Экологический холдинг Электрофильтры, рукавный фильтры Кондор-Эко СФ НИИОГАЗ

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ.


 

 

 

В Указах Президента РФ № 899 от 7 июля 2011 г. и № 642 от 1 декабря 2016 г., касающихся научно - технологического развития РФ, отмечается, что возрастание антропогенной нагрузки на окружающую среду вызывает необходимость создания технологий предотвращения её загрязнения. Констатируя критичность таких технологий, в качестве направления их развития предлагается использовать приоритеты, связанные с энергоэффективностью и ресурсосбережением. Полученные технологиипозволят снизитьантропогенную нагрузку на окружающую среду и обеспечат приоритет и перспективу по переходу к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике. В предлагаемом докладе представлены основные результаты по реализации планов научно-технологического развития РФ в области предотвращения загрязнения атмосферного воздуха.

Наибольшее распространение для очистки больших объёмов технологических газов в теплоэнергетике, чёрной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов и других производствах получил электростатический пылеуловитель или электрофильтр.

Под энергоэффективностью применительно к технологии электрической очистки газов следует понимать использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня эффективности очистки с помощью электрофильтра, а под ресурсосбережением понимается уменьшение расхода ресурсов в процессах производства и эксплуатациигазоочистного оборудования. При этом уменьшение расхода ресурсов для изготовления чаще всего связывают со снижением металлоёмкости и затрат на производство единицы продукции, а снижение расходов на эксплуатацию - с повышением долговечности и снижением затрат на обеспечение требуемой эффективности при длительной эксплуатации.

Больше всего электрической энергии в электрофильтрерасходуется на создание коронного разряда. Под действием коронного разрядачастицы золы или пыли, находящиеся в потоке между коронирующими и осадительными электродами,приобретают заряд и движутся, в основном, к осадительному электроду. Увеличение скорости движения частиц (скорости дрейфа) является одним из условий, необходимымдля повышения эффективности очистки.

Скорость дрейфа зависит от напряжения зажигания коронного разряда и от уровня пробивного напряжения, т.е. чем больше величина между этими значениями, называемая перенапряжением, тем эффективней электрическая очистка. Однако перенапряжение, приводящее к увеличению скорости дрейфа, требует дополнительных затрат энергии. Но если мощность коронного разряда зависит от напряжения прямолинейно, то скорость дрейфа возрастает в квадрате от напряжённости электрического поля.

Для снижения напряжения зажигания коронного разряда, острия иголок коронирующих элементов выполняют с минимальным радиусом кривизны. Проведённые исследования позволили разработать новую конструкцию элемента коронирующего электрода (патент № 2229939 от 10.06.2004 г., патент № 2448779 от 31.08.2010 г.) и технологию изготовления этого элемента. Суть технологии заключается в следующем: ранее иголки штамповались из поверхности пластины, и не удавалось добиться требуемого радиуса кривизны наконечника иголки, по предлагаемой технологии иголка формируется от края пластины путём предварительного наклёпа края, а затем отрезание под некоторым углом для образования иголки с последующим поворотом иголки до перпендикуляра с плоскостью пластины. При исследованиях скорость дрейфа возрастала до 40% и более, что соизмеримо с уменьшением габарита электрофильтра на эту же величину.

Для повышения пробивного напряжения, в особенности для больших аппаратов (высота электродов более 12 м), требуется обеспечить максимальную центровку разноимённых электродов по отношению друг друга. Для этого возникла необходимость создания такой технологии изготовления элементов осадительных электродов, которая позволила бы уменьшить отклонения от номинальных размеров до минимально возможных величин. В связи с этим быларазработана и освоена новая технология изготовления элемента осадительного электрода (патент №2377071 от 29.08.2007 г., патент № 2423200 от 08.07.2009 г.). Суть нового способа изготовления элементов осадительного электрода заключается в том, что в отличие от ранее применяемой технологии, когда осуществлялась отрезка заготовки и последующее профилирование, сначала производится профилирование, а затем отрезание нужной длины. При использовании предлагаемого способа изготовления исключается развал концов профиля элемента осадительногоэлектродаи уменьшаются от номинальных размеров другие отклонения профиля и габарита элемента при его изготовлении.

Дополнительный эффект для повышения скорости дрейфа даёт сочетание в одном электрофильтре конструкций разработанных элементов. При этом пробивной промежуток организуется таким образом, что расстояние от наконечника иголки до плоской части профиля элемента осадительного электрода минимально или равно расстояниям до других частей профиля. Уровень пробивных напряжений при одинаковом межэлектродном промежутке повышается до 5,2%, а скорость дрейфа,соответственно, до 10,7%.

