ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ Electrostatic precipitator ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ (ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ) (ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ Electrostatic precipitator

ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ Электрофильтр (ЭФ) – устройство (аппарат), в котором очистка дымовых газов от твердых частиц происходит под действием электрических сил. ЭФ обеспечивают глубокую очистку газов от твердых частиц (с КПД эф до 98 99, 9%) в установках средней и большой мощности при минимальных гидравлических сопротивлениях ( рг 150 Па), умеренном потреблении энергии и практически без снижения температуры запыленных газов в них. Электрофильтр позволяет удалить частицы мелких фракций i=0, 01 100 мкм.

КУЛОНОВСКИЕ СИЛЫ F = q·E Между одноимённо заряженными телами возникает электростатическое (или кулоновское) отталкивание, а между разноименно заряженными — электростатическое притяжение. Фундаментальным отличием процесса электростатического осаждения от механических методов сепарации частиц является то, что в этом случае осаждающая сила действует непосредственно на частицы, а не создается косвенно воздействием на поток газа в целом.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО УЛАВЛИВАНИЯ Процесс улавливания частиц в любых электрофильтрах имеет три основные стадии – 1) зарядку взвешенных частиц, 2) осаждение заряженных частиц в электрическом поле и 3) удаление осажденного материала во внешний приемник.

СТАДИЯ 1 - ЗАРЯДКА ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ Наиболее эффективным средством зарядки, используемым при электростатическом осаждении, является коронный разряд постоянного тока. Корона формируется между активным высоковольтным электродом, на который подается заряд большей мощности 40 -100 к. В, и заземленным пассивным электродом. Плотность силовых линий (напряженность поля) в межэлектродном пространстве различна. У коронирующего электрода она имеет наибольшее значение и убывает по мере приближения к осадительному электроду.

СТАДИЯ 1 - ЗАРЯДКА ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ Зарядка частиц происходит в поле коронного заряда вокруг коронирующего электрода. Вблизи коронирующего электрода происходит ударная ионизация газов, благодаря которой образуются ионы. Переносимые газовым потоком пылевые частицы приобретают заряд в результате бомбардировки газовыми ионами, которые оседают на поверхности частиц за сотые доли секунды или менее того. При этом частицы приобретают положительный или отрицательный заряд. Уровень зарядки зависит от размера частиц: в типичных случаях имеется примерно 300 элементарных зарядов на частице размером 1 мкм или 30000 при размере ее 10 мкм.

СТАДИЯ 2 - ОСАЖДЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ Пространство между коронирующими и осадительными электродами называется активной зоной электрофильтра. В активной зоне идет процесс улавливания частиц. Скорость движения пылевых частиц под действием электрического поля по направлению к осадительному электроду называется скоростью дрейфа и составляет 5 - 15 см/с. На полное осаждение частиц требуется всего несколько секунд. На входе и выходе его имеются устройства для равномерного распределения пылегазового потока по сечению.

СТАДИЯ 3 - УДАЛЕНИЕ ОСАЖДЕННОГО МАТЕРИАЛА Накопленный на осадительных электродах слой, периодически удаляется с помощью механизмов встряхивания. Отделившиеся от электродов агломераты пыли под действием силы тяжести падают в бункер, откуда удаляются с помощью специальных устройств и направляются для дальнейшего использования или в места хранения отходов. Если частицы жидкие, например, при улавливании серной кислоты или дегтя, то они сливаются и стекают по каплям в сборные резервуары под электродами.

УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА Осадительные электроды выполняются из пластин специального профиля, закреплены на балках подвеса и электрически соединены с корпусом и заземлены. Коронирующие электроды подвешиваются на опорно-проходных изоляторах и размещаются по осевой линии между осадительными электродами. Для удаления пыли с электродов в электрофильтрах применяются механические, электропневматические и другие устройства. Для сбора уловленной с электродов пыли электрофильтр снабжен бункерами.

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ АКТИВНОЙ ЗОНЫ Расстояние между коронирующими электродами d = 160 -200 мм В настоящее время электрофильтры изготавливаются с расстоянием между осадительными электродами 2 H = 275, 300, 350, 400, 460 мм.

АКТИВНАЯ ЗОНА ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОДОВ, ВИД СВЕРХУ Рама Коронирующие электроды Осадительные электроды

СИСТЕМА ОСАДИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

ЭЛЕКТРОДЫ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРОВ

ЭЛЕКТРОДЫ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА СЕРИИ ЭФД

КОРОНИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОД Распределение напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве: 1 – коронирующий электрод; 2 – осадительный электрод

ЖЕСТКИЙ КОРОНИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОД (RDE 1)

ЖЕСТКИЙ КОРОНИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОД (RDE 1) Газовый канал первого поля, электроды RDE с V-обр. штырями

МОЛОТКОВЫЙ МЕХАНИЗМ ВСТРЯХИВАНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ 3 1 2

МОЛОТКОВЫЙ МЕХАНИЗМ ВСТРЯХИВАНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

СИСТЕМА ВЕРХНЕГО ВСТРЯХИВАНИЯ

МНОГОПОЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ Поле Активная зона Для повышения эффективности золоулавливания и избежания вторичного уноса активную зону в электрофильтрах выполняют из нескольких полей (1 -5 полей), периодичность встряхивания которых уменьшается по ходу газов.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОФИЛЬТР 1 – коронирующие электроды; 2 – пластинчатые осадительные электроды; а – входной газоход; б – выходной газоход; в – камера.

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР СЕРИИ УВ Тем-ра газов - до 250ºС; ηЗУ = 94%

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР СЕРИИ УГ Тем-ра газов - до 250ºС; 2 S = 275 мм ηЗУ = 98 - 99, 5%

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР СЕРИИ ЭГА Высота осадительных электродов – 6; 7, 5; 9; 10, 5; 12 м Ширина осадительных электродов – 2, 56; 3, 84; – 5, 12 м Количество полей – 2, 3, 4 Площадь активного сечения – 16, 5 – 285, 6 м 2 Производительность по газу – 594 – 1038 тыс. м 3 в час ЭГА 2 -88 -12 -6 -3 КПД до 99, 7 1 - вход газов; 2 - выход газов; 3 - газораспределительная решетка; 4 - подвод напряжения; 5 - коронирующий электрод; 6 - осадительный электрод; 7 - встряхивающий механизм коронирующего электрода; 8 - встряхивающий механизм осадительного электрода; 9 - корпус; 10 - бункер золы; 11 - наклонные внутрибункерные перегородки; 12 - подъемная шахта; 13 - газораспределительные объемные элементы; 14 - выходной конфузор; 15 - люк.

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР СЕРИИ ЭГА

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР СЕРИИ ЭГД 1 - подводящий газоход; 2 - газораспределительная решетка; 3 - коронирующие электроды; 4 - осадительные электроды; 5 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 6 - механизм встряхивания осадительных электродов.

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР СЕРИИ ЭГД

ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ ТИПА ЭГСЭ 1 -корпус; 2 -система газораспределения; 3 -осадительные электроды; 4 -механизм встряхивания осадительных электродов; 5 -коронирующие электроды; 6 -рама подвеса коронирующих электродов; 7 -механизм встряхивания коронирующих электродов; 8 -привод встряхивания осадительных электродов; 9 -привод встряхивания коронирующих электродов; 10 -токоподвод

ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ ТИПА ЭГСЭ Новое поколение электрофильтров типа ЭГСЭ для энергетики 31

КОРОНИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОД С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ТОЧКАМИ КОРОНИРОВАНИЯ 1 – профилированная центральная часть корпуса элемента; 2 – коронирующие наконечники, отогнутые; З – коронирующий наконечник в плоскости корпуса элемента с большим, чем у отогнутых, углом при вершине; 4 – плоские краевые секции корпуса элемента; 5 – торцевые линии (плоскости) плоских краевых секций

ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ ТИПА ЭГСЭ

Электрофильтр ЭГСЭ 2 -66 -18 -65 Параметры электрофильтров Значение Количество секций 2 Высота электродов 18 Кол-во полей 5 Концентрация золы в 30 очищенных газах, мг/м 3 Вес одного аппарата, т 1940 Установленная мощность 1850 одного аппарата, к. Вт

Преимущества электрофильтра типа ЭГСЭ перед серийными аппаратами Ø Электродные системы высотой до 18 м предельно снижают требуемую площадь для размещения ЭГСЭ и в любых условиях гарантируется одноярусная компоновка аппарата; Ø Коронирующие электроды с распределенными центрами коронирования обеспечивают высокую эффективность при улавливании высокоомных зол, а также при высоких запыленностях очищаемых дымовых газов; Ø Верхнее расположение систем встряхивания коронирующих электродов сокращает габариты ЭГСЭ; Ø Новые микропроцессорные системы автоматического управления агрегатами питания и механизмами встряхивания, предотвращающие образование обратного коронирования, а также сокращающие расход электроэнергии; Ø Новые приводы механизмов встряхивания с регулируемым числом оборотов, изменяющие период оборота вала встряхивания, уменьшают вторичный унос и предотвращают залповый выброс золы из бункеров электрофильтра; Ø Усовершенствованная система газораспределения на входе и внутри электрофильтра, обеспечивает максимальную эффективность золоулавливания. Ø Автоматизированная система золоудаления и складирования обеспечивает отпуск потребителю сухой золы без затрат сжатого воздуха

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР ФИРМЫ АЛЬСТОМ Тип ЭСГ серии “ЭФИР” Показатели надежности: Коэффициент готовности > 0. 97 Вероятность безотказной работы за 7000 часов > 0. 9 Установленный ресурс до капремонта, часов > 100 000 Назначенный ресурс, часов > 175 000 Ø Ø Впервые в СНГ достигнута остаточная запыленность 50 мг/м 3 в эксплуатационных условиях Впервые в СНГ для золы экибастузского угля достигнута остаточная запыленность 150 мг/м 3 (4 поля) и 250 мг/м 3 (3 поля)

МОНТАЖ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА

ТЭС Bexbach

СХЕМА ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР С ТРУБЧАТЫМИ ОСАДИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭФ 1. Влажностное кондиционирование Перед ЭФ через специальные сопла вводится влага (пар или вода) и температура газов снижается на 20 -300 С. Влага должна быть очищена, чтобы соли не откладывались. Должно быть обеспечено расстояние для испарения влаги. rзл t uг<1000 C 1300 C uг>2000 C uг

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ (КОТЕЛ П-57, 500 МВт, экибастузский уголь)

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭФ Относительная скорость дрейфа 2. Химическое кондиционирование газов Присутствие в дымовых газах некоторых примесей (NH 4 OH, NH 3, SO 3, (NH 4)2 SO 4) снижает УЭС золы и увеличивает эффективность работы электрофильтра до 99 -99, 5%. 3 SO 3 2 (NH 4)2 SO 4 NH 3 1 0 10 20 Ci , ppm

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭФ 3. Импульсное питание ЭФ Питание ЭФ импульсным напряжением осуществляется наложением на постоянное напряжение импульсов малой длительности от нескольких мкс до нескольких мс. С увеличением импульсного напряжения увеличивается напряженность электрического поля и соответственно увеличивается заряд, который получают частицы, что приводит к уменьшению эффекта обратной короны и увеличивает эффективность электрофильтра до 99, 6 -99, 8%. При этом проскок частиц уменьшается в 1, 5 -3 раза.

