Розрахунок і вибір електрофільтрів

Електрофільтр вибирають відповідно до заданих умов його роботи по площі, перерізу активної зони з наступним перевірочним розрахунком ступеня очищення:

, (4.6)

де – швидкість дрейфу частинок до осадового електрода, м/с;

– коефіцієнт, який характеризує геометричні розміри апарата і швидкість газу в ньому.

Для осадових електродів всіх типів

(4.7)

де – довжина осадового електрода, м;

– активний периметр осадового електрода, м;

– площа перерізу активної зони, обмеженої стінками осадового електрода, м².

Величину , м², знаходять за формулою

, (4.8)

де – об’ємні витрати газу при температурі очищення, м³/с;

– швидкість газу в апараті, м/с ( м/с);

– коефіцієнт запасу, який враховує підсмоктування повітря ( ).

Для пластинчатих електродів , де – відстань між плас-тинами (приймають м).

Реальна швидкість дрейфу заряджених частинок менша розрахункової (в 2 рази) з умов стоксовського режиму осадження:

, (4.9)

де – напруженість електричного поля, В/м;

– радіус частинки, мкм;

– динамічна в’язкість газу, Па∙c;

для частинок розміром 2...50 мкм і для частинок до 2 мкм.

Для практичних розрахунків швидкість дрейфу частинок можна вибирати за табл. 4.3.

Напруженість електричного поля Е, В/м, в трубчастих електрофільтрах

. (4.10)

Таблиця 4.3 – Швидкість дрейфу частинок в активній зоні електрофільтра

Показник	Напруженість електричного поля, В/м	Діаметр частинок , мкм
0,4	1,0	2,0	10,0	30,0
Швидкість дрейфу , м/с	15∙10⁴	0,012	0,013	0,015	0,075	0,10
30∙10⁴	0,025	0,030	0,060	0,50	0,60

в пластинкових

, (4.11)

де – лінійна густина струму корони, А/м;

– електрична стала, Ф/м ( );

– рухомість іонів, м²/В∙с, (табл. 4.4);

– відстань між сусідніми коронувальними електродами в ряду, м (приймають = 0,25 м);

– відстань між пластинами електродів, м.

Для пластинчастих електрофільтрів лінійна густина струму, А/м², корони

, (4.12)

для трубчастих

, (4.13)

де – напруга на електродах, В;

– критична напруга (напруга коронного розряду), В;

– радіус осаджувального електрода, м (приймається м);

– коефіцієнт компонування електродів між пластинами

Критична напруга для трубчастих електрофільтрів

, (4.14)

для пластинкових

, (4.15)

де – критична напруженість електричного поля, В/м, визначається за формулою (4.2).

Таблиця 4.4 – Рухомість іонів в газах і парах, м²/В∙с при н. у.

Гази і пари	Рухомість іонів, К∙10^-4	Гази і пари	Рухомість іонів, К∙10^-4
негативна	позитивна	негативна	позитивна
Азот	1,84	1,28	Гелій	6,31	5,13
Аміак	0,66	0,57	Двоокис вуглецю	0,96	-
Водень	8,13	5,92	Кисень	1,84	1,32
Водяна пара при 100°С	0,57	0,62	Окис вуглецю	1,15	1,11
Повітря: дуже чисте, сухе			Сірчаний ангідрид	0,41	0,41
2,48 2,1	Двоокис вуглецю насичений водяною парою при 25°С	0,82	-
1,84 1,32

Приклад 4.1. Підібрати тип і кількість електрофільтрів за даними каталогу для очищення газів, які виходять з котлоагрегату ПК-10 паропродуктивністю 230 т/год. Топка котла камерна, з сухим шлако-вивантажуванням. Марка спалюваного палива – вугілля донецьке пісне марки Т такого складу, %: вуглецю ; водню ; кисню ; азоту ; леткої сірки ; мінеральних домішок ; вологи .

Витрати палива кг/с (24 т/год), температура газів перед золовловлювачем 150°С, коефіцієнт надлишкового повітря в газах перед золовловлювачем ; розрідження – 2500Па, необхідна ефективність очищення , атмосферний тиск Па.

Розв'язування

1. Користуючись тепловим розрахунком котельних агрегатів, визначаємо витрати газів, які необхідно очищати. Об’єм димових газів (при н. у.) на 1 кг спалюваного палива

де об’єм триатомних газів

2. Теоретична кількість сухого повітря, необхідна для повного згоряння палива (при н. у.)

3. Теоретичний об’єм азоту

4. Теоретичний об’єм водяних парів

5. Об’єм водяних парів при коефіцієнті надлишкового повітря

6. Загальний об’єм димових газів

7. Об’ємні витрати димових газів, які проходять через золо влов-лювач з врахуванням 10% підсмоктування атмосферного повітря

8. Концентрація золи в димових газах, які поступають на очищення

де – частка золи, яка виноситься з газами; для пиловугільних топок з сухим шлаковивантажуванням .

9. Приймаємо швидкість газу в активному перерізі електрофільтра м/с ( м/с). Тоді необхідна площа активного перерізу

10. Враховуючи необхідну ефективність очищення газів, розрідження в апараті і площу активного перерізу в даному випадку можна застосувати:

- два уніфікованих чотирипорожнинних горизонтальних електрофільтри площею активного перерізу 37 м² кожний марки УГ2-4-37 (питомі витрати електроенергії кВт на 1000 м³/год газу);

- один горизонтальний електрофільтр з уніфікованими вузлами

ЕГА 1-30-9-6-3 площею активного перерізу 73,4 м² (питомі витрати електроенергії кВт на 1000 м³/год газу);

- один уніфікований горизонтальний трисекційний електрофільтр УВ-3х24 площею активного перерізу 72 м² (питомі витрати електроенергії 0,11 кВТ на 1000 м³/год газу).

Приклад 4.2. Вибрати газоочисний апарат для вловлювання пилу у вихідних газах при таких даних: вміст твердих частинок в газі при нор-мальних умовах г/м³; розрідження в системі Па; витрати газу м³/с; температура газу °С; динамічна в’язкість при 150^ОС Па∙с; ступінь очищення не нижче

Фракційний склад пилу:

	0,5
	0,02	0,03	0,08	0,10	0,15	0,12	0,30	0,20

Розв'язування

1. При великому вмісту (13%) частинок з розмірами 0...5 мкм і необхідному ступеню очищення (0,95) попередньо вибираємо пиловловлювач класу електрофільтра.

2. При робочій температурі об’ємні витрати газу

3. Площа перерізу активної зони для прийнятої ( м/с) швидкості газу

де – коефіцієнт запасу приймається рівним 1,1.

4. Згідно з даними табл. 4.1 таку площу можуть забезпечити одиночні фільтри УГ 2-3-37, ЕГА 1-20-7,6-6-2 або вертикальний фільтр УВ-2х16.

Для визначення оптимального варіанта розраховуємо витрати електроенергії для кожного фільтра, використовуючи значення питомих витрат електроенергії з табл. 4.1. Тоді: для електрофільтра УГ-2-3-37