2tom009

1. URZĄDZENIA ELEKTROSTATYCZNE 20

1.2.2. Skuteczność odpylania elektrofiltrów

Skuteczność odpylania elektrofiltru definiuje się jako stosunek masy pyłu zatrzymanego w elektrofiltrze w określonym przedziale czasu do całkowitej masy pyłu wprowadzonego do komory w takim samym przedziale czasu. Może być ona określona jako wartość chwilowa (w dostatecznie krótkim przedziale czasu), bądź też jako wartość efektywna (ruchowa) wyznaczona na podstawie pomiaru w czasie co najmniej jednego pełnego cyklu pracy układu odpylającego¹. Powszechnie jest znany wzór Deutscha na skuteczność odpylania

(1.7)

gdzie: L — długość czynna elektrofiltru, m; v_g — prędkość przepływu aerozolu w komorze, m-s'¹; /f — średnia droga, jaką cząstki przebywają w kierunku elektrody zbiorczej, m; SZ — powierzchnia elektrod zbiorczych, m²; Q — natężenie przepływu aerozolu, m³ -s' ¹.

Stosunek S/Q (w s-m ¹) jest nazywany jednostkową powierzchnią (SCA) i charakteryzuje wielkość elektrofiltru. Prędkość osadzania występująca we wzorze (1.7) nie może być utożsamiana z wielkością prędkości we wzorze (1.3), ponieważ na jej wartość wpływa również wiele innych procesów i czynników, takich jak ładowanie cząstek pyłu, strzepywanie elektrod ulotowych i zbiorczych, unos wtórny itp. Stąd przydatność wzoru (1.7) jest ograniczona do porównywania pracy elektrofiltru w różnych warunkach pracy. W praktyce skuteczność odpylania elektrofiltru określa się w wyniku pomiaru metodą grawimetryczną (pomiar stężenia zapylenia na wlocie i na wylocie z komory elektrofiltru). Zasady przeprowadzenia pomiaru skuteczności odpylania szczegółowo są określone w PN-94/Z-03040/07 [1.13].

1.2.3. Budowa elektrofiltrów

Elektrofiltr składa się z komory odpylającej oraz elektrycznego zespołu zasilającego. Komora zawiera zespół elektrod ulotowych i zbiorczych, układ rozprowadzania odpylanego aerozolu w komorze oraz układy oczyszczania elektrod z osadzonego na ich powierzchni pyłu. Komora elektrofiltru musi być szczelna, przeważnie musi mieć izolację cieplną. Dokładne spełnienie obu tych warunków jest najczęściej konieczne ze względu na korozję ścian i urządzeń wyposażenia komory oraz w pewnych warunkach stanowi ochronę przed powstaniem pożaru lub wybuchu w komorze.

Elektrody robocze elektrofiltru dzielą się na ulotowe i zbiorcze. Elektrody ulotowe — wykonane najczęściej w postaci cienkich prętów, taśmy z ostrzami, drutów profilowanych o małych promieniach krzywizny — zapewniają powstanie ulotu elektrycznego. Parametrami charakterystycznymi elektrod ulotowych są: zdolność do wytworzenia jednoimiennego ulotu elektrycznego, określonego dla danej konfiguracji elektrod przez wartość napięcia początkowego ulotu U₀; odporność na elektroerozję i korozję; wytrzymałość mechaniczna, zapewniająca dostateczną sztywność dla zachowania odstępów międzyelektrodowych i przy strzepywaniu. Elektrody zbiorcze (w zależności od typu) elektrofiltru są wykonane w postaci rur o przekroju kołowym lub wielobocznym w elektrofiltrach rurowych, lub też w postaci płaskich elementów składanych często z pojedynczych kształtek w elektrofiltrach plytowach. Wymagania stawiane elektrodom /biorczym to utrzymanie stałej podziałki międzyelektrodowej w zakresie temperatur pracy elektrofiltru oraz zapewnienie skutecznego usuwania pyłu osadzonego na powierzchni, czyli w elektrofiltrach suchych dobre przenoszenie mechanicznych przyspieszeń (stycznych lub normalnych) odrywających warstwę pyłu od powierzchni elektrody, a w elektrofiltrach mokrych równomierne spłukiwanie powierzchni zbiorczej. Kształt powierzchni elektrod zbiorczych powinien równocześnie zapewniać optymalne warunki aerodynamiczne ze względu na występowanie zjawiska unosu wtórnego pyłu.

