Экологическая проблема и экотехническое оборудование | От осадительной камеры до первых электрофильтров
Научные разработки и промышленные внедрения | От типоразмерного ряда к эксклюзивной конструкции
Контроль и расчет, монтаж и ремонт, услуги и поставки

3. НАУЧНЫМ ПОИСКАМ АЛЬТЕРНАТИВЫ НЕТ

В современных экономических условиях основной принцип конкуренции – лучшее соотношение цена–качество – требует, чтобы установка газоочистки соответствовала этому критерию. Иногда дешевое оборудование приводит к резкому снижению качества установки газоочистки, поэтому перенос центра экономических показателей с оборудования на установку потребовал индивидуального подхода к каждой установке, что, естественно, было известно и ранее. Поэтому подбор оборудования производится индивидуально, применяя различные составляющие и узлы этого оборудования. В каждом случае фактически получается оригинальный фильтр, а серийные фильтры теряют смысл так же, как типоразмерный ряд. Таким образом, экономически обоснован и технически вынужден переход от типоразмерного ряда к эксклюзивной конструкции. В связи с этим резко возрастает роль и значение научных изысканий, совершенствование методов и методик измерения параметров пылегазовых потоков.

Правильность вектора научно-технического развития, взятого холдингом «Кондор Эко – СФ НИИОГАЗ», подтверждается не только экономическими достижениями на рынке газоочистного оборудования, но и абсолютным одобрением научной общественностью положений моей докторской диссертации «Научные основы создания электрогазоочистного оборудования нового поколения».

В выбросах тепловых электростанций, работающих на угле, содержится очень большое количество золы. Так, для блока 300 МВт оно составляет 30 т/ч. Поэтому в энергетике всегда уделялось внимание разработке газоочистных устройств, а в настоящее время это особенно актуально.

Наиболее подходящим для очистки очень больших объемов газов, характерных для энергетики, всегда были и остаются электрофильтры. Электрофильтры обладают малым гидравлическим сопротивлением, требуют небольших энергетических затрат, могут в принципе обеспечить необходимую высокую степень очистки дымовых газов от пыли.

Необходимость создания электрофильтров нового поколения определяется новыми задачами по защите атмосферы от загрязнения промышленными выбросами:

– ужесточением требований к содержанию пыли в газах после очистки;

– резким увеличением объемов газов, нуждающихся в газоочистке;

– расширением номенклатуры пылей, от которых необходимо очищать воздух.

Допустимая весовая концентрация частиц в дымовом газе после очистки уменьшена с 100-150 мг/м³ до 50мг/м³, и в ближайшем будущем неизбежен переход на общеевропейские нормы – 20 мг/м³. Увеличение объемов дымовых газов может быть проиллюстрировано примером сооружения сверхмощных тепловых электростанций. Расширение номенклатуры пылей связано с вовлечением в производство новых веществ.

Эти задачи не могут быть решены простым увеличением размеров. Электрофильтр уже не вписывается в межблочное пространство, его длина становится слишком большой. Имеющиеся технические решения не позволяют справиться с задачей создания необходимых электрофильтров. Требуется разработка научных основ конструирования электрофильтров нового поколения, в результате которых будут определены пути и обоснованы принципы конструирования новых аппаратов.

Учитывая уже достигнутый, относительно высокий уровень конструкции современных электрофильтров, не удастся обойтись совершенствованием какого-то определенного узла. Единственно возможный путь заключается в комплексном решении. Должны быть рассмотрены вопросы совершенствования конструкции и режимов работы, в частности – обеспечения оптимального регулирования напряжения.

В настоящее время в эксплуатации находится большое количество электрофильтров – более 5 тысяч. Многие из них морально устарели и требуют реконструкции. Научные основы разработки электрофильтров нового поколения привели к созданию аппаратов, востребованных энергетикой и основными отраслями промышленности.

