Очистка дымовых газов от пыли с применением электрофильтров

курсовая работа

3. Очистка дымовых газов от пыли электрофильтрами

В качества золоуловителей на ТЭС наиболее широкое распространение получили электрофильтры, т.к. они позволяют очистить газы от золы с эффективностью 0.99-0.998 при гидравлическом сопротивлении не более 150Па.

Действие электрофильтра основано на ионизации газа, т.е. расщеплении его молекул на положительно и отрицательно заряженные ионы. Газ можно ионизировать в пространстве между двумя электродами, к которым подведен электрический ток. Под действием электрического поля в газе образуются ионы и свободные электроны, благодаря движению которых через газ начинает протекать ток.

Если повысить разность потенциалов между электродами до нескольких тысяч вольт, то скорость движения и кинетическая энергия ионов и электронов настолько возрастет, что при соударениях они расщепляют встречные молекулы на ионы. В условиях ударной ионизации число ионов очень резко возрастает и газ полностью ионизируется. При этом наблюдается потрескивание и слабое свечение газа ("корона") вокруг проводника, который носит название коронирующего электрода. Ионы и электроны, имеющие тот же знак, что и заряд коронирующего электрода, движутся к противоположно заряженному, так называемому осадительному электроду.

В электрофильтре коронирующие электроды всегда присоединяются к отрицательному полюсу источника тока, поэтому к осадительным электродам движутся только отрицательные ионы и свободные электроны. Присоединяясь по пути к нейтральным молекулам, электроны превращают их также в отрицательные ионы.

При движении в запыленном газе или тумане отрицательные ионы сообщают заряд пылинкам или капелькам жидкости и увлекают их к осадительным электродам. Подойдя к осадительному электроду, частицы пыли отдают ему свои заряды и сбрасываются с электрода под действием собственно тяжести или при встряхивании.

С увеличением напряжения сверх некоторой критической величины происходят проскоки искр, а затем электрический пробой и короткое замыкание электродов. Во избежание этого в электрофильтрах создают неоднородное электрическое поле, напряжение которого убывает по мере удаления от коронирующего электрода. В этом случае почти весь слой газа между короной и осадительным электродом играет роль изоляции, предотвращающей искровой разряд между электродами. Неоднородность поля достигается путем устройства электродов в виде проводов, помещенных по оси труб в трубчатом электрофильтре или натянутых между параллельными пластинами в пластинчатом электрофильтре.

Электрофильтры работают только на постоянном электрическом токе, так как при переменном токе заряженные частицы быстро меняют направление своего движения, вследствие чего часть их не успевает осесть на электродах и выносится с газом из электрофильтра.

Питание электрофильтров осуществляется постоянным током высокого напряжения.

При отрицательной полярности тока, подводимого к коронирующим электродам, степень очистки газа увеличивается, т.к. в этом случае допустимо более высокое напряжение без возникновения искрового разряда между электродами.

Процесс отделения пыли в электрофильтре зависит от ее проводимости. Если пыль не проводит тока, осевший на электродах слой пыли отталкивает приближающиеся одноименно заряженные частицы и при напряжении в слое, превышающем критическое, у осадительного электрода появляется свечение - "обратная корона". Это явление значительно ухудшает процесс очистки газа.

Проводимость пыли обычно увеличивают путем увлажнения горячего газа перед входом его в электрофильтр, не допуская, однако, снижения температуры газа ниже точки росы. Очень хорошо проводящая пыль мгновенно отдает свой заряд и, воспринимая заряд электрода, отталкивается от него. Это также приводит к уносу газом части пыли и понижению степени очистки. При очень высокой концентрации пыли или тумана большая часть ионов передает заряды пылинкам. В результате резко снижается скорость движения ионов, и, следовательно, уменьшается сила тока, так как скорость заряженных тяжелых пылинок значительно меньше скорости ионов газа. При снижении силы тока до нуля очистка полностью прекращается и происходит так называемое запирание короны.

Трубчатый электрофильтр представляет собой вертикальную камеру 1, в которой установлены осадительные электроды 2, выполненные в виде круглых или шестигранных труб. Чаще применяют шестигранные трубы, собранные пакеты, имеющие в плане форму пчелиных сот. При такой форме электродов достигается значительная компактность конструкции электрофильтра. В качества коронирующих электродов служат проволоки 3, натянутые по оси осадительных труб. Коронирующие электроды сверху прикреплены к раме 4, подвешенной на изоляторах, а снизу связаны общей рамой 5, что предотвращает колебания электродов.

Запыленный газ входит в электрофильтр через газоход 6. Для равномерного распределения газа по трубам служит газораспределительная решетка 7. Очищенный газ удаляется по газоходу 8, а пыль собирается в нижней части электрофильтра и периодически удаляется через отверстие в его днище.

В трубчатых электрофильтрах некоторых конструкций решетка и осадительные электроды периодически встряхиваются при помощи специальных молотков.

В пластинчатом электрофильтре осадительные электроды 2 представляют собой параллельные гладкие металлические листы или натянутые на рамки сетки, между которым подвешены коронирующие электроды 3 в виде нихромовых или фехралевых проволок. Для очистки горячих газов применяют осадительные электроды, имеющие форму волнистых листов или прутков, что предотвращает их коробление.

Существуют вертикальные пластинчатые электрофильтры (с движением газов снизу вверх) и горизонтальные (с горизонтальным ходом газов).