Urządzenia oczyszczania elektrod w zależności od sposobu usuwania pyłu mogą działać na zasadzie spłukiwania ciągłego lub okresowego elektrod w elektrofiltrach mokrych, bądź też przez system urządzeń mechanicznych mogą wzbudzać drgania, powodujące usunięcie pyłu z elektrod. Skuteczne strzepywanie elektrod zbiorczych wymaga uzyskania odpowiednich przyspieszeń, które w zależności od fizycznych właściwości pyłów (rezystywności, zdolności koagulacji, przyczepności do elektrod) oraz parametrów elektrycznych komory mogą przyjmować wartości od ok. tysiąca do kilku tysięcy ms“². W elektrofiltrach suchych najpowszechniej stosuje się wzbudzanie drgań przez system przerzutowych młotków udarowych, przekazujących przez drąg strzepujący impulsy do elektrod zbiorczych.

W skład komory wchodzą również przewody doprowadzające i odprowadzające aerozol, w tym dyfuzory i konfuzory, oraz system urządzeń zapewniających równomierny rozkład prędkości gazu w całym przekroju komory. Prawidłowy rozkład prędkości gazu jest jednym z podstawowych czynników wpływających na skuteczność odpylania elektrofiltru.

Istotną rolę w działaniu elektrofiltru spełnia układ odprowadzania pyłu. W elektrofiltrach mokrych nie można dopuścić do tworzenia się osadów i zaklejania urządzeń doprowadzających i odprowadzających. W elektrofiltrach suchych istnieje problem skutecznego odprowadzania pyłu, bez zakłóceń i z minimalnym unosem wtórnym. Z tego względu lejc muszą być szczelne, zwykle bardzo dobrze izolowane cieplnie lub dodatkowo podgrzewane, oraz muszą być wyposażone w skutecznie działające zamknięcia. Leje powinny być wyposażone w urządzenia kontroli poziomu pyłu oraz urządzenia wyczyst-kowc.

1.2.4. Układy zasilania elektrofiltrów

Elektrofiltry są zasilane wysokim napięciem stałym, zazwyczaj w przedziale 50-h 120 kV. Biegun dodatni zasilacza jest zwykle uziemiony i połączony z elektrodami zbiorczymi, a biegun ujemny, izolowany, doprowadza się do elektrod ulotowych. Elektrofiltry muszą zawsze pracować przy napięciach wyższych od napięcia początkowego ulotu. Warunkiem powstania ulotu jest pojawienie się na elektrodzie ulotowej natężenia pola E„, przekraczającego wartość początkową ulotu. W praktyce do obliczenia E₀ korzysta się ze zmodyfikowanego wzoru Peeka

gdzie: K₁ — współczynnik w przybliżeniu równy wytrzymałości elektrycznej gazów ^w komorze elektrofiltru, Vm~‘; S — względna gęstość gazu; K₂ — współczynnik niejednorodności pola (dla układu walców koncentrycznych K₂ = 0,0308); r₀ — promień elektrody ulotowej, m.

Napięcie początkowe ulotu określa zależność

(1.9)

^V° = AE₀ Przy czym:

dla elektrofiltrów rurowych

1

Cykl pracy jest określony albo pracą źródła zapylania, lub gdy jest krótszy — najdłuższym okresem pracy układu strzepywania (przemywania).