Эффективность работы электрофильтров в значительной степени зависит от качества электродной системы, основными показателями которой являются межэлектродное расстояние, высота электродной системы, конструкции осадительного и коронирующего электродов. В последнее время в мировой практике используются электрофильтры с увеличенным межэлектродным расстоянием. Это приводит к существенной экономии материальных ресурсов и снижению стоимости аппаратов.

Проблема, связанная с размещением электрофильтров на определенном пространстве в соответствии с компоновкой блоков на современных ТЭС, сжигающих уголь, приводит к необходимости увеличивать высоту электродной системы до 18 м . Существующие до настоящего времени электрофильтры не позволяют это сделать из-за необходимости встряхивания электродных систем, в особенности коронирующих, на нескольких уровнях по высоте аппарата.

В новых аппаратах для коронирующих электродов применяется верхнее расположение механизмов со встряхиванием в двух уровнях. Для осадительных электродов возможно совместное – как нижнее, так и верхнее расположение механизмов встряхивания.

К осадительным электродам предъявляются следующие требования:

– обеспечить гладкую поверхность осаждения;

– иметь минимальную массу;

– обеспечить передачу отряхивающего импульса при встряхивании и механическую прочность;

– исключить температурную деформацию;

– минимизировать унос пыли при осаждении и, особенно, при встряхивании пыли.

Факт уноса пыли при встряхивании осадительных электродов очевиден – падающая пыль развеивается движущимся пылегазовым потоком. По-видимому, также очевидными считались и средства снижения уноса пыли при встряхивании электродов.

В середине прошлого века в электрофильтрах применялись перфорированные осадительные электроды. Считалось, что уловленная пыль при осаждении поступает в отверстия и далее при встряхивании падает в закрытом пространстве внутри осадительного электрода в бункер, минуя движущийся горизонтально пылегазовый поток. При этом, казалось бы, унос при встряхивании будет минимальным. Однако, как показал опыт, при эксплуатации электрофильтров количество пыли, поступающей через перфорации, невелико, а внутренние полости электродов постепенно заполняются уплотняющейся при встряхивании пылью, и вся пыль осаждается на наружной части электрода.

Коронирующие электроды с нефиксированными разрядными точками

Поэтому был разработан карманный тип осадительного электрода. Вероятно, при разработке этого осадительного электрода авторы также априорно считали, что движущаяся пыль будет по инерции входить в «карманы» и далее по аналогии с перфорированным электродом будет исключаться унос при встряхивании. Отгибы «карманов» имели выступающие кромки, что снижало величину пробивных напряжений и, следовательно, степень очистки газов. Внутренние полости этих электродов постепенно также замазывались слоями пыли, транспортировки пыли внутри электродов не происходило.

Очередной модификацией осадительных электродов стали желобчатые электроды. Здесь также была заложена идея изолировать перемещение отряхиваемой пыли в бункера от контакта с пылегазовым потоком. По наклоненным под углом 7° желобам пыль должна была перемещаться в бункера, исключая вторичный унос. Эти электроды тоже замазывались пылью. Хотя края электродов были загнуты внутрь, электрическое поле этих электродов также было неудовлетворительным.

Коронирующие электроды с фиксированными точками разряда

Следующим этапом развития конструкции осадительных электродов стало применение элементов открытого профиля. Основная цель, которая достигалась при использовании этого электрода, создание электрического поля повышенной напряженности – первопричины высокой степени очистки газов в электрофильтрах. В этих электродах пыль при встряхивании двигалась в межэлектродном промежутке и в значительной мере развеивалась движущимся пылегазовым потоком. Поэтому приходилось экспериментально подбирать режимы встряхивания, обеспечивающие минимальный унос пыли. На это требовалось несколько недель работы бригады по пылегазовым измерениям. Поэтому возникла задача разработки расчетного метода определения режимов регенерации осадительных электродов. Этот метод был разработан в СФ НИИОГАЗ и позволил снижать выбросы из электрофильтров до 2,5–3 раз по сравнению с режимом непрерывного (через 3 мин.) встряхивания осадительных электродов. В настоящее время осадительные электроды открытого профиля применяются в большинстве сухих горизонтальных электрофильтров.

Аналогичные изменения происходили и с осадительными электродами сухих вертикальных электрофильтров. В них применялись тюльпанообразные электроды. В конструкции этих электродов также закладывался принцип удаления пыли, минуя встречный пылегазовый поток. Электрическое поле этих электродов было хуже, чем у С-образных. Внутренние полости этих электродов нередко также забивались пылью. Масса этих электродов была большой. В современных электрофильтрах типа ЭВ, ЭВВ для осадительных электродов теперь используются элементы открытого профиля.

Коронирующий электрод с дополнительными точками коронирования

Таким образом, идея полностью исключить унос при встряхивании путем конструктивных решений до сих пор не решена. Оказалась ли она ошибочной – покажет время.

В холдинге «Кондор Эко – СФ НИИОГАЗ» на базе хорошо себя зарекомендовавшего электрода СЧС-640 разработаны широкополосные электроды Эко МК 4х160. Для их производства разработана и изготовлена автоматическая линия. Опыт эксплуатации показал более высокие характеристики электродов Эко МК 4х160, и они рекомендуются для применения в электрофильтрах нового поколения.

Свои требования предъявляются и к коронирующим электродам, а именно:

– создание равномерного электрического поля коронного разряда с высокой напряженностью;

– обеспечение требуемых параметров вольт-амперной характеристики: напряжения зажигания короны, величины тока, напряжения, мощности коронного разряда;

– механическая прочность, надежность, долговечность, низкая металлоемкость;

– возможность обеспечения требуемой чистоты поверхности при встряхивании.

Поперечное сечение коронирующего электрода. Защищен патентом

Один из самых первых коронирующих элементов представлял собой тонкий провод, обмотанный шелковой изоляцией. Поскольку шелковая обмотка имела микроотверстия, это, по существу, был коронирующий элемент с точками коронирования.

В первых зарубежных и отечественных электрофильтрах в качестве коронирующих элементов применялась проволока штыкового сечения размером 4 х 4 мм и проволока диаметром 2–3 мм из нихрома или нержавеющей стали, а также полосы другого сечения.

Затем стали использовать коронирующие элементы с фиксированными точками коронирования: колючая проволока, ленточно-игольчатый и ленточно-зубчатый элементы. Эти элементы создавали повышенный ток короны благодаря фиксированным точкам коронирования.

В настоящее время холдинг «Кондор Эко – СФ НИИОГАЗ» запатентовал хорошо показавшие себя в промышленности коронирующие элементы типа СФ-1 и СФ-2 с дополнительными точками коронирования. Эти коронирующие элементы создают пониженное в 1,5–2 раза напряжение зажигания короны, что позволяет увеличить ток короны, мощность коронного разряда, и в итоге снизить выбросы из электрофильтров до 3-х раз.

Надежная и эффективная работа электрофильтра во многом зависит от системы питания и регулирования напряжения. Большую сложность представляет анализ процессов в системе «Источник питания – электрофильтр». Для их исследования был разработан специальный стенд на основе источника питания электрофильтров АТФ-400 с тиристорным регулятором напряжения. Создана методика анализа и расчета процессов в системе «Источник питания – электрофильтр», включающая этап моделирования сложной нелинейной нагрузки, которой является электрофильтр.

Применение новой электродной системы в сочетании с новыми системами управления режимами питания позволило создать электрофильтры нового поколения, предназначенные для очистки технологических газов при температуре до 330° С, запыленности до 75 г/нм³, производительностью до 1,7 млн. м³/ч и степенью очистки до 99,9 %. Они могут быть использованы в энергетике, черной и цветной металлургии, цементной, химической и других отраслях промышленности для реконструкции действующих и строительства новых установок.

Существует ряд особых условий, например, улавливание высокоомных пылей, обеспечение очень малых значений выходной запыленности, когда применение электрофильтров приводит к громоздким решениям и выглядит неоправданным с технико-экономической точки зрения. Для использования в этих условиях специалистами холдинговой группой «Кондор Эко – СФ НИИОГАЗ» был разработан комбинированный электрофильтр, состоящий из собственно электрофильтра и рукавного фильтра, расположенного последовательно по ходу газа.

