ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ В ЭЛЕКТРОФИЛЬТРАХ

В статье рассмотрено применение электрофильтров для очистки газов в электрическом поле. Приведены преимущества и недостатки очитки газов с помощью электрофильтров. Рассмотрены основные способы оптимизации электрофильтров.

Введение. Электрофильтры представляют собой установки, в которых очистка газов от твёрдых и жидких частиц осуществляется под действием электрических сил.

Работа электрофильтра заключается в процессе осаждения электрических заряженных частиц пыли в электрических полях. Электрическая зарядка частиц происходит в поле коронного разряда, который возникает в электрическом поле между коронирующими (высоковольтными) и осaдительными (заземлёнными) электродами. Эффективность очистки газов электрофильтрами составляет от 96% до 99,7 % и зависит от большого ряда факторов физико-химических параметров пылегaзрового потока, скорости и времени пребывания газа в электрофильтрах, конструкции электродной системы, электрического режима работы, режима встряхивания электродов.

Электрофильтр, как аппарат газоочистки, функционирует благодаря двум электрофизическим процессам – зарядки частиц очищаемого дымового газа ионами коронного разряда и движению заряженных частиц к осaдительному электроду под действием сил электростатического поля [1].

Принцип действия работы электрофильтров. Все пылеуловители делятся на две категории - аппараты без применения жидкости (сухие) и с ее применением (мокрые). В принципе работы сухих пылеуловителей лежат гравитационные или инерционные механизмы осаждения. К этой же категории относятся аппараты фильтрационного действия, в которых частицы пыли выделяются из газового потока при его движении через слой пористого материала. Принцип действия мокрых пылеуловителей базируется на контакте запыленного газа с промывной жидкостью, в результате чего твердые частицы осаждаются на поверхности капель, на пленке жидкости или на стенках газовых пузырей, барботирующих через нее. Особую группу аппаратов представляют электрофильтры, в которых частицы пыли осаждаются за счет сообщения им электрического заряда.

Принцип действия электрофильтров заключается в следующем. Если в электрическое поле между двумя электродами поместить газ со взвешенными в нем частицами, то происходит ионизация газа, частицы получат некоторый электрический заряд, за счет которого они с некоторой скоростью будут двигаться по направлению к противоположно заряженному электроду и, отдав ему свой заряд, осядут на нем.

Чтобы электроосaждение было возможно, необходимо, чтобы заряд частиц превышал некоторое предельное значение и чтобы газообразная среда обладала минимальной проводимостью. Эти условия выполняются лишь в электрическом поле высокого напряжения (до 90 000 В). При таком высоком напряжении катод посылает большое количество электронов, ионизующих воздух. Частицы аэрозоля получают высокий отрицательный заряд и достаточно быстро притягиваются к положительному электроду. Таков, например, принцип действия наиболее распространенного аппарата для электроосаждения дымов [2].

Преимущества очистки промышленных газов в электрофильтрах определяются следующим образом [3]:

-универсальность;

-высокой эффективностью (составляет 99,9%);

-возможностью применения в средах, которые могут привести к коррозии;

-размером улавливаемых частиц, может быть меньше 1 мкм;

-использованием при повышенных температурах.

Очистка газов в электрофильтрах широко применяется как в Беларуси, так и за рубежом. Разные конструкции электрофильтров отлично зарекомендовали себя во многих отраслях промышленности. Очистка газов в электрофильтрах является наиболее универсальным методом: в электрофильтрах происходит улавливание как микронных, так и крупных частиц. Электрофильтры могут работать в широких диапазонах температур и давления. Потери давления электрофильтром пренебрежимо малы и, следовательно, потребление электроэнергии на прохождение газов через электрофильтр сводится к минимальному значению [4].

Недостатки очистки промышленных газов в электрофильтрах. Самый главный недостаток электрофильтров - это невозможность проведения очистительных работ с взрывоопасными газами, а также высокая стоимость установки [5].

