеплавильные печи;

·         приготовление оснастки при литье по выплавляемым моделям:

Ø      обмазывание и обсыпка модельных блоков;

Ø      нанесение песка;

Ø      размол и просеивание маршалита;

Ø      приготовление огнеупорного покрытия;

·         отделение выбивки форм:

Ø      решётки выбивающие эксцентриковые и инерционные;

·         отделение очистки отливок:

Ø      столы очистные дробемётные;

Ø      барабаны очистные дробемётные;

Ø      камеры очистные дробемётные и дробеструйные;

Ø      машины очистные дробемётные полуавтоматические;

Ø      станки обдирочно-шлифовальные стационарные и подвижные;

в) сталеплавильное производство:

·         узлы перегрузки сыпучих материалов;

·         установки приготовления смесей сыпучих материалов;

·         сталеплавильные агрегаты;

·         установки внепечной обработки стали;

·         установки резки заготовок;

·         установки зачистки заготовок.

Библиография: