CC BY
17УДК 621.359.4
М.Э. Костичев, А.В. Сугак, Д.Е. Смирнов, JI.B. Чекалов
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ФИЛЬТРА
(Ярославский государственный технический университет) email: maxmm [email protected]. [email protected]
Предложена конструкция электростатического фильтра для высокоэффективной очистки газов от взвешенных тонкодисперсных частиц. Проведены экспериментальные испытания аппарата при различных эксплуатационных и геометрических параметрах, которые оказывают наибольшее влияние на эффективность очистки газа.
Ключевые слова: электростатический фильтр, тонкодисперсные частицы, экспериментальный стенд, эффективность очистки газов
В настоящее время интенсивное развитие предприятий химической, нефтехимической, строительной, металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности привело к значительному повышению уровня содержания вредных веществ в отходящих газовых потоках [1-3].
Авторами предложена конструкция электростатического фильтра, позволяющего осуществлять высокоэффективную очистку газов от взвешенных тонкодисперсных частиц. По сравнению с применяемыми на сегодняшний день электрофильтрами, разработанный аппарат обладает значительно меньшей металлоемкостью. Применение в конструкции полимерных материалов позволяет снизить себестоимость. Следует отметить, что в существующих промышленных электрофильтрах напряженность поля между корони-рующим и осадительным электродами не превышает 7 кВ/см [4]. В разработанной конструкции данное значение достигает 10 кВ/см, ввиду использования токонепроводящей осадительной поверхности между коронирующим и осадительным электродами.
На рис. 1 представлена принципиальная схема экспериментального стенда для исследования характеристик электростатического фильтра.
Аппарат работает следующим образом. С помощью источника питания 4 создается напряжение. Воздух между коронирующим электродом 5 и осадительным 6 ионизируется. Задымленный газ подается в межэлектродное пространство. Взвешенные частицы, сталкиваясь с ионами, приобретают определенный заряд и движутся к противоположно заряженным электродам, осаждаясь на токоизолирующей осадительной поверхности 7, а очищенный газ покидает конструкцию.
Экспериментальный стенд работает следующим образом. Газовый поток, с помощью воздуходувки 1 подается в узел измерения 2, где оп-
ределяется скорость движения газового потока. Далее газ поступает в узел задымления 3, где в газовый поток подаются тонкодисперсные частицы. В электростатическом фильтре задымленный газовый поток очищается от взвешенных тонкодисперсных частиц и покидает конструкцию. С помощью весов 6 определяется масса осажденных тонкодисперсных частиц.
Рис. 1. Принципиальная схема экспериментального стенда для исследования характеристик электростатического фильтра. 1 - воздуходувка; 2 - измерительный узел; 3 - узел задымления; 4 - источник питания; 5 - коронирующий электрод; 6 - осадительный электрод; 7 - осадительная поверхность; 8 — весы
Fig. 1. Schematic diagram of the experimental set-up for investigating the characteristics of an electrostatic filter. 1 - blower; 2 -measuring unit; 3 - node smoke; 4 - power supply; 5 - corona electrode; 6 - precipitation electrode; 7 - precipitation surface;
8 - balance
В ходе проведения экспериментальных исследований оценивалось влияние следующих параметров на эффективность очистки газа:
- скорости движения газового потока;
- напряженности поля между коронирующим и осадительным электродами;
- относительной длины осадительного электрода (L= lo /тс, где /о - длина осадительного
электрода, м; 1к - длина коронирующего электрода, м).
На рис. 2а представлен график зависимости эффективности очистки газа от скорости движения газового потока, который свидетельствует о том, что максимальная эффективность очистки достигается при скорости газа менее 1м/с.
На рис. 3 представлен график зависимости эффективности очистки газа от относительной длины осадительного электрода, который свидетельствует о том, что максимальная эффективность очистки достигается при относительной длине осадительного электрода Ь > 4.
Рис. 2. а) Влияние скорости газового потока на эффективность очистки газа; б) Влияние напряжённости поля на эффективность очистки газа Fig. 2. a) Gas flow rate effect on the efficiency of gas purification; 6) Effect of the electric field strength on the efficiency of gas purification
На рис. 26 представлен график зависимости эффективности очистки газа от напряженности поля между коронирующим и осадительным электродами, который свидетельствует о том, что максимальная эффективность очистки достигается при напряженности поля до Е=10 кВ/см. Ограничение значения напряженности поля связано с возникновением пробоя, и как следствие резкого снижения эффективности очистки газа.
Рис. 3. Влияние относительной длины осадительного электрода на эффективность очистки газа Fig. 3. Effect of the relative length of the precipitation electrode on the efficiency of gas purification
В ходе проведения экспериментальных исследований разработанной конструкции электростатического фильтра установлены основные эксплуатационные характеристики аппарата. Полученные данные позволяют перейти к разработке промышленного образца электростатического фильтра.
ЛИТЕРАТУРА
1. Володин Н.И., Смирнов ДЕ., Сугак АВ // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2009. Т. 52. Вып. 12. С. 105-107; Volodin N.I., Smirnov D.E., Sugak A.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 52. N 12.
P. 105 - 107 (in Russian).
2. Коузов ПА., Мальгин А.Д., Скрябин Г.М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности. Л.: Химия. 1982. 256 е.;
Kouzov PA., Malgin A.D., Skraybin G.M Purification of gas and air from dust in a chemical industry. L.: Khimiya. 1982. 256 p. (in Russian).
3. Чекалов Л. В. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов. Ярославль: Русь. 2004. 424 е.;
Chekalov L.V. Ecotechniks. Protection of atmospheric air from emissions of dust, aerosols and mists. Yaroslavl: Russ. 2004. 424 p. (in Russian).
4. Ужов B.H. Очистка промышленных газов электрофильтрами. М.: Химия. 1962. 284 е.;
Uzhov V.N. Purification of industrial gases with electro filters. M.: Khimiya. 1962. 284 p. (in Russian).
Кафедра технологических машин и оборудования
