Электрофильтры.

На крупных ТЭС, где необходимо очищать большие объёмы дымовых газов используют электрофильтры. Они имеют как преимущества, так и недостатки. Преимуществом электрофильтров является то, что они способны улавливать частицы размером менее 10 мкм. После очистки дымовых газов в электрофильтре концентрация частиц дымовых газов составляет порядка 50 мг\м3. При хорошем изготовлении и правильной эксплуатации с помощью электрофильтра можно получить коэффициент очистки 99-99,8%. Электрофильтры можно использовать для очистки дымовых газов до температуры 400-450 градусов Цельсия. Затраты электроэнергии при эксплуатации электрофильтров составляют от 0,1 до 0,5 кВт*ч на 1000 м3 газа. Электрофильтры имеют небольшое гидравлическое сопротивление порядка 100-150 Па. Электрофильтры можно использовать для очистки больших объёмов дымовых газов даже выше 1000000 м3\ч. К недостатком электрофильтров можно отнести следующее: большую металлоёмкость и большие занимаемые площади, наличие специальных агрегатов для их электропитания. Электрофильтры также очень чувствительны к отклонениям от заданного режима работы и незначительным механическим дефектам внутреннего оборудования. Электрофильтры нельзя применять в тех случаях, когда удельное электрическое сопротивление выходит за пределы 100<ро<10 в 8. Также нельзя использовать электрофильтры если газ является взрывоопасным. Электрофильтр состоит из корпуса, в котором размещены коронирующие и осадительные электроды. Корпус электрофильтра изготавливается из алюминия, стали, железобетона и других материалов. Коронирующий электроды могут быть гладкими и игольчатыми, а осадительные пластинчатыми и трубчатыми.

1. Коронирующий электрод

2. Осадительный электрод

На коронирующие электроды подаётся постоянный ток, напряжением до 100 кВ. Схему очистки газов в электрофильтре можно представить следующим образом:

1-коронирующий электрод

2-осадительный электрод

3-положительно заряженный ион газа

4-отрицательный ион газа

5-электрон

6-корона

7-частица пыли

8-агрегат электропитания

Газ, с частицами пыли или золы проходит через систему коронирующих и осадительных электронов. На коронирующий электрод подаётся отрицательный потенциал высокого напряжения, вокруг него образуется электрическое поле, напряжённость которого уменьшается по мере удаления от электрода. Вокруг электрода образуется так называемая корона. Внешнее проявление коронного разряда сопровождается слабым голубовато-фиолетовым свечением. В области короны идёт процесс ударной ионизации газа, в результате чего в области короны образуются положительно и отрицательно заряженные ионы газа и свободные электроны. Под действием электрического поля они начинают двигаться к различным электродам. В межэлектродном пространстве возникает электрический ток, который называют током короны. Частицы золы или пыли попадая в межэлектродное пространство сорбирует на своей поверхности положительные или отрицательные ионы газа и приобретает электрический заряд. Под действием электрического поля заряженные частицы движутся к электродам и осаждаются на их поверхности, причём большая часть частиц заряжается отрицательно и осаждается на осадительном электроде. Это объясняется тем, что за короной находятся только отрицательно заряженные ионы. Пыль, осевшая на электродах, удаляется с них путём встряхивания. Процесс очистки дымовых газов в электрофильтре можно разделить на следующие стадии:

1. Зарядка частиц

2. Движение частиц к электродам

3. Осаждение частиц на электродах

4. Удаление частиц с электрода

В электрофильтрах типа ЭГА, которые применяются в энергетике, широкополосные осадительные электроды шириной 640мм связаны между собой в жёсткую систему. Высота электрода может составлять 6-7,5-9-12-15 м. Осадительные электроды заземляются. Коронирующие электроды устанавливаются между осадительными с шагом 325 мм и крепятся к рамам, подвешенным на изоляторах. Для получения высокой напряжённости электрического тока коронирующие электроды должны иметь заострённую форму. Для изготовления этих электродов раньше использовали проволоку диаметром 3-5 мм круглого или штыкового сечения. В настоящее время применяют ленточно-игольчатые коронирующие электроды. Они представляют собой металлические полосы, в которые вштампованы иглы, на концах этих игл создаётся наивысшая напряжённость электрического поля. Подвод напряжения в электрофильтре осуществляется агрегатами питания. Они состоят из регулятора напряжения, повышающего трансформатора и выпрямителя. На процесс очистки в электрофильтре большое влияние оказывает скорость потока газа. Заряженные частицы пыли движутся в направлении электрода с так называемой скоростью дрейфа. Эта скорость зависит от напряжения, подаваемого на электрод. Чем больше напряжение, тем выше скорость дрейфа. Если скорость потока газа будет достаточно высокой, то частицы под действием скорости дрейфа не смогут попасть на электрод, поэтому для углей, зола которых имеет высокое удельное электрическое сопротивление скорость потока газа должна составлять 1-1,2 м\с. Для золы других видов топлива скорость может составлять от 1,6 до 1,8 м\с. Так как газовый поток имеет небольшую скорость, то для очистки больших объёмов газа поперечное сечение электрофильтра должно быть большим, а это связано с большими расходами металла и высокими капитальными затратами. На эффективность очистки газов в электрофильтре также влияет равномерность распределения газа по его сечению. Для равномерного распределения газа по сечению используют специальные газораспределительные устройства. Для глубокой очистки дымовых газов используют многопольные электрофильтры с числом полей от 4 до 8. Для того чтобы улавливать золу с неблагоприятными электрофизическими свойствами используют кондиционирование дымовых газов, поступающих в электрофильтр. Так, при сжигании экибазстуских углей перед электрофильтром устанавливают скрубберы. В них происходит снижение температуры газа на 30-50 градусов и увеличивается их влажность. Это приводит к снижению удельного электрического сопротивления частиц золы и к их более эффективному улавливанию в электрофильтре. Используя кондиционирование можно получить коэффициент очистки в электрофильтре 99,8% и концентрацию золы в дымовых газов на выходе порядка 30-50 мг\м3.