Електрофилтри за пречистване на въздух

Протичането на производствените процеси в редица отрасли на индустрията е свързано с отделянето на значителни количества прах. Една от често прилаганите мерки за предотвратяване попадането на тези прахови частици в атмосферата е използването на електрофилтри. Сред причините този тип филтри да са предпочитано решение са високата им ефективност и способността да улавят много фини частици. Посочва се, че ефективността им достига до 99% и могат да улавят частици с много малки размери в порядъка от 1 до 0,1 микрометра. Считат се за подходящи и за пречистване на отпадни газове с висока температура. Основно тяхно преимущество в сравнение с механичните филтри е й фактът, че благодарение на създаваното в този вид филтри електрополе, се унищожават микробите и бактериите, които при механичното филтриране се задържат върху филтъра и могат да доведат до заразяване. Тези техни предимства определят и широкото използване на електрофилтрите при очистването на отпадните газове от топлоелектрически централи, в стоманодобивната и циментовата промишлености, при производството на хартия, пещите за изгаряне на отпадъци и други.

Пречистването на въздуха е под действието на електростатични сили
Като основна причина за високата ефективност на електрофилтрите обикновено се посочва принципът на улавяне на частиците, базиращ се на действието на електростатичните сили. Посредством два електрода - положителен и отрицателен се създава електрическо поле, в което праховите частици, съдържащи се в преминаващия през полето прахо-газов поток се зареждат електрически. Заредените частици се придвижват към утаителния електрод, където се събират върху повърхността му. Образувалият се върху утаителния електрод рехав слой прах може да се отстрани по различни начини. Често това се случва посредством стръскване.

Основни технически характеристики на електрофилтрите са: скорост на димните газове през филтъра, специфична околна повърхност на електродите, разстояние между електродите, пад на налягането, температура на отпадните газове, скорост на дрейфа, енергийни разходи, прахова концентрация на очистения газ.

За топлоелектрическите централи, техническите характеристики на използваните очистващи съоръжения често се движат в следните граници. Скоростта на димните газове през филтъра принципно зависи от вида на използваните въглища, но обикновено варира в диапазона от 1,1 до 2,6 m/s. По отношение на специфичната околна повърхност на електродите тя обикновено е в диапазона от 15 до 55 m2/(1000 m3n/h). Разстоянието между самите електроди обикновено се движи от 100 до 400 mm. Падът на налягането на газовия поток пред филтъра най-често е от 100 до 400 Ра, а температурата на отпадните газове обикновено е в диапазона от 120 до 300 oC. Освен върху скоростта на димните газове през филтъра, естеството на въглищата оказва влияние и върху скоростта на дрейфа, която обикновено е от 2 до 25 cm/s.

Електрофилтрите, използвани за очистване на газовите потоци в ТЕЦ обикновено се захранват с напрежение от 20 до 80 kV, а консумацията на електрическа енергия е от 0,05 до 0,5 kWh/1000 m3n/h. Праховата концентрация на очистения газ се движи в диапазона от 100 до 150 mg/m3n и е възможно постигането на ефективност от порядъка на 99%. Въпреки това, според редица специалисти съществува тенденция използването на електрофилтри в топлоелектрическите централи да се ограничава, тъй като на практика се оказва, че приблизително единия процент от масата на неуловения прах често е опасен както за човека, така и за природата.
Приложението на електрофилтри в пещите за изгаряне на отпадъци осигурява съдържание на прах в очистения газ около 150 mg/m3n. Температурата на отпадните газове при такива производства обикновено е от порядъка на 300 оС.

В циментовата промишленост електрофилтрите се използват предимно за обезпрашаване на отпадни газове от въртящи се пещи. Дебитът на отпадните газове е около 106 m3n/h. Характеристиките на запрашения газ на входа на филтъра често са: температура 120 оС и концентрацията на прах - 3,5 g/m3n прах, а на изхода очистеният газ съдържа 50 mg/m3n прах.

В стоманодобивната промишленост температурата на отпадните газове е около 450 оС. В електрофилтъра тя се редуцира до 85 оС и се постига 100 mg/m3n концентрация на прах в очистените газове.

Тръбни и пластинчати електрофилтри
В зависимост от формата на използваните утаителни електроди, електрофилтрите се делят на тръбни електрофилтри и пластинчати, като и двата вида филтри могат да работят като мокра или суха система. Мокрите електрофилтри се характеризират с по-висока ефективност в сравнение със сухите, но е необходимо допълнително изграждане на инсталация за обработка на отпадната вода.

В конструктивно отношение тръбните и пластинчатите електрофилтри не се различават особено. Конструкцията им е сравнително елементарна. Основни елементи от конструкцията им са два вида електроди - разреждащ и утаителен; електрозахранваща система; както и система за отстраняване на полепналия по утаителните електроди прах; корпус и бункери за събиране на праха.
При тръбните електрофилтри, разреждащият, наричан още корониращ електрод, обикновено е метален проводник с малък диаметър. Към корониращия електрод се подава високо отрицателно напрежение, което води до образуването на голям брой йони и създаването на силно електрическо поле. В създадения поток от отрицателни йони между корониращия и утаителния електрод, витаещите прахови частици придобиват електрически заряд. Под въздействието на електрическото поле отрицателно заредените частици мигрират към заземените утаителни електроди и достигайки ги, се прилепват към тях, отдавайки своя заряд и образувайки слой прах. Отложилият се прах периодично се отстранява - обикновено чрез стръскване, при което под действието на гравитационните сили, праховите частици падат в бункери, разположени в долната част на електрофилтъра, откъдето впоследствие насъбралият се прах се отстранява. Корпусът се конструира с оглед предпазване на електродите и запазване на целостта им.

Тръбните електрофилтри се отличават с висока ефективност, но в същото време при тях регенерацията е много трудна. Ситуацията значително се усложнява при работа на филтъра като суха система.

Пластинчатите електрофилтри, които са сравнително по-често срещани в практиката, се използват предимно при хоризантални газови потоци. Състоят се от жичен корониращ електрод и плосък утаителен електрод. Корониращите електроди се изработват с различна форма на напречното сечение като ромбоидна, цилиндрична и други. Движението на замърсените газове е нормално на корониращите електроди, а средната им скорост обикновено е от 1 до 2,5 m/s.

Специалистите съветват в процеса на проектиране и избор на електрофилтър предварително да се осигури информация за източника на емисията и качествата на процеса, резултат от който са отпадните газове. Да се определи дисперсността на праха. Да се направи химически анализ на праха и да се определи специфичното му електрическо съпротивление. Добре е предварително да са известни праховата концентрация на отпадните газове; праховата концентрация на очистените газове; характеристиката на отпадния газ - състав, температура, налягане; корозионността на газа и на праха, както и обемния дебит на газа.

В последните години се наблюдава тенденция инвеститорът да изисква гаранция за постиганата от електрофилтъра ефективност за конкретен технологичен процес.

Electrostatic air filters