Epuratoare electrostatice

Epuratoare electrostatice

Filtre electrostatice:

t    Aparat    de control a particulelor care foloseste forte electrice pentru a muta particulele din gazul care curge prin el pe placi colectoare.

t    Particulelor le este administrata o incarcatura electrica prin trecerea lor printr-o coroana, o regiune prin care curg ioni gazosi.

t    Campul electric care forteaza particulele catre pereti provine din electrozi mentinuti la voltaj ridicat in centrul culoarului de curgere.

t    Odata ce particulele ajung pe placile colectoare, ele trebuie indepartate fara ca placile sa reintre in circuitul de curgere a gazului.

t    Aceasta se face prin lovirea placilor, astfel incat stratul de particule sa alunece intr-un saculet si sunt evacuate.

t    Unele filtre indeparteaza particulele prin spalare intermitenta sau continua cu apa.

Tipuri de filtre electrostatice:

t    Filtrele electrostatice sunt configurate in mai multe feluri. Unele au fost dezvoltate pentru actiuni speciale, iar altele au evoluat din motive economice:

t    filtrul cu placi si fire,

t    filtrul cu placi plate,

t    filtrul tubular,

t    filtrul cu apa,

t    filtrul cu doua faze.

Filtrul cu placi si fire:

t    gazul curge printre placi paralele de metal si electrozi la mare voltaj.

t    electrozii sunt fire lungi, grele care atarna intre placi sau sunt tinuti de structuri de tip catarg.

t    In fiecare traseu de curgere, gazul trebuie sa treaca de fiecare fir in parte.

Utilizare

t    boilere de carbune,

t    cuptoare de ciment,

t    incineratoare de deseuri solide,

t    boilere de reutilizare a hartiei,

t    unitati catalitice de rafinare a petrolului,

t    convertizoare cu oxigen,

t    cuptoare de sticla.

t    Permite mai multor culoare de curgere sa opereze in paralel, fiecare culoar fiind destul de inalt.

t    Se potriveste activitatilor care presupun volume mari de gaz.

t    Lovire placilor pentru a disloca materialul colectat a cauzat dividerea placii colectoare in sectiuni, des intalnit fiind serile de 3 sau 4 placute care pot fi lovite independent.

t    Energia este sectionata in acelasi fel pentru a obtine voltaj mai mare.

t    Praful se depune si pe electrod si trebuie indepartat periodic in acelasi mod ca si placutele colectoare.

t    Este necesara convertirea energiei de la 220-480 V la 20000-100000 V dupa nevoie.

t    Alimentarea cu energie se face de la un transformator, redresor de voltaj si cateodata condensoare de filtrare.

t    Unitatea poate alimenta fie voltaj la jumatate de frecventa sau la frecventa intreaga.

t    Exista componente auxiliare care permit voltajului sa fie reglat la cel mai inalt nivel posibil fara sa existe pericolul de scantei si sa protejeze alimentarea si electrozii in cazul unui scurt circuit.

t    Voltajul aplicat electrozilor face ca gazul sa cedeze electric, fenomem cunoscut sub numele de "corona".

t    Electrozilor le este data de obicei o polaritate negativa pentru ca o corona negativa suporta un voltaj mai mare decat o corona pozitiva inainte sa apara scantei.

t    Ionii generati in corona urmaresc campul electric de la fire la placile colectoare.

t    De aceea fiecare fir stabileste o zona de incarcare electrica prin care particulele trebuie sa treaca.

t    Particulele trecand prin zona incarcata electric intercepteaza ioni care devin atasati.

t    Mici particule de aerosol (diametrul mai mic de 1 mm) pot absorbi zeci de ioni inainte ca incarcatura totala sa devine destul de mare pentru a respinge alti ioni, iar particulele mari (cu diametrul mai mare de 10 mm) pot absorbi zeci de mii de ioni.

t    De cum trec de fiecare fir succesiv, particulele sunt apropiate de peretii colectori.

t    Turbulenta in gaz tinde sa le tina amestecate uniformc gazul.

t    Colectarea este astfel o competitie intre fortele electrice si cele dispersive.

t    In cele din urma particulele se apropie destul de mult de pereti si turbulentele scad la nivele minime si particulele sunt colectate.

t    Daca particulele ar putea fi dislocate intr-un saculet fara pierderi, precipitatorul ar fi extrem de eficient.

t    Lovirea care duce la dislocarea straturilor colectate proiecteaza unele particule (12% in cazul cenusii de carbune) si le impinge din nou in curentul de gaz.

t    Particulele reintrate sunt procesate din nou de sectiuni ulterioare, dar particulele reintrate in ultima sectiune nu au nici o sansa de a fi colectate.

t    Practic s-a demonstart trecerea voltajului in spatiul dintre culoare, permitand curatirea deasupra saculetilor.

t    Astfel se lasa loc pentru ca o parte din gaz sa curga in jurul zonelor incarcate. Aceasta strecurare ajunge la 5-10% din curgerea totala.