Особенно успешным является применение комбинированных электрофильтров при улавливании высокоомных пылей, приводящих к обратной короне, когда другие методы борьбы с обратной короной не дают положительного результата. Отмечая, что последние поля электрофильтров работают при более низкой концентрации частиц, а для тканевых фильтров это наиболее благоприятные условия, можно сделать вывод, что для успешного решения задачи очистки газов до уровня, соответствующего современным требованиям, следует применить комбинированный электрофильтр, состоящий из 1–4 полей на входе и тканевого фильтра на выходе.

В распределении функций наиболее важным представляется определение диапазона входных и выходных концентраций, приходящихся на каждый из аппаратов. Если иметь в виду, что концентрация частиц на выходе комбинированного фильтра должна быть 50 мг/м³ и менее, то, как показывают предварительные расчеты, концентрация частиц на входе в рукавный фильтр должна быть в пределах 5–12 г/м³, что соответствует степени очистки газов в рукавном фильтре 99,9 % и более.

Допустим, что наибольшее значение массовой концентрации частиц на входе в комбинированный аппарат составляет до 100 г/м³, тогда на электрофильтр, как на первый элемент, приходится диапазон значений концентрации выходной запыленности 5–12 г/м³. Соответствующие значения степени очистки равны 88–95 %. Указанные значения степени очистки обеспечиваются в электрофильтрах общепромышленного назначения для пылей второй группы при 1–2 полях. Если улавливаются высокоомные пыли, то необходимо 2–4 поля. Конечно, в том случае, когда входная концентрация пыли меньше 100 г/м³, то степень очистки, которую должен обеспечить электрофильтр, может быть уменьшена с соответствующим уменьшением необходимого числа полей. Для указанных вариантов применения электрофильтров на ТЭС выполнен расчет активной длины, степени очистки, времени пребывания и остаточной запыленности газа для достижения современных параметров выброса золы в атмосферу. В результате требуется увеличить количество полей, резко возрастает общая длина аппаратов. К омбинированные электрофильтры решают эту проблему.

На основании этих и других результатов можно сделать вывод, что комбинированный электрофильтр имеет преимущество перед электрофильтром, если рукавный фильтр, входящий в состав комбинированного аппарата, заменяет 8 и более полей, небольшое преимущество – 7 полей и проигрывает при замене 4 и менее полей. При расчетах было принято, что срок службы фильтроматериала составляет 4 года и учтена стоимость запасных рукавов для обеспечения срока службы 8 лет. При улучшении свойств ткани преимущества комбинированных аппаратов будут возрастать.

Наибольший экономический эффект при требуемой выходной запыленности дает применение комбинированного электрофильтра по сравнению с использованием только одного электрофильтра при улавливании высокоомной золы экибастузского угля.

Обоснованы конструкция и параметры комбинированного электрофильтра. В качестве первого элемента используются электрофильтры нового поколения. По условиям работы они должны быть приспособлены для улавливания высокоомных пылей и при ограниченном числе полей должны обеспечивать степень очистки на уровне 85–95 %. Рекомендуется применять простые меры, связанные с регулированием величины и распределения плотности тока коронного разряда (затупление концов игл) и другие, обеспечивающие более редкую регенерацию рукавов в фильтре.

В настоящее время в мировой практике, в развитых индустриальных странах, имеется определенный опыт очистки дымовых газов в энергетике рукавными фильтрами. В перспективе предполагается расширение их использования в комбинированных электрофильтрах.

В холдинге «Кондор Эко – СФ НИИОГАЗ» был сделан подробный анализ опыта конструирования и эксплуатации рукавных фильтров и перспектив их применения в комбинированных аппаратах. Особенностью их использования для очистки дымовых газов являются очень большие объемы очищаемых газов, значительные концентрации золы и требуемый длительный срок эксплуатации до останова на ремонт или замену рукавов.

От выбора фильтровального материала зависят эффективность пылеулавливания, гидравлическое сопротивление, производительность, срок службы, стоимость. К настоящему времени разработано большое количество фильтровальных тканей. Степень очистки газа в рукавных фильтрах высокая и составляет 99–99,9 %. Удельная газовая нагрузка является важным показателем, определяющим срок службы материала. Мировая практика показывает, что оптимальная удельная газовая нагрузка в общепромышленных фильтрах находится в пределах от 0,25 до 2,5 м³/м²мин.

Гидравлическое сопротивление фильтра растет по мере осаждения золы в нем. Это определяет необходимость регенерации фильтровального материала. Для использования в комбинированных аппаратах рукавных фильтров необходимо исходить из следующего:

– Термостойкость материала должна быть до 200° С. Этому требованию соответствуют метаарамидные, тефлоновые, полиамидные материалы и фильтроматериалы на основе стекловолокна. Но следует иметь в виду, что пока не накоплен достаточный опыт эксплуатации фильтров с тефлоновыми тканями, а также их высокую стоимость.

– Удельная газовая нагрузка должна быть принята не очень большой ≈ 1,2 м³/м²мин.

– В качестве основного способа регенерации должна быть принята обратная или импульсная продувка. Желательно сочетание обратной или импульсной продувки с дополнительными методами регенерации, которые уменьшали бы расход сжатого воздуха и снижали нагрузки на фильтроматериал при регенерации.

– Должны быть приняты меры, исключающие снижение температуры очищаемого газа и основного оборудования фильтра ниже точки росы.

– Целесообразно применение рукавных фильтров в первую очередь для очистки газов при сжигании малосернистых углей, например, экибастузских, кузнецких.

Для применения в комбинированных электрофильтрах разработан рукавный фильтр ФРМИ. Он собирается из модулей, имеющих поверхность фильтрования 800 м². Типоразмерный ряд аппаратов имеет производительность от 70 до 1380 тыс. м³/ч.

Уже на начальном этапе применения фильтровальных материалов отмечалось ухудшение условий регенерации из-за увеличения слипаемости частиц в слое. С другой стороны, при исследованиях осаждения частиц в волокнистых фильтрах тонкой очистки отмечалось существенное увеличение степени очистки при улавливании заряженных аэрозолей.

Анализ показывает, что при всех механизмах осаждения частиц в волокнистых фильтрах (инерционном, гравитационном, диффузионном, зацепления) зарядка частиц и действие электрического поля увеличивают степень осаждения. Это следует из расчета коэффициентов захвата частиц волокном, которые под действием заряда и поля могут возрасти в несколько раз. Формирование слоя заряженных частиц в отличие от незаряженных частиц происходит таким образом, что при приближении частиц к слою и при осаждении частицы испытывают отталкивающее действие уже находящихся на слое частиц. Поэтому образуется рыхлый слой. Некоторое подтверждение этому получено при испытаниях опытного рукавного фильтра «Apitron». В центре рукавов были помещены высоковольтные электроды, а частицы размером 3–7 мкм сначала заряжались в поле коронного разряда. Удалось при одном и том же гидравлическом сопротивлении увеличивать скорость фильтрации в 4 раза.

Более обстоятельные эксперименты по улавливанию заряженной и незаряженной кварцевой пыли тканевым фильтром были выполнены в НИИОГАЗ. Средний размер частиц кварцевой пыли составлял 5 мкм. Результаты исследования показывают, что подзарядка частиц кварцевой пыли в поле отрицательной короны перед фильтрацией на металлической ткани увеличивает пылеемкость на 37 % и уменьшает проскок пыли в 2,3 раза. Зарядка частиц и наложение электрического поля напряженностью 4 кВ/см на слой пыли повышает пылеемкость в 3,15 раза и снижает проскок в 5,8 раза. Одновременное фотографирование осажденных слоев свидетельствует, что они становятся более рыхлыми, отчетливо видны неоднородности и ветвистые образования типа дендритов, характерные для осаждения заряженных частиц на поверхность пористых материалов в электрическом поле.

Для лавсана зарядка частиц и наложение дополнительного поля привели к увеличению пылеемкости на 55 % и снижению проскока частиц на 40 %. Относительно малое улучшение показателей работа лавсанового фильтра объясняется тем, что и при отсутствии подзарядки лавсановый фильтр обеспечивает высокие показатели. Вместе с тем структура слоя в этом случае получается более рыхлая, поскольку силы взаимодействия с металлической основой существенно больше.

Особенности формирования слоя заряженных частиц на фильтровальном материале открывают возможность применить как метод регенерации наряду с импульсной продувкой метод электрической регенерации. Такой метод подкрепляется разработкой конструкции системы регенерации, расчетами напряженности поля и сил, действующих на слой. Подана заявка на получение патента РФ.

Анализ влияния заряда частиц на процесс фильтрации в рукавном фильтре показывает целесообразность применения знакопеременного напряжения для питания первой ступени (последнего поля электрофильтра) комбинированного фильтра с целью снижения нагрузок при регенерации рукавов и увеличения их срока службы.

История разработки комбинированного фильтра еще раз показала важность совершенствования научных разработок, без которых дальнейшее развитие газоочистительной отрасли невозможно. В свою очередь проведенные исследования были бы невозможны, если бы холдинг «Кондор Эко – СФ НИИОГАЗ» не располагал уникальной экспериментальной лабораторно-стендовой базой для исследования параметров газоочистного оборудования.

Для исследования параметров электрофильтров созданы следующие испытательные стенды:

Стенд для технологических исследований электродных систем электрофильтров. С остоит из источника высокого напряжения, пульта управления и измерений, модели электрофильтра. Предназначендля исследования электрических характеристик и процессов улавливания взвешенных частиц при разработке различных типов коронирующих и осадительных электродов.

Стенд для исследования электрических полей систем электродов электрофильтров. Состоитиз модели электрофильтра, высоковольтного источника питания, комплекта электроизмерительных приборов, вентилятора и вспомогательного оборудования. Предназначендля проведения исследований с целью определения параметров электрических полей различных электродных систем: распределение токов по поверхности осадительных электродов и напряженности в межэлектродном промежутке.

Стенд для исследования электрических параметров высоковольтных агрегатов иприборов управления агрегатами питания. Состоитиз высоковольтного источника питания, пульта управления, токоподвода и модели электрофильтра. Предназначендля получения выпрямленного пульсирующего напряжения отрицательной полярности с различным уровнем пульсации напряжения и проведения испытаний высоковольтных агрегатов питания с приборами управления на 110 кВ.

Для выполнения научно-исследовательских работ, направленных на создание новых и совершенствование узлов существующих тканевых фильтров, в холдинге имеются следующие испытательные стенды:

Испытательный стенд образцов фильтровальных материалов и пыли. Посредством исследовательских испытаний малых образцов (Ø 100 мм) различных видов текстильных материалов на стенде проверяется их пригодность для изготовления фильтроэлементов. Методикой испытаний предусматривается получение данных для сопоставления различных видов текстильных материалов по пылезадерживающим и регенерационным свойствам. Кроме фильтрационно-регенерационных характеристик фильтровальных материалов стенд предназначен для определения параметра, характеризующего относительное сопротивление слоя улавливаемой пыли. В этом исследовании для запыления воздушного потока могут использоваться любые виды пыли.

Испытательный стенд ИС-10 предназначен для исследовательских испытаний систем импульсной регенерации фильтровальных рукавов сжатым воздухом. Исследуемая система «ресивер – пневмоклапан – раздающая труба – фильтровальный рукав». Исследовательские испытания системы проводятся с целью определения оптимальных параметров ее элементов в широком диапазоне изменения удельной газовой нагрузки фильтрования, давления в ресивере, длительности электроимпульса, условного прохода пневмоклапана, длины фильтровального рукава, разрежения в предфильтровальной камере.

Испытательный стенд СИНР-2 предназначен для ускоренных сравнительных испытаний фильтровальных рукавов длиной до 2-х метров на надежность. В результате испытаний определяется срок службы фильтровальных рукавов при одинаковых условиях эксплуатации. Критерием износа фильтровальных рукавов является повышение выходной концентрации пыли более 50 мг/м³ или увеличение остаточного сопротивления рукавов после регенерации более 1300 Па. В качестве испытательной пыли при испытании используется цемент.

Исследования надежности газоочистного оборудования также осуществляется специальными стендами:

Стенд для исследовательских испытаний сборочных единиц сухих пластинчатых электрофильтров. П редназначен для исследований динамических характеристик осадительных и коронирующих электродов; измерения уровня напряжений в деталях осадительных и коронирующих электродов и молотков встряхивания; ускоренных испытаний на надежность. Позволяетиспытывать осадительные и коронирующие электроды сухих пластинчатых электрофильтров второго габарита высотой 8 м.

Стенд для ускоренных испытаний на надежность коронирующих элементов электрофильтров. Предназначен для исследовательских и контрольных испытаний в ускоренном режиме коронирующих элементов электрофильтров. Состоит из полноразмерной рамы, в которую монтируются коронирующие элементы. Рама прикреплена верхней стороной к опорной конструкции, а нижней стороной к эксцентриковому механизму. Размах колебаний рамы 20 мм, частота колебаний рамы 7,6 гц. Стенд защищен авторским свидетельством СССР № 1310685.

Для исследования аэродинамики разрабатываемых пылеулавливающих аппаратов используется камера давления. С ее помощью получены исходные данные для проектирования систем газораспределения электрофильтров, создаваемых для мощных энергоблоков от 300 мВт до 800 мВт, электрофильтров черной и цветной металлургии, электрофильтров, поставляемых на экспорт, и т.д.

Проведенные на стендовых установках экспериментально-исследовательские работы позволили создать ряд основополагающих методик, необходимых для понимания процессов газоочистки и выбора оптимальных технологических и конструкторских параметров при разработке новой техники:

– методики испытаний фильтровальных материалов;

– уточненный метод расчета эффективности электрофильтров на предпроектной стадии;

– метод повышения эффективности работы действующих электрофильтров на основе оптимизации режимов питания аппарата и режимов регенерации (отряхивания) его полей;

– метод расчета долговечности электрофильтра по критерию ударной выносливости с учетом требований к отряхиваемости электродов от пыли и к степени очистки газов аппаратом;

– научно-обоснованная методика ускоренных испытаний на надежность механических узлов электрофильтров;

– метод расчета и выбора динамических характеристик систем отряхивания осадительных электродов;

– РТМ по исследованию физико-химических свойств промышленных пылей и Атлас физико-химических параметров промышленных пылей.

Эффективность электрофильтра тем выше, чем больше среднее значение напряжения в межэлектродном промежутке. Поэтому для обеспечения эффективной работы электрофильтра необходимо регулировать напряжение на электродах, поддерживая его на максимально высоком уровне. Эту функцию выполняют агрегаты питания с устройствами регулирования напряжения, являясь, таким образом, важнейшими компонентами электрофильтров, влияющими на их эффективность.

Способы регулирования напряжения прошли все стадии развития – от использования реостатов, автотрансформаторов, магнитных усилителей до современных тиристорных регуляторов, которые используются в агрегатах питания в настоящее время. Достижение максимальной степени очистки газов возможно, лишь при автоматическом регулировании питания полей электрофильтров. Создание первых систем автоматического регулирования приходится на 30-е годы, их развитие продолжается и сегодня. Так за последние 20 лет были разработаны и выпускались отечественные устройства управления агрегатами питания серий ПРТ, ПВП, АРП, АРПКУ, САПФИР, построенные на аналоговой базе. Первые системы представляли собой устройства на электронных лампах, позднее на транзисторах и микросхемах. По мере совершенствования электронных комплектующих совершенствовались и алгоритмы регулирования.

Системы управления агрегатами питания реализуют следующие алгоритмы управления:

1. по заданному току или напряжению электрофильтра;

2. по мощности коронного разряда;

3. по уровню пробивных напряжений в электрофильтре;

4. по частоте искровых пробоев в электрофильтре;

5. по максимальному среднему напряжению на электрофильтре;

6. по запыленности выходящих газов.

Все указанные алгоритмы (способы) дают хорошие результаты при очистке газов от частиц пыли второй группы (ρ от 10² до 10⁸ Ом/м). И только, алгоритмы «по частоте искровых пробоев» и «по запыленности выходящих газов» удовлетворительно работают с пылью третьей группы (ρ от 10⁸ Ом/м).

Современные системы регулирования построены на основе микроконтроллеров, при этом принцип работы и заложенные алгоритмы определяются не схемными решениями, а программными средствами. Указанные выше алгоритмы реализуются, в частности, в микропроцессорном устройстве БУЭФ, разработанном ЗАО «СФ НИИОГАЗ». Совершенствование системы управления питанием электрофильтров с использованием микропроцессорной базы дает возможность построения автоматических комплексов для управления процессом газоочистки, включающих в себя управление агрегатами питания и механизмами встряхивания, позволяющими вести мониторинг основных параметров.

На сегодняшний день более 100 устройств БУЭФ установлено и эксплуатируется в различных отраслях промышленности России и Ближнего зарубежья.

Основными преимуществами микропроцессорных устройств, в частности устройства БУЭФ, по сравнение с аналоговыми устройствами, являются:

– Сокращенная элементная база за счет использования микропроцессора, что значительно повышает надежность устройств;

– Возможность коррекции алгоритмов регулирования питания как на стадии наладки устройств, так и в процессе эксплуатации без переделки электрической схемы;

– Наличие линии связи RS -485, позволяющей подключить устройства к современным комплексам АСУ ТП для контроля и управления технологическим процессом на расстояния до 1 км без дополнительных согласующих устройств;

– Более совершенные алгоритмы отработки на искру, восстановления напряжения, защиты – в результате при работе с агрегатами питания микропроцессорные устройства демонстрируют отсутствие затяжных и дуговых пробоев, форсированное восстановление напряжения нагрузки, устойчивую работу агрегата при низких токовых нагрузках, защиту агрегатов питания от однополупериодного режима.

Устройства БУЭФ успешно эксплуатируются на таких заводах как ОАО «Северсталь», ОАО «ТУиР», ОАО «Харанорская ГРЭС», ОАО «НТМК», Хабаровская ТЭЦ-3, ПРУП «Белорусский цемзавод», ЗАО «Шебекино-Мел», ООО «Красноярский цементный завод», ОАО «Байкальский ЦБК», ОАО «Губахинский кокс», ОАО «Горнозаводскцемент», ОАО «Среднеуральский медеплавильный завод». При этом за счет улучшения электрического режима работы полей электрофильтров удалось повысить эффективность процесса газоочистки, например, замена аналоговых устройств АРПКУ на микропроцессорные устройства БУЭФ на Харанорской ГРЭС позволила уменьшить выходную запыленность в два раза. Кроме того, ЗАО «СФ НИИОГАЗ», не только производит поставки устройств БУЭФ, но и выполняет монтаж, осуществляет технологическую наладку с учетом особенностей технологического процесса. Это, в свою очередь, позволяет добиться максимальной эффективности очистки газов без проведения дополнительных реконструкций механического оборудования электрофильтров. ЗАО «СФ НИИОГАЗ» постоянно совершенствует устройство БУЭФ, учитывая при этом опыт промышленной эксплуатации и пожелания заказчиков.

назад | главная | содержание | вперед

Экология | Экотехника | Пылегазоочистка
Промышленные фильтры | Газоочистные аппараты | Пылеулавливающие устройства
Элекрофильтры | Рукавные фильтры | Циклоны