Praca magisterska Temat: Projekt mechanizmu regeneracji elektrod zbiorczych w elektrofiltrze suchym na podstawie badań laboratoryjnych Autor: Przemysław Mikurda

Cel i zakres pracy: Teoretyczne podstawy odpylania gazów Budowa elektrofiltru Zasada działania elektrofiltru Warunki pracy elektrofiltru Czynniki warunkujące skuteczność elektrofiltru Opracowanie wyników badań laboratoryjnych

Rodzaje zanieczyszczeń wchodzące w skład powietrza: Pyły Tlenki siarki Tlenki azotu Metale ciężkie (ołów, kadm, rtęć, itp.) Tlenek i dwutlenek węgla Substancje niszczące powłokę ozonową

Zmiany wielkości emisji dwutlenku siarki, tlenków azotu i pyłu całkowitego w Polsce na tle struktury zużycia nośników energii pierwotnej w latach 1990–2003

Podział urządzeń odpylających: odpylacze suche odpylacze mokre Podział urządzeń odpylających ze względu na zachodzące zjawiska: grawitacyjne (komory osadcze) bezwładnościowe odśrodkowe (cyklony) elektrostatyczne (elektrofiltry) filtracyjne (tkaninowe)

Definicja elektrofiltru Są jednymi z najstarszych urządzeń odpylających, których zasady działania opracował w 1910 roku Cottrell. Działanie ich polega na: ładowaniu elektrostatycznym cząstek, wydzielaniu naładowanych cząstek z pola elektrycznego, usuwaniu cząstek pyłu z powierzchni wydzielania. Urządzenia te wykorzystują działanie sił pola elektrycznego. Proces odpylania odbywa się w przestrzeni pomiędzy dwiema elektrodami, przez którą przepływa strumień odpylanego gazu.

Budowa elektrofiltru

Główne elementy wchodzące w skład elektrofiltru Komora elektrofiltru Leje zsypowe Elementy kierująco-dławiące Komunikacja i dojścia Izolacja termiczna Układ elektrod ulotowych i zbiorczych Strzepywacze Napędy strzepywaczy Konstrukcja wsporcza i zespoły prostownicze Układ zasilania elektrofiltru

Zasada działania elektrofiltru Zapylony gaz przepływa z małą prędkością między elektrodami zbiorczymi. Po przyłączeniu do elektrod napięcia wydzielają one duże ilości elektronów. Elektrony przyciągane są przez dodatnie elektrody zbiorcze i poruszają się w ich kierunku. W czasie swojego ruchu elektrony uderzają w neutralne cząstki gazu, wytrącając z nich dalsze elektrony, które z kolei powodują wytrącanie elektronów z innych cząstek gazu. Daje to w rezultacie duże ilości wolnych elektronów oraz dodatnio naładowane cząstki gazu. Powstałe elektrony osadzają się na neutralnych cząstkach gazu, ładując je ujemnie. Wytworzone w ten sposób ujemne jony gazowe osadzają się z kolei na zawartych w gazie ziarnach pyłu i przekazują im swój ładunek. Naładowane ujemnie ziarna pyłu poruszają się na skutek działania sił pola elektrostatycznego w kierunku dodatniej elektrody zbiorczej i osadzają się na niej. Ziarna pyłu osadzone na elektrodzie zbiorczej na skutek mechanicznego wstrząsania elektrodą opadają do zbiornika pyłu.

Schemat ładowania i wydzielania cząstek aerozolowych w polu elektrycznym elektrofiltru

Rozkład cząstek na powierzchni elektrody zbiorczej

Podłączenie elektrod ulotowych do źródła prądu stałego

Warunki pracy elektrofiltru Utrzymywanie wszystkich urządzeń mechanicznych w dobrym stanie technicznym Utrzymywanie odpowiedniego czasu między cyklami Regularne odprowadzanie pyłu z lejów zsypowych Utrzymanie szczelności komory odpylania Utrzymywanie termoizolacji w dobrym stanie Nie przekraczanie dopuszczalnych parametrów pracy Wykonywanie zgodnie z zaleceniami DTR obsług technicznych

Skuteczność odpylania Dla określenia jakości procesu odpylania używa się w technice pojęcia stopień odpylania, skuteczność odpylania, lub krótko, aczkolwiek niezupełnie ściśle, sprawność odpylania. Skutecznością odpylacza nazywa się ciężarowy stosunek pyłu strącanego z gazu w odpylaczu, do ciężaru pyłu wprowadzonego wraz z gazem do odpylacza.

gdzie: g1 , g2 - koncentracja pyłu w gazie przed i za odpylaczem, g m-3; Vl ,V2 - ilość gazu wchodząca i wychodząca z odpylacza, m3 s-1. Jeżeli ilości gazu przed i za odpylaczem są te same (V1 = V2), wzór przyjmuje uproszczoną postać

Zależność sprawności od długości pola w elektrofiltrze przy czym jest stałą dla danej serii pomiarów

Wykreślnie przedstawienie zależność sprawności od długości pola w elektrofiltrze

Czynniki warunkujące skuteczność elektrofiltru Obciążenie gazowe Wielkość cząsteczek i koncentracja pyłu Oporność właściwa pyłu Wymiary pola elektrycznego i rodzaj elektrod Wielkości elektryczne Równomierność rozkładu prędkości gazu w komorze elektrofiltru

Wpływ oczyszczania na pracę elektrofiltru Dla poznania wpływu systemu strzepywania na skuteczność elektrofiltru A. Little przeprowadził odpowiednie badania na instalacji doświadczalnej. Elektrofiltr doświadczalny posiadający cztery stopnie odpylania pracował na spalinach kotłowych pochodzących z dużego kotła pyłowego o temperaturze 140°C, po wstępnym oczyszczeniu w cyklonach, wynoszącej 1,42 gm-3. Prędkość gazu w elektrofiltrze wynosiła 1,32 m s-1, obciążenie prądowe 0,181 mAm-2. Pomierzono zmianę w czasie skuteczności odpylania: -bez strzepywania elektrod zbiorczych, -przy ciągłym strzepywaniu oraz -przy czyszczeniu programowym z cyklem 5-minutowym

Wpływ systemu strzepywania elektrod zbiorczych elektrofiltru na jego skuteczność odpylania: 1 — bez strzepywania; 2 — strzepywanie ciągłe; 3 — strzepywanie okresowe.

Podsumowanie Elektrostatyczne oczyszczanie gazów jest w dalszym ciągu dynamicznie rozwijającą się technologią, a w połączeniu z technologiami usuwania zanieczyszczeń gazowych tworzone są podstawy do dalszego rozwoju elektrofiltrów. Szczególnie, że obecnie zainteresowanie użytkowników elektrofiltrów skupia się na następujących zagadnieniach: ekonomicznych aspektach różnych opcji podwyższania skuteczności odpylania, wpływie instalacji odsiarczania i odazotowania (w tym części palnych) na pracę elektrofiltrów, usuwaniu cząstek poniżej 10 µm oraz poniżej 2,5 µm w elektrofiltrze, usuwaniu związków toksycznych (np. rtęci), możliwości stosowania mokrych elektrofiltrów, stosowania nowych systemów zasilania energią elektryczną

Dziękuję za uwagę