Эффективность электрической очистки также повышается при применении пульсирующего коронного разряда. Технология пульсирующего коронного разряда реализуется путём организации импульсного питания (импульсного тока и импульсного напряжения), который создаёт пульсирующий (импульсный) коронный разряд. При этом возникает объёмный заряд с крутым фронтом пульсаций, что увеличивает мгновенную напряжённость в заданной точке разрядного промежутка. Задний фронт пульсации объёмного заряда уменьшает мгновенную напряжённость в разрядном промежутке, но предельный заряд частиц определяется максимальной величиной мгновенной напряжённости в точке, где находится частица. Следовательно, при питании импульсным током для создания пульсирующего (импульсного) коронного разряда в промежутке возникает объёмный заряд, передний фронт которого увеличивает мгновенную напряжённость в промежутке, а частицы получают больший предельный заряд. Внедрение пульсирующего коронного разряда позволяет снизить потребление электроэнергии в 3-4 раза.

В результате комплекса теоретических и экспериментальных исследований в ЗАО « КОНДОР-ЭКО» разработана новая технология ЭГАВ для установок газоочистки, которая включает использование принципиально новых осадительных и коронирующих элементов и пульсирующего коронного разряда. В результате внедрения технологии ЭГАВ в действующих электрофильтрах теплоэнергетики удалось снизить выбросы золы более чем в 10 раз, что соизмеримо с уменьшением активного объёма аппарата на 31,4%.

Другим условием повышения эффективности очистки электрофильтрами является увеличение времени пребывания частиц под действием коронного разряда. При этом активный объём аппарата увеличивается как за счёт высоты электродных систем, так и уменьшения расстояния между электрическими полями по ходу газа, что соизмеримо с увеличением длины электродов. Однако повышенные габариты аппарата требуют увеличения затрат на изготовление, а также на обеспечение эффективной и долговечной работы электрофильтра по удалению частиц пыли (золы) с электродных систем, т.е. необходимости решения задач энерго- и ресурсосбережения.

Проведённые исследования позволили реализовать следующие мероприятия, направленные на снижение затрат при изготовлении механического оборудования электрофильтров:

  • реализованная возможность увеличения высоты осадительныхэлектродов привела к снижению затрат на их изготовление более чем на 5 %;
  • направление ударного воздействия сверху вниз при встряхивании коронирующего электрода обеспечило эффективноераспределение ударной энергии и снижение массы отдельных элементов конструкции электрода более чем на 15%;
  • верхнее ударное воздействие по коронирующему электроду позволило снизить массу подвесной конструкции электрода более чем в 2 раза;
  • создание и внедрение автоматизированных линий по производству усовершенствованных конструкций элементов осадительных и коронирующих электродов.

Задачи энергосбережения традиционно решались путём исследования процессов встряхивания электродных систем при ударном воздействии и определения оптимальных энергосиловых характеристик в зависимости от массы и жёсткости электродов. В результате выявлены закономерности распределения ускорений по поверхности электродов и созданы эффективные конструктивные варианты.

Изучение процессов ударно- усталостного разрушения, определяющих ресурс, позволило разработать конструкции в 2-4 раза долговечнее ранее применяемых.

Важным этапом повышения ресурса и снижения затрат энергии явились исследования по разработке оптимальных режимов регенерации электродов, учитывающих зависимость режимов регенерации от удельного электрического сопротивления пыли (золы) по полям электрофильтра. При этом затраты энергии снижены в 3-5 раз, а долговечность последующих за первым электрических полейпоследовательно возрастает не менее чем в 6 раз.

Положительные результаты научно-технической деятельности стали научной основой для создания новых способов очистки (RU261 9701) и нового перспективного класса газоочистного оборудования. Так для очистки газов от трудно улавливаемой золы углей Экибастузского месторождения, впервые в отечественной практике была разработана конструкция комбинированного электрофильтра, состоящего из двух ступеней очистки: первая – электрофильтр в объёме одного поля с эффективностью очистки не менее 90 %, и вторая  – рукавный фильтр также в объёме одного поля электрофильтра. В результате был получен синергетический эффект от слияния двух технологий очистки. При этом промышленный аппарат с высокой эффективностью очистки получился компактным и низко затратным при эксплуатации (RU241 9478).

Новые технологии электрической очистки позволили расширить исследования по ультратонкой очистке больших объёмов воздуха до средней выходной запылённости менее 0,08 мг/нм3, что актуально для надёжной работы газовых турбинных установок при получении электрической энергии.  Также запланировано дальнейшее изучение электростатических процессов  для очистки воздуха в помещениях до уровня счётных концентраций.

 

д.т.н. Чекалов Л.В., к.т.н. Гузаев В.А., к.т.н. Санаев Ю.И.

 

Статьи

 

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru