Alegerea separatorului de praf de treapta a doua

Pentru separarea particuleor solide fine din gazele de ardere se foloseste in treapta a doua un separator electric.

Separatoarele electrice sau electrofiltrele reprezinta instalatii deosebit de eficiente, cu ajutorul carora se pot obtine grade de separare de peste 99 %, chiar si pentru gazele de ardere ce contin praf foarte fin.

Constructia electrofiltrelor

Fig. 9. Schema unui electrofiltru combinat cu un multiciclon.

1-multiciclon, 2-electrofiltru, 3-gaz brut, 4-praf, 5-gaz lipsit de particule solide

Partile componente ale uni electrofiltru sunt:

. sistemul de alimentare cu energie electrica, format din agregatul de alimentare si redresorul de inalta tensiune;

. carcasa, care margineste canalul de curgere a mediului bifazic, formata din canalul de intrare a gazului brut, dispozitivul de distributie uniforma a gazului pe intreaga sectiune a separatorului, camera in care sunt amplasati electrozii de emisie si depunere, canalul de evacuare a gazului curatit si buncarul pentru colectarea prafului;

. echipamentul interior, format din electrozii de emisie si de depunere si sistemele de scuturare, pentru indepartarea prafului depus.

Functionarea electrofiltrului

Gazele de ardere strabat separatorul prin pasajele formate de placile electrozilor de depunere legate la pamant. In mijlocul canalelor sunt atarnati electrozii activi formati din sarme si care se afla in legatura cu polul negativ al redresorului 2. Intre electrozii activi si electrozii de depunere se formeaza un camp electrostatic. In vecinatatea electrodului activ se produce ionizarea gazului din aceasta regiune. O caracteristica vizibila a inceputului descarcarilor prin ioni, determinat de atingerea tensiunii de strapungere a gazului dielectric, este aparitia unei luminescente slabe in jurul electrodului activ, fenomen denumit "efect corona". Luminiscenta este insotita de un sunet caracteristic (fluierat sau pocnituri). Moleculele gazului din apropierea electrodului activ se descompun sub efectul corona in ioni pozitivi si electroni. Ionii pozitivi raman la electrodul activ, iar electronii se deplaseaza spre electrodul de depunere. Avalansa de electroni se intalneste in drumul ei cu molecule de gaz pe care le ionizeaza, transformandu-le in ioni negativi si le obliga astfel sa se deplaseze de asemenea spre anod.

Particulele de praf care trec prin acest camp sunt supuse unui bombardament intens de ioni negativi, se incarca puternic intr-un timp de 0,01 s sau mai putin si se indreapta spre electrodul de depunere. Procesul este reprezentat schematic in figura 3.2.

In deplasarea lor spre anod ionii negativi produc un curent de gaz cu o viteza de (0,2-0,6)m/s denumit "vant electric". La devierea acestui vant electric, in fata electrodului de depunere, cea mai mare parte a particulelor de praf raman lipite de perete datorita fortelor inertiale si electrice si numai o mica parte este reantrenata in curentul principal de gaz. Stratul de praf depus, care poate atinge grosimi de (1-10) mm, se indeparteaza prin scuturarea electrozilor de depunere cu ajutorul unor dispozitive de lovire cu ciocane. In procesul de ciocnire a electronilor cu moleculele de gaz se produc si noi electroni, respectiv ioni pozitivi. Ionii pozitivi se indreapta spre catod si incarca pozitiv particulele de praf cu care se ciocnesc. Astfel o mica parte a particulelor de praf se vor depune pe electrodul activ si se impune, prin urmare, indepartarea prafului si de pe acest electrod. Indepartarea se face tot prin scuturarea electrodului cu ajutorul unor ciocane oscilante.

Traiectoria particulelor de praf este determinata de efectul combinat al curentului de gaz si al campului electric. Viteza de deplasare a particulelor de praf spre electrodul de depunere, sub influenta fortelor electrice si a fortelor de viscozitate, denumita viteza de migrare, este de (1,5-30) cm/s, in timp ce viteza curentului de gaz in separator este de (1,5-4)m/s

Fig. 10. Procesul de separare a particulelor de praf in electrofiltru.

Intrucat viteza de migrare creste cu marimea particulelor, rezulta ca la particule mai mari influenta campului electric asupra traiectoriei particulelor este mai mare decat la particulele mici.

Rezistivitatea electrica a particulelor de praf are o influenta foarte mare asupra procesului de separare. O influenta foarte mare asupra rezistivitatii electrice a prafului o are temperatura si compozitia gazelor. Pentru cresterea eficientei de captare a prafului, trebuie aleasa temperatura gazelor la intrarea in electrofiltre, astfel incat sa se evite zona de rezistivitate electrica maxima a prafului.

Temperatura si umiditatea gazelor influenteaza de asemenea si tensiunea de strapungere dupa cum rezulta din figura de mai jos. Prin scaderea tensiunii de strapungere se reduce si puterea electrica consumata, reducerea fiind invers proportionala cu temperatura.

Dimensionarea electrofiltrului

Se adopta:

viteza de migrare a particulelor de praf w = (1,5.30) m/s;

viteza de circulatie a gazelor de ardere: v = (1,5.4) m/s;

inaltimea electrodului de depunere: h = 3m;

pasul dintre panouri s = 0,3m.

Cu relatia lui Deutsch se determina suprafata electrozilor de depunere:

[m²]

m³_N/kg

Adoptam:  m/s

m²

Randamentul electrofiltrului rezulta din relatia:

unde:

C_i - concentratia particulelor solide in gazele de ardere la iesirea din prima treapta de desprafuire (ciclon) si intrarea in a doua treapta (electrofiltru);

C_f  - concentratia particulelor solide in gazele de ardere la evacuarea pe cosul de fum, impusa de legislatie. Se va alege C_f = 100 mg/m³_N

0,000038kg/m³_N

 mg/m³_N=0,00001 kg/m³_N

%

Numarul canalelor de circulatie a gazelor se calculeaza cu relatia:

626,6m³_N/kg

m

m

Adoptam: m/s

buc.

Latimea electrofiltrului se considera mai mare cu 20% decat latimea unui canal:

b=1,2·n_c s [m]

279 buc.

 m

m

Lungimea totala a electrozilor de depunere este:

[m]

82m²

279buc.

m

m

Lungimea electrofiltrului. Electrofiltrul se realizeaza din 6 campuri alimentate separat cu energie electrica si dispuse pe doua randuri paralele, a cate 3 campuri in serie. Lungimea unui camp este:

[m]

m

Emisia de particule solide in atmosfera va fi:

kg/s

1,238kg/s

kg/s

BIBLIOGRAFIE

1. Charles Em Baukal, Industria1 Combustion Pollution and Control, Marcel Dekker Inc. Dekker New York - Basel, 2004.
2. Heinsohn & Kabel, Sources and Control of Air Pollution, 1999, Prentice Hall.
3. Ion V.I., Combaterea poluarii in energetica, Ed. Arionda, Galati, 2000.
4. Ionel I., Ungureanu C., Termoenergetica si mediul,  Editura Tehnica, Bucuresti, 1996.
5. Ionita I., Generatoare de abur, vol. I, Univeristatea din Galati, 1990.
6. Kenneth C. Schifftner, Air Pollution Control Equipment Selection Guide, Lewis Publishers, Boca Raton, FL, 2002.
7. Martin B. B. Hocking, Handbook of Chemical Technology and Pollution Control, 3rd Edition, Academic Press, 2006.
8. Neaga C., Epure Al., Calculul termic al generatoarelor de abur-indrumar, Editura Tehnica, Bucuresti, 1988.
9. Panoiu N., Cazane de abur, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1988.

10.  Popovici E. The impact of materials and energy upon environment Ed. Matrixrom, Bucuresti, 2004.

11.  Racoceanu C., Capatina C., Emisiile de noxe ale centralelor termoelectrice Ed. Matrixrom, Bucuresti, 2006.

12.  Vaduca A., Moldoveanu Ana-Maria, Moldoveanu G., Poluarea. Prevenire si control, Ed. Matrixrom, Bucuresti, 2005.

13. *** Air Pollution Control Technology Handbook, Karl B. Schnelle, Jr. and Charles A. Brown (Eds.), CRC Press, Boca Raton, EL, 2002.
14. *** Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7th Ed., Mcgraw-Hill, Editor Don W. Green, 1997.