Для лучшей очистки газов применяют многопольные (трубчатые и пластинчатые) электрофильтры, состоящие из нескольких последовательно соединенных секций осадительных электродов, т.е. нескольких электрических полей. Очистка газа от влажной тонкодисперсной пыли и тумана производится в мокрых трубчатых или пластинчатых электрофильтрах. В мокрых электрофильтрах очищаются газы, из которых возможна конденсация влаги при охлаждении их до точки росы. Трубы мокрых электрофильтров часто изготовляют из свинца (фильтры для улавливания сернокислотного тумана) или из графита и ферросилида (фильтры для очистки газов, образующихся при выпаривании серной кислоты). Коронирующие электроды изготовляются из освинцованной проволоки и имеют круглое или звездообразное сечение. Оседающая на электродах влажная пыль периодически смывается с них.

Преимущества трубчатых фильтров перед пластинчатыми:

1) Большая напряженность электрического поля и, соответственно, более высокая допустимая скорость газа,

2) Лучшее отделение трудноулавливаемой пыли из газов умеренной влажности.

Недостатки:

1) Трудность удаления осевшей пыли,

2) Громоздкость, большой расход металла,

3) Сложный монтаж,

4) Больший расход энергии на единицу длины проводов.

3.3 Расчет электрофильтра

Состав твердого топлива

Основным топливом на станции является уголь Донецкого бассейна марки Т. Наиболее важные характеристики топлива представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики твердого топлива

5,0

25

1,3

4,3

88,1

2,4

2,8

24,2

Описание основного оборудования

Турбина К-800-240 с параметрами:

давление свежего пара ; температура свежего пара ; давление пара в конденсаторе турбины ; расход охлажденной воды ; температура охлаждающей воды ; температура питательной воды ; расход пара в голову турбины , объемы дымовых газов, поступающих в электрофильтр:

V =1537 м/с

Котел ПП - 2650 - 25 - 545/542КТ (ТПП-804) с характеристиками:

шлакоудаление - твердое; коэффициент избытка воздуха ; температура уходящих газов ; степень улавливания золы з ?0,96

1. Критерий электрофизических свойств Кф =12. По табл.10.5. [4] Выбираем скорость дымовых газов u=1,8 м/с.

2. Принимая число параллельных корпусов z= 3 определяем необходимое сечение корпуса электрофильтра: щ = V/zu =1537/ (3*1,8) = 284,6 м.

3. Выбираем электрофильтр типа ЭГА. По табл.10.4. [4] данной площади поперечного сечения соответствует два типоразмера электрофильтров: ЭГА 2-88-12-6-3, ЭГА 2-88-12-6-4 с высотой электрода 27 м (щ = 285,6 м). Для электрофильтра ЭГА 2-88-12-6-4 длина поля Lп = 3,84 м, расстояние между осадительным коронирующим электроном t = 0.15 м.

Уточняем скорость газов:

u = 1537/ (3*285.6) = 1.79 м/с.

4. По таблице 10.5. [4] определяются средняя напряженность поля Е = 250кВ/м. коэффициент обратной короны Ко. к. = 1,0. По таблице 10.1. [4] медианный диаметр при размоле ММТ d =23 * 10 м. Теоретическая скорость дрейфа

хт = 0,2 (ЕКо. к.) d = 0,25*250*1,0*23*10 = 0,359 м/с.

5. Коэффициен вторичного уноса

Кун= КнКэлКвс [1-0,25 (u-1)]

КН =7,5/Н =7,5/27 = 0,278

Кэл =1, Квс=1,3

Кун = 0,278*1*1,3* [1-0,25 (1,79-1)] =0,29

6. Параметр Пр при числе полей n=4 равен

Пр= 0,2Кун х/u nLп/t = 0,2*0,29* 0,359/1,79 4*3,84/0,15 =2,66

Проскок при равномерном поле Рр =0,06.

7. Принимаем к установке газораспределительное устройство МИ с относительной длиной шахты 0.4 м и одной решеткой. При четырех полях 0,070. Коэффициент, отражающий влияние наравномерности при различных отклонениях скорости

R = 0,125 (1+Пр) Пр = 0,125 (1+2,66) 2,66=1,22.

Проскок с учетом неравномерности

за = ра =1 (1+R u) pp = (1 +1,22*0,070) 0,06 =0,065

8. Изменение степени улавливания за счет движения чрез неактивные и полуактивные зоны. Принимаем станартную схему с тремя вертикальными перегородками в бункерах. цн = 0,009, доля полуактивных зон цп =0,15, возрастание проскока в полуактивной зоне в=2.

Окончательно степень улавливания

з = (1 - цн) (1-за) - цп (в - 1) ра = (1-0,009) (1-0,065) - 0,15 (2-1) 0,065=0,923

9. Определяем режим встряхивания. Поверхность осаждения А =33000м,

Одного поля Ап=8250м. lg pv =9,9.

Оптимальная пылеемкость

mо =3-0,25* lg pv =3-0,25*9,9 =0,50

свх=20г/м,

рп = 0,38

пауза между ударами по осадительному электроду:

ф=16,7 Апmо/Vсвхзп = 16,7*8250*0,50/ (1537*20*0,38) =6 мин

Расчетные интервалы времение встряхивания по полям:

ф1 = 1,0*6 = 6 мин;

ф2 = 2,1*6 =12,6 мин;

ф3 = 4,5*6 = 27 мин;

ф4 = 9,6*6 = 57,6мин.

10. Мощность электроагрегата на каждое поле. Принимаем удельный ток Ia =0,3 мА/м.

Iп = IаA = 0,3*8250 =2475мА

Выбираем агрегат АТПОМ - 1000. Принимая среднее напряжение 80кВ, получаем мощность агрегата питания электрофильтра

Wп =Iп*U= 2,475*80=198кВА

На Четыре пол электрофильтра W= 4*Wп =4*198 = 792кВА

На 1м очищаемого газа потребляется мощность

W/V =792/157=0,515кВ/м

Делись добром ;)