Существует ряд проблем, связанных с эксплуатацией электрофильтров:

-не «держит» напряжение, при включении срабатывает система защиты: обрыв коронирующего элемента с образованием короткого замыкания в поле;

-не достигаются режимные показатели по напряжению: загрязнение изоляторов и нарушение межэлектродного промежутка;

-понижение тока короны: недостаточная эффективность очистки электродной системы, зарастание электродов пылью;

-наросты на коронирующих электродах: нарушение работы приводов встряхивания или механизмов встряхивания;

-нарастание слоя пыли на осадительных электродах: нарушение работы приводов встряхивания или механизмов встряхивания;

-усиленная коррозия корпуса: нарушение параметров пылегазового потока.

Оптимизация электрофильтров. Эффективная работа, позволяющая работать в оптимальном режиме для обеспечения максимальной очистки при минимальном потреблении электроэнергии, может быть оптимизирована за счёт внедрения регуляторов нового типа, которые будут способствовать повышению эффективности очистки газов на 0,6-1,2% за счёт микропроцессорной системы оптимизации поддержания напряжения и тока короны.

Оптимизация механизмов встряхивания электродов. Частоту встряхивания следует выбирать таким образом, чтобы был обеспечен максимальный срок службы узлов встряхивания. Данное действие позволит оптимизировать процесс встряхивания осадительных и коронирующих электродов, что в последствии должно привести к снижению пылезолоуноса[6].

Заключение. Среди способов обеспыливания газов применение электрофильтра является самым универсальным, т.к. сила, обеспечивающая улавливание, приложена непосредственно к частице, несущей электрический заряд.

Оптимизация электрофильтров включает в себя непрерывный контроль за эффективностью работы и недопущение повышения предельно допустимой концентрации в выбросах предприятия с целью поддержания экологии города. Включение в обратную связь датчиков изменений концентрации выбросов в реальном времени - является целью управления напряжённостями электрических полей для повышения степени очистки [7].

Преимущественной областью применения электрофильтров является очистка больших объемов газа, отходящих от современных агрегатов большой мощности, например, от мощных котельных агрегатов.

Список литературы:

1. Электрофильтры / Научно-производительное предприятие Днепроэнергосталь / [Электронный ресурс] – режим доступа: http://surl.li/lyof/ . - Дата доступа: 22.02.2021.
2. Справочник химика 21 / Принцип действия электрофильтров / [Электронный ресурс] – режим доступа: https://chem21.info/info/804693/ . - Дата доступа: 24.02.2021.
3. Усть-Каменогорский завод технологического оборудования. [Электронный ресурс] – режим доступа:  http://ukzto.kz/stati/lidiruyushchie-pozicii-ehlektrofiltra.html . - Дата доступа: 22.02.2021.
4. К. Н. Веремьев, Н. К. Веремьев, С. Е. Баранов, В.Г. Шеманин, Повышение надёжности и эффективности работы промышленных электрофильтров / [Электронный ресурс] – режим доступа: https://cutt.ly/5vpkneC . - Дата доступа: 22.02.2021.
5. Научно-производственное предприятие - «Днепрэнергосталь» / Электрофильтры / [Электронный ресурс] – режим доступа: http://destal.net/elektrofiltry/. - Дата доступа: 22.02.2021.
6. Агрегаты питания электрофильтров / Техника безопасности при эксплуатации электрофильтров / [Электронный ресурс] – режим доступа: https://forca.ru/knigi/arhivy/agregaty-pitaniya-elektrofiltrov-18.html. - Дата доступа: 22.02.2021.
7. М. Ю. Николаев, А. А. Ляшков, А. М. Есимов, В. В. Леонов, Вопросы оптимизации режимов работы электрофильтров и внедрение современных методов газоочистки / [Электронный ресурс] – режим доступа: https://clck.ru/UJY9F. - Дата доступа: 22.02.2021.