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭФ 4. Питание ЭФ знакопеременным напряжением. Полярность электромагнитного напряжения меняется каждый раз, когда напряженность в слое приближается к пробивному значению. После переключения полярности заряд частицы в межэлектродном пространстве меняет знак. При этом силы, действующие на частицы, по-прежнему направлены к осадительным электродам. Положительным моментом является эффект самовстряхивания электродов. Отрицательный эффект: увеличивается вторичный унос при обрушении слоя. ηэф=98, 9 -99, 9%.

ПАРК ЭЛЕКТРОФИЛЬТРОВ НА РОССИЙСКИХ ТЭС Тип ЭФ Доля, от 100% Высота Эффективность, электродов, % м ДГП, ДГПН (УГ), ДГПС, ПГД (УГ), УГ 2 64 6 -7, 5 88 -95 ЭГА, ЭГБ, ЭГД 7 9 90 -98, 6 УГ 3, ЭГА, ЭГБМ, импортные 29 12 -13, 5 98 -99, 5

ДОЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗУ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА ТЭС ПАО «Интер. РАО»

ТРЕБУЕМАЯ СТЕПЕНЬ ЗОЛОУЛАВЛИВАНИЯ

СРАВНЕНИЕ ГАБАРИТОВ ЭФ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ВЫХОДНУЮ ЗАПЫЛЕННОСТЬ ЗОЛЫ 50 мг/м 3 ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УГЛЕЙ

РЕШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ПРИ СЖИГАНИИ КАНСКО-АЧИНСКИХ УГЛЕЙ Выбросы золы котлов, сжигающих канско-ачинские угли Тип газоочистки КПД, % № Тип котла, ТЭС Топливо (шлакоудаление) Выбросы золы, мг/нм 3) Факт ГОСТ Р 50831 -95 Ввод до 31. 12. . 2000 г. Электрофильтр =98, 5 Ввод после 01. 2001 г. 60÷ 80 100 50 45÷ 90 100 50 1 П-67 Березовская ГРЭС-1 Березовский (ТШУ) 2 Е-500 Красноярская ТЭЦ-2 Бородинский (ТШУ) 3 ПК-38 Назаровская ГРЭС Назаровский (ЖШУ) БЦУ =89, 6– 90, 1 677÷ 910 150 4 ПК-38 (3 А Назаровская ГРЭС) Назаровский (ТШУ) БЦУ =91, 0 675 150 5 ПК-38 Красноярская ГРЭС-2 Бородинский (ТШУ) БЦУ =91, 1 -92, 6 310÷ 460 150 6 БКЗ-420 Красноярская ГРЭС-2 Красноярская ТЭЦ-2 Бородинский (ЖШУ) БЦУ =91, 5– 92, 2 Электрофильтр =97, 5 230– 310 100 50 7 ПК-10 Ш Красноярская ТЭЦ-1 Бородинский (ТШУ) БЦУ =80, 0– 92, 5 206– 550 150 8 БКЗ-320 Красноярская ТЭЦ-1 Бородинский (ЖШУ) Электрофильтр =96 150 9 БКЗ-420 Абаканская ТЭЦ Бородинский (ТШУ) Электрофильтр пятипольный. =99 100 50 Электрофильтр =98, 0÷ 99, 0 400 47– 50

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ЗУ Способы очистки , % , % - - 92 96 0, 7∙η 0, 7· ЗУ Мокрые скруббера с трубой Вентури - 20 25 (SO 2) 80÷ 85 (SO 3) 94 96 0, 8∙ηЗУ 0, 8· То же при работе на оборотной воде (с вводом известкового молока) - 50 60 (до 75 80) до 98 Электрофильтры - - 95 99, 9 0, 7∙ηЗУ То же с вводом известкового молока - 50 85 ≥ 98 99, 9 0, 7∙η 0, 8· ЗУ 98 99, 9+ 0, 7∙η 0, 7· ЗУ Батарейные циклоны Рукавные (тканевые) фильтры - 20 40 при Са. О>15 20 % в золе 0, 8∙ηЗУ 0, 8·