t    Sicane antistrecurare se folosesc pentru a forta scurgerea sa se amestece cu curentul de gaz pentru a se colecta in sectiuni ulterioare. Din nou strecurarea in jurul ultimei sectiuni nu poate fi colectata.

t    Aceste pierderi joaca un rol important in performantele filtrului.

t    Un alt factor major este rezistivitatea materialului colectat.

t    Deoarece particulele formeaza un strat continuu intre placile filtrului, ionii pot traversa acest strat pentru a ajunge la masa.

t    Se creeaza astfel un camp electric, suficient pentru strapungeri electrice locale.

t    Datorita acestui fenomen, ioni de sarcini contrare sunt injectati in placi, ceea ce reduce incarcarea particulelor si produc scantei.

t    Acest fenomen este numit "back corona

t    Back corona este prevalent pentru rezistivitati peste 2x1011 Wcm.

t    Sub 108 Wcm particulele sunt mentinute intre placi.

t    Rezistivitatea este influentata de:

t    temperatura,

t    umiditate,

t    compozitia gazului,

t    compozitia particulelor,

t    caracteristicile suprafetei.

Filtrul cu placi netede

t    Sunt utilizate pentru voltaje mari,

t    Cresc media campului electric care poate fi folosit in adunarea particulelor

t    Creeaza o suprafata mai mare pentru colectarea particulelor

t    Corona nu poate fi generata pe placile netede

t    Sunt plasati electrozi generatori de corona inaintea si cateodata in spatele zonelor de colectare a placilor netede

t    Acesti electrozi pot fi ace ascutite atasate de de marginea placilor sau cabluri independente corona

t    Functioneaza la fel de bine si cu polaritate pozitiva si cu polaritate negativa.

t    Opereaza cu curenti corona mici sau fara, ceea ce are doua consecinte:

t    este mai putin susceptibil la curenti back-corona decat filtrele cu sarma, deoarece du apar acesti curenti in praful colectat, fiind astfel disponibile largi suprafete de colectare,

t    lipsa curentului in statul colectat produce o forta electrica ce tinde sa desprinda stratul de pe suprafete, ceea ce produce pierderi prin detonatii

Utilizare:

t    Se folosesc pentru particule mici (1-2mm) de mare rezistivitate,

t    Aceste aplicatii scor in evidenta procedeul, deoarece dislocarea particulelor mici este mai dificila decat a celor mari,

t    Se aplica la cenusile zburatoare

Filtrul tubular:

t    Filtrele electrostatice erau la origine tubulare, ca si cosurile pe care erau montate,

t    Aplicatii tipice la fabricile de H2SO4, carbune, otelarii,

t    Tuburile sunt circulare, patrate sau hexagonale, etansate pentru a nu avea scapari

t    Filtrul tubular este o unitate cu un singur nivel de colectare, tot gazul trecand prin zona electrica,

t    Se foloseste acelasi voltaj pe toata lungimea filtrului, curentul variind pe lungime in functie de particulele curatate,

t    Nu apar curenti vagabonzi, dar neuniformitati corona sunt sesizabile pe lungimea tubului,

t    Se aplica particulelor umede,

t    Se curata cu apa.

Filtrul electrostatic umed:

t    Apa se poate aplica intermitent sau continuu pentru a spala particulele colectate,

t    Nu apare reintoarcerea particulelor sau curentii back-corona,

t    Dezavantajul este in cresterea complexitatii datorita apei,

t    Dezavantajul este si in manipularea namolului.

Filtrul electrostatic in doua trepte:

t    Tipurile precedente aveau electrozii fata in fata,

t    Filtrul in doua trepte are ionizatorul amplasat in fata colectorului,

t    Pentru aplicatii interioare unitatea opereaza cu polaritate pozitiva, pentru a limita generarea ozonului.

t    Avantajul il constituie:

t    timpul mai mare pentru incarcarea particulelor,

t    predilectia mai mica pentru curentii back-corona,

t    constructii economice pentru dimensiuni mici.

t    Se utilizeaza la:

t    ceata de ulei

t    fum

t    vapori de metale

pentru ca se pot crea sarcinile electrice necesare retinerii acestor particule marunte

Sistem de control al filtrului electrostatic si echip. auxiliare:

Materiale utilizate:

t    Materiale refractare sau racite cu apa pentru temperaturi peste 450 C,

t    Otel carbon pentru temperaturi inferioare,

t    Echipamentele de captare se realizeaza din otel inox,

Componenta:

t    Pentru temperaturi sub 370 C nu sunt necesare racitoare,

t    In cazul prezentei particulelor grele sunt necesare separatoare mecanice,

t    Ventilatoarele se monteaza inaintea sau dupa filtre

Conditionarea gazului:

t    Se foloseste pentru a schimba rezistivitatea gazului,

t    Echipamentul injecteaza un agent an gaz inaintea filtrului,

t    Agentul provoaca cresterea vitezei de migrare a particulelor si sporeste eficienta colectarii,

t    Racirea gazului sporeste voltajul care poate fi aplicat inaintea aparitiei scanteilor

t    Agenti de conditionare pot fi: SO3, H2SO4, Na, NH4, H2O, 10-30% volum.

Filtre electrostatice teorie:

t    Cea mai buna colectare corespunde campului electric mai mare, ceea ce corespunde unui voltaj inalt intre electrozi.

t    Cel mai mic voltaj posibil este cel necesar producerii efectului corona, descarcare electrica producatoare de ioni care incarca particulele.

t    Efectul corona negativ este produs cand un electron liber dobandeste suficienta energie pentru a ioniza gazul si a produce mai multi electroni liberi

Campul electric la care procesul se sustine in jurul unui conductor circular

t    Ec campul electric corona la suprafata conductorului circular (V/m

t    dr densitatea relativa a gazului, 1atm, 20 C;

t    rw raza conductorului (m);

Filtre electrostatice teorie:

t    Aceasta energie initiaza efectul corona in jurul unui conductor neted si curat

t    Dupa un timp de lucru, miscarea se concentreaza in jurul catorva spoturi,

t    Campul necesar pentru aceste varfuri este 0.6 din valoarea calculata anterior,

t    Voltajul se calculeaza prin integrarea campului electric dintre conductor si placa

Tensiunea necesara in constructia fir-placa:

t    V tensiunea de atac necesara corona (V

t    d raza exterioara a pentru filtrul tubular (m);

t    d /p x distanta fir placa (m);

Densitatea maxima de curent pentru tensiuni peste Vc:

t    j densitatea maxima de curent (A/m2

t    m=mobilitatea ionilor (m2/Vs

t    L=cea mai mica distanta fir placa (m);

Campul electric maxim

Incarcarea particulei

t    Incarcarea particulei are loc atunci cand suprafata ei este bombardata de ioni.

t    De indata ce ionul este in apropierea particulei el este ferm legat de aceasta datorita cedarii energiei.

t    Exista doua moduri de incarcare:

l     prin difuzie

l     prin camp.

t    Incarcarea prin difuzie rezulta din energia cinetica termica a ionilor care invinge respingerea ionilor din particule

t    Incarcarea prin camp apare cand ionii parcurg liniile de camp electric.

t    Incarcarea prin camp se aplica mai ales particulelor mai mari de 2mm, iar incarcarea prin difuzie celor mai mici de 0.5 mm

Colectarea particulei:

t    Fe forta electrostatica (N);

t    q incarcarea particulei (C);

t    E campul electric (V/m

Viteza particulei:

t    v=viteza particulei m/sec

t    q incarcarea particulei (C);

t    C=corectia Cunningham la legea lui Stokes

t    h vascozitatea gazului (kg/m sec)

Eficienta:

Afectarea performantelor:

t    Scurgerile apar cand gazul poluat trece de zona de colectare;

t    Acestea se amesteca cu gazul curatat;

t    La acestea se adauga desprinderile prin lovire.

Viteza de curgere:

t    Pentru cenusi zburatoare viteza maxima acceptabila este de 1.5 m sec pentru tipul fire-placi si de doar 1 m sec pentru tipul cu placi netede,

t    In cazul rezistivitatilor scazute vitezele sunt de max. 0.9 m sec pentru a evita pierderile.

t    Sectiunea frontala se alege astfel incat sa confere aceste viteze si sa respecte considerentele electrice (distante intre electrozi)

t    W, H = latimea si inaltimea intrarii (m);

Sectiunea frontala:

t    Sectiunea frontala se alege astfel incat sa confere aceste viteze si sa respecte considerentele electrice (distante intre electrozi),

t    Placile vor fi reduse in inaltime, lungi in directia de curgere, cat mai putine in paralel (inguste) sau in opozitie inalte, scurte in lungime, dar cat mai multe in paralel (solutia larga)

Caderea de presiune:

t    Este functie de:

l     Ajutajul difuzorului de intrare,

l     Tranzitia dintre intrare si iesire,

l     Sicanele si striatiile de colectare,

l     Rezistenta placilor de colectare.

t    Caderea de presiune totala este suma caderilor de presiune partiale

t    Este functie de:

l     Ajutajul difuzorului de intrare,

l     Tranzitia dintre intrare si iesire,

l     Sicanele si striatiile de colectare,

l     Rezistenta placilor de colectare.

t    Caderea de presiune totala este suma caderilor de presiune partiale

Curatirea:

t    Eupuratoarele uscate se curata prin lovirea placilor cu ciocane automate la intervale de timp.

t    Buncarul este evacuat periodic cu conveioare

t    Buncarul este incalzit pentru evitarea formari aglomerarilor

t    Eupuratoarele umede se curata prin curgerea apei.