Оптимизация эффективности работы электрофильтров

20 сентября 2007 - Администратор

Опубликована в ЛАЗЕРНО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ, БИОЛОГИИ И ГЕОЭКОЛОГИИ - 2007

Веремьев Н.К.3, Веремьев К.Н2., Шеманин В.Г2., Фофанов Я.А1.,

Баранов С.Е.3,Сикорский В.И.3, Вавилов В.А.2

1Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург,

2Новороссийский политехнический институт, филиал КубГТУ, Новороссийск

 3 ООО НПФ «АВТЭК», Новороссийск

 Факторы,  влияющие на степень очистки газов:

-          геометрические параметры электрофильтра;

-          физико-химические свойства аэрозолей;

-          форма волны питающего напряжения  электрофильтра.

Первые два фактора важны, но влиять на них в ходе процесса пыле очистки не представляется возможным. А вот изменять форму волны питающего напряжения подводимого к электродам фильтра – вполне реальная задача. Один из основных аспектов этой задачи – поддержание напряжения на электродах фильтра на уровне близким к оптимальному.

Эффективность работы электрофильтров описывается  степенью очистки газов. Ее принято определять по формуле  Дейча [1,2].

                                       (1)

где      h - коэффициент полезного действия электрофильтра;

             e - диэлектрическая проницаемость вещества     а*с/В*м;

             m - динамическая вязкость газа, m=2*10-4 н*с/м2;

             r – радиус  частиц, м;

             v – скорость  газового потока, м/с;

             U – напряжение  на электродах фильтра, В;

             L – длина  активной зоны фильтра по ходу газового потока, м;

             d – межэлектродное расстояние, м.

Рассмотрим, от чего зависит максимально возможная величина напряжения на электродах фильтра. Вследствие того, что  максимальное напряжение на электродах фильтра ограничивается электрической прочностью межэлектродного промежутка, рассмотрим насколько эта величина стабильна. Как подтверждают экспериментальные исследования [3,4], уровень пробивных напряжений на электродах фильтра изменяется на  10-20%, за ограниченные промежутки времени. Единственной информацией о том, что напряжение на электродах фильтра находится на максимальном уровне,  есть (как не парадоксально) искровой пробой. Поэтому система регулирования должна постоянно поднимать напряжение вплоть до пробоев.  Однако в процессе пробоя напряжение на электродах снижается до нуля, и тем самым среднее значение напряжения снижается. Таким образом, задача оптимизации состоит в том, чтобы вольт секундная (Интегральная) площадь была максимальной. Это означает – полученное превышение вольт секундной площади за счет подъема напряжения не должно быть потеряно при переходных процессах (искровых разрядах).

Таким образом для оптимального режима работы электрофильтра, необходимо чтобы среднее значение напряжения на электродах фильтра было максимально возможны - как в безыскровой  период времени, так и во время обработки искровых пробоев. Т.е. напряжение

 

было максимально возможным. Рассмотрим алгоритм обработки искрового разряда. Принимая следующие предположения: После искрового разряда необходимо как можно быстрее восстановить напряжение на электрофильтре. Пробои имеют различные характеристики. Поэтому восстановление напряжения в каждом конкретном случае должно быть индивидуальным. При искровых пробоях малой мощности можно сразу восстанавливать напряжение на уровень не более минимума напряжения предшествовавшего пробою. При искровых пробоях большой мощности (для предотвращения повторных пробоев) необходимо напряжение поднимать после паузы, служащей для деионизации разрядного промежутка. Для оптимального режима восстановление напряжения на электрофильтре, необходимо формировать угол регулирования, подаваемого на тиристорный регулятор, определенной величины. Эта величина прогнозируется опираясь на  параметры тока и напряжения в до искровой период времени. Рассмотрим три режима восстановления напряжения на электродах фильтра в послеискровой период времени (Рис.1). Эти режимы характерны для работы систем регулирования. В первом случае угол регулирования тиристорным регулятором остается неизменным до и после искрового пробоя. Это приводит к длительному восстановлению напряжения на электродах фильтра – более 90 мс, в нашем примере. Во втором случае система регулирования произвела увеличение угла регулирования (форсировочного угла) до величины выше критической. При этом напряжение на электродах фильтра резко возросло и в следствие того, что электронно-ионное облако не успело рассосаться, привело к повторному пробою, а так как пробивные свойства разрядного промежутка стали ниже это стало приводить к повторным пробоям при более низких напряжениях, и как следствие система регулирования снизила величину угла регулирования и восстановление напряжения сильно затянулось. В третьем случае на время восстановления напряжения подается правильно рассчитанное значение форсированного угла регулирования (величина которого например рассчитывается исходя из параметров напряжения на электродах фильтра в до искровой период). В первом и во втором случае время восстановления до напряжения равного минимуму предшествующего пробою периоду произошла за 90 мс и более, в третьем за 18 мс. Потери вольт секундной площади в первых двух случаях составили (при напряжении 50 кВ) –2250 Вс, в третьем случае – 450 Вс. Для  оптимального режима работы (при максимальном приближении к оптимальному напряжению на электрофильтре) должно быть в камере фильтра 0.5-1 искровой пробой в секунду. Таким образом потери вольт секундной площади за 1 минуту соответственно будут равны: в первых двух случае 4.5% - в третьем 1%.

Используя выражение (1) мы получим повышение КПД электрофильтра за

счет описанной оптимизации не менее 2.5 %.

Если оценить выбросы пыли в атмосферу (при начальной запыленности 15 г/м3, количества газа 100000 м3/ч и начальном КПД 95%) мы получим снижение по выходной запыленности порядка 10 %.

Таким образом можно сделать следующий выводы:

·  напряжение на электродах фильтра должно поддерживаться на уровне близком к пробивному, что осуществляется быстрым подъемом напряжения в межискровой период и как следствие количество пробоев должно быть порядка 0.5-1 искра в секунду;

·  основные потери напряжения происходят в момент восстановления напряжения на электродах фильтра в после искровой период, поэтому необходимо формировать угол регулирования на время восстановления, при котором напряжение на электрофильтре восстановится за 1-2 полупериода питающей сети и при котором не произойдет повторного пробоя межэлектродного пространства.

·  Основным ограничением скорости восстановления напряжения на электродах фильтра является скорость рассасывания (деионизация) носителей в искровом промежутке. При несоблюдении временной выдержки на деионизацию возможно возникновение вторичных пробоев, что приведет к значительному снижению вольт-секундной площади и как следствие к снижения эффективности процесса пыле газоочистки.

 

  1.  Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами. М.:. Химия.1967.
  2.  Левитов В.И., Решидов И.К., Ткаченко В.М. и др. Дымовые электрофильтры. - М. Энергия, 1980,448с.
  3.  Веремьев Н.К., Веремьев К.Н., Шеманин В.Г. Фофанов Я.А Исследование пространственного распределения искровых разрядов в аэродисперсном потоке. ОМИП — 2005, Москва
  4.  Веремьев Н.К, Веремьев К.Н., Шеманин В.Г. Фофанов Я.А Исследование оптических характеристик обратного коронного разрядов в аэродисперсной среде. ОМИП — 2005, Москва

 

 

Рейтинг: 0 Голосов: 0 3232 просмотра
Комментарии (1)
Олег # 22 июля 2010 в 21:06 0
Отличная статья

© ООО НПФ «АВТЭК» 2001-2017

Ваши вопросы и предложения мы будем рады услышать по адресу: info@avtec.ru
353905, Новороссийск, а/я 1, ООО НПФ "АВТЭК" Тел\факс (8617) 79-58-48

Developed by Webstyling.ru
Яндекс цитирования