Электрофильтры

Здравствуйте. Тема занятия – электрофильтры.

Механизм работы электрофильтра заключается в следующем: запыленный поток газов движется в канале, который образован осадительными электродами и расположенными между ними на каком-то расстоянии друг от друга коронирующими электродами. На осадительные или экранирующие электроды подается высокое напряжение постоянного тока, при этом отрицательный заряд на коронирующих электродах, а положительный – на осадительных электродах.

Результатом этого является возникновение внутри этого пространства электромагнитного поля, силовые линии которого направлены так, как показано на этом рисунке. Чем выше разность потенциалов, тем выше напряженность электромагнитного поля. В результате этого внутри этого пространства образуется так называемая ударная ионизация газа, то есть частички, приобретая заряд, начинают двигаться в соответствии с зарядом в сторону положительного или отрицательного электрода. И вот этот процесс и называется коронным разрядом или током короны.

Таким образом, запыленный поток газов, попадая в это пространство, где обеспечивается ток короны, частички золы начинают приобретать заряд внутри этого ионизированного пространства за счет адсорбции заряженных частиц на поверхность, с одной стороны, и за счет внутренней проводимости, потому что частички золы в основном состоят из оксидов металлов, с другой стороны. Большинство частиц приобретает отрицательный заряд, меньшинство – положительный. Отрицательно заряженные частички начинают двигаться в сторону положительно заряженного осадительного электрода. Незначительная часть начинает двигаться в сторону отрицательно заряженного коронирующего электрода. Они постепенно накапливаются, а затем удаляются с поверхности электрода.

Вот механизм работы электрофильтра. Таким образом, можно выделить следующие этапы при работе электрофильтра: во-первых, нужно обеспечить ионизацию пространства – это раз; во-вторых, нужно обеспечить процесс заряжания частичек – это два; и их движение в сторону осадительного электрода – это три; а затем нужно удалить с электрода накопившуюся на нём золу – и это четыре. Вот эти четыре процесса и сопровождают работу электрофильтра.

В общем случае, еще хочу обратить внимание вот на какую позицию: так определяется скорость дрейфа для электрофильтра. Можно видеть в числителе показатели напряженности электрического поля и размер частиц, а остальное уже взято: это электрическая проницаемость, вязкость газа, то есть это константы. Таким образом, скорость дрейфа частиц зависит от двух фактически показателей: это от напряженности поля и от размера частиц. И чем выше напряженность поля, тем выше будет скорость дрейфа. Чем больше размер частиц, тем также выше скорость дрейфа. Это важное наблюдение, мы к нему еще вернемся.

И следующий момент – это так называемое явление обратной короны. Если у поверхности осадительного электрода, в конце концов, накопится достаточно большое количество отрицательно заряженных частиц, то могут создаться условия такие, что эти частицы создают собственное электромагнитное поле на поверхности осадительного электрода. И тогда происходит следующее: все частицы, которые оказываются внутри вот этого собственного поля, мгновенно меняют знак на противоположный. Если они поменяли знак на противоположный, то все они, очевидно, должны двигаться в сторону коронирующих электродов. И двигаясь в сторону коронирующих электродов, они наталкивают на двигающиеся в сторону осадительного электрода отрицательно заряженные частицы. Столкнувшись, они одновременно теряют заряд. Раз они потеряли заряд, то они пролетают мимо электродов и составляют ту долю проскока или уноса, которая является неулавливающей. Поэтому вот это явление обратной короны нежелательно, и с ним нужно бороться.

А возникнуть оно может потому, что частицы своевременно не удалены с поверхности осадительного электрода, или поддерживается достаточно маленькая напряженность разность потенциалов между коронирующим и осадительным электродом. Вот почему напряженность поля нужно держать максимально высокой. Это ставит перед источником питания электрофильтров определенные требования и определенные условия их работы.

И здесь показан электрофильтр серии унифицированный горизонтальный или универсальный горизонтальный. Трехполюсный. Дело вот в чем: чем дальше двигается по вот этому ионизированному пространству запыленный поток газа, понятно, что как только он попадает в ионизированное пространство, в этом месте наибольшее количество золы будет двигаться в сторону электродов. Чем дальше он по этому пространству движется, тем все будет меньше и меньше на стенки двигаться. Разреженность. Это означает, что чем дальше ты двигаешься, чем меньше остается частиц в газе, тем труднее их уловить, и тем более высокую напряженность необходимо поддерживать. Вот почему электрофильтры выполняются, как правило, многополярными, а не однополярными. Но все-таки чаще всего электрофильтры выполняют трехполюсными или четырехполюсными. И вот здесь показан как раз трехполюсный электрофильтр. Вот это первая секция, первое поле, второе, второе. Критиков электрофильтра образуются каналы, и вот они, эти каналы, образованы осадительными электродами. Внутри вот видно коронирующий электрод.

На входе в электрофильтр размещается так называемая газораспределительная решетка. Это для чего? Эта газораспределительная решетка предназначена для того, чтобы обеспечивать выравнивание поля скорости для электрофильтра. В нижней части размещены бункеры золы. Здесь более детально можно разглядеть газораспределительную решетку, которая на входе электрофильтра размещена. Бункеры золы показаны, и можно видеть, как выполняются каналы. То есть вот лист металлический – это осадительный электрод, и вот лист металлический – это тоже осадительный электрод. Между ними размещены в виде вот такой решетки коронирующие электроды. Каждый коронирующий электрод – это усеянные иголками токопроводящий электрод, металлический прут, который из которого собирается вот такая конструкция. Это коронирующий электрод. Еще здесь можно видеть наковальни для механизма встряхивания как одного из важных элементов электрофильтра.

Здесь схематический рисунок, показывающий фильтр или короб, через который подводится запыленный поток, газораспределительная решетка, поле электрофильтра, очищенный поток газа, с бункера дальше через течки зола ссыпается в общий канал и, как правило, на наших электростанциях дальше она попадает в систему золоудаления и отправляется вместе с золой.

С другой стороны, необходимо обратить внимание, что электрофильтр является сухим аппаратом очистки. И раз это сухой аппарат очистки, то зола здесь сухая, без воды. И поэтому могут применяться эффективные системы сухого золоудаления при работе электрофильтров.

Здесь хочу обратить внимание на механизмы встряхивания. Они показаны вот в верхней части. Трафик. Понятно, что есть вход, трехполюсный выход. И здесь вот видны некие вот эти – это коронирующие электроды, вот эти – это осадительные электроды. Это двигатели механизма встряхивания. А сам механизм встряхивания выглядит следующим образом: здесь есть привод от двигателя, и вот этот вал крутит. На нем расположены молотки. Молотки по мере движения вала просто падают, и каждый по своей наковальне ударяет, а наковальня уже связана непосредственно с электродами, и таким образом обеспечивается встряхивание для того, чтобы удалить золу с электрода.

На этом слайде показаны некоторые факторы работы электрофильтра, связанные с некоторыми свойствами золы. Обратите внимание, что зола характеризуется неким средним и высоким сопротивлением. При этом удобно улавливать в электрофильтрах золу, которая имеет электрическое сопротивление до 10 в 8 степени. Можно видеть, что вот если сопротивление 10 в 8 степени, то ток дрейфа относительно высок. А явления, характеризующие золу котлов, выбрасываемых электросталью, как только сопротивление переходит на 10 в 8 степени, наблюдается резкое снижение скорости дрейфа. Это один момент.

Другой момент заключается в том, что электрическое сопротивление зависит от температуры уходящих газов. А температура уходящих газов от топок энергетических котлов при нормальных условиях работы – что 140 градусов, 160 градусов. Это как раз температурные условия, где электрическое сопротивление растет и становится больше, чем 10 в 8 степени. То есть, по-хорошему, необходимо, чтобы электрофильтр работал в зонах температур более высоких или более низких, чем те, с которыми уходящие газы выбрасываются в окружающую среду. Это ставит и позволяет обеспечивать некие оптимизационные условия для работы электрофильтров, но и об этом мы еще ниже тоже поговорим.

Здесь показана эффективность улавливания золы в электрофильтрах в зависимости от фракционного состава. Легко видеть, что наихудшие показатели улавливания электрофильтры как раз обеспечивают в зоне 10 микрометров размера частиц. То есть эти частицы наихудшим образом улавливаются в электрофильтрах. Я уже об этом говорил, и мы рассматривали, что, например, эмульгаторы как раз вот эту зону частиц улавливают хорошо, зону 10 микрометров плюс-минус. А вот в электрофильтрах эти как раз частицы и улавливают. Несмотря на это, степень улавливания на электрофильтрах достигает свыше девяноста девяти процентов. Более того, в справочной литературе предлагается в качестве расчетных показателей принимать степень очистки в электрофильтрах от 98 до 99,9. То есть 99,9. Понятно, что это зависит от состава золы и других факторов, в первую очередь, конечно, свойств золы, но и эта степень улавливания. Вместе с тем, три девятки – это 99,9.

Ну и следующий фактор, на котором я заострю внимание, он связан вот по мере развития энергетики и по мере роста единичных мощностей энергоблоков, в конце концов, встали задачи, встала задача создания электрофильтров тоже достаточно крупных и больших. И здесь на рисунке показан электрофильтр для самого мощного отечественного энергоблока мощностью 800 мегаватт. Это электрофильтр для Березовской ГРЭС. Видно, что он двухъярусный, четырехполюсный, очень много секций. Это огромные, очень большие фильтры. Здесь показана фотография этого фильтра. Можно видеть, что даже нет такого ракурса, чтобы его можно было сфотографировать целиком. Эти два газохода подводятся к верхнему ярусу, а вот эти два, которые даже не видно, это есть верхний ярус только одного электрофильтра. Там ниже второй ярус. Вот эти два газохода и следующие два газохода – это следующий электрофильтр к следующему блоку. Ну и еще один ярус есть. То есть это очень большое сооружение.

Спасибо за внимание. До свидания.