CALCULUL DE PREDIMENSIONARE AL ELECTROFILTRULUI IN VARIANTA INAINTE SI DUPA REABILITARE

1 Proiect initial- APLICATIA 2

Sa se íntocmeascá calculul de predimensionare a unui electrofiltru, cunoscandu-se urmátoarele date :

combustibilul folosit este lignit, avand urmátoarea compozitie elementará :

C= 0,191 

H=0,016 

O=0,058 

N=0,034

S_c=0,006

A=0,275 (continutul de cenusá)

W_t=0,42

- consumul de combustibil : B=68,9+ (debitul de combustibil)

- coeficientul excesului de aer la cos (la intrare)

- temperatura gazelor de ardere la cos t=150⁰ C

- pierderea relativa de cáldura q₄ =1,5% (cauzatá de arderea incompletá)

- presiunea atmosfericá p =1013,3 mbar

- depresiunea din electrofiltru (a gazelor la intrare)Dp=50 mbar

- continutul de umiditate a aerului d=10g/kg aer uscat

- continutul de praf ín gazul filtrat (la iesire) C_f=150mg/m³_N

Se mai cunosc urmátoarele relatii :

Oxigenul minim necesar arderii perfecte :

Aerul real necesar arderii

Volumul de dioxid de carbon

Volumul de dioxid de sulf

Volumul de oxigen liber

Volumul de azot 

Volumul de vapori de apá

Debitul de praf antrenat

a₁ =0,05 fractiunea depusá ín buncárul drumului al II-lea ;

x_a =0,9378 fractiunea de cenusá antrenatá de gazele de ardere care párásesc focarul ;

Puterea calorificá inferioará a combustibilului

viteza de migrare a particulelor de praf w=5,6 cm/s

viteza de curgere a gazelor v=1,96 m/s

ínáltimea unui electrod de depunere h=10,5m

pasul dintre douá panouri de depunere s=0,300m

Se vor determina :

concentratia prafului ín gazele de ardere la intrarea ín electrofiltru C_b [g/m³_N]

gradul de separare al electrofiltrului

suprafata specificá de depunere f[m²/m³/s]

suprafata totalá a electrozilor de depunere A_EF[m²]

numárul canalelor de circulatie a gazelor n_C

látimea electrofiltrului b[m]

lungimea totalá a panourilor de depunere L_t[m]

lungimea electrofiltrului L[m]

lungimea unui camp L_C[m]

1mm CA=9,80665P_a 10 P_a

1mm Hg(torr)=133,322.10^-2 mbar

Rezolvare

1 bar =10⁵

1P_a =10^-5bar=10^-2mbar

L=1,4

Volumul total de gaze de ardere :

=0,3567+0,0042+0,1397+1,8663+0,7396=3,1065m³_N/kg

Debitul de gaze ín conditiile din electrofiltru :

=B.V_gt

Debitul de praf antrenat :

a₁ = 0,05 ; grad de retinere ín focar 6,22%

x_a = 0,9378=1-0,0622

C_b=

L=1,2

2 Proiect modernizat- APLICATIA 2

Sa se íntocmeascá calculul de predimensionare a unui electrofiltru reparat si modernizat, cunoscandu-se urmátoarele date :

combustibilul folosit este lignit, avand urmátoarea compozitie elementará :

C= 0,191

H=0,016

O=0,058

N=0,034

S_c=0,006

A=0,275 (continutul de cenusá)

W_t=0,42

- consumul de combustibil : B=68,9+ (debitul de combustibil)

- coeficientul excesului de aer la cos (la intrare)

- temperatura gazelor de ardere la cos t=140⁰ C

- pierderea relativa de cáldura q₄ =1,5% (cauzatá de arderea incompletá)

- presiunea atmosfericá p =1013,3 mbar

- depresiunea din electrofiltru (a gazelor la intrare)Dp=30 mbar

- continutul de umiditate a aerului d=10g/kg aer uscat

- continutul de praf ín gazul filtrat (la iesire) C_f=50mg/m³_N

Se mai cunosc urmátoarele relatii :

Oxigenul minim necesar arderii perfecte :

Aerul real necesar arderii

Volumul de dioxid de carbon 

Volumul de dioxid de sulf

Volumul de oxigen liber

Volumul de azot

Volumul de vapori de apá

Debitul de praf antrenat

a₁ =0,05 fractiunea depusá ín buncárul drumului al II-lea ;

x_a =0,9378 fractiunea de cenusá antrenatá de gazele de ardere care párásesc focarul ;

Puterea calorificá inferioará a combustibilului

viteza de migrare a particulelor de praf w=5,6 cm/s

viteza de curgere a gazelor v=1,96 m/s

ínáltimea unui electrod de depunere h=10,5m

pasul dintre douá panouri de depunere s=0,400m

Se vor determina :

concentratia prafului ín gazele de ardere la intrarea ín electrofiltru C_b [g/m³_N]

gradul de separare al electrofiltrului

suprafata specificá de depunere f[m²/m³/s]

suprafata totalá a electrozilor de depunere A_EF[m²]

numárul canalelor de circulatie a gazelor n_C

látimea electrofiltrului b[m]

lungimea totalá a panourilor de depunere L_t[m]

lungimea electrofiltrului L[m]

lungimea unui camp L_C[m]

1mm CA=9,80665P_a 10 P_a

1mm Hg(torr)=133,322.10^-2 mbar

Rezolvare

1 bar =10⁵

1P_a =10^-5bar=10^-2mbar

L=1,4

Volumul total de gaze de ardere :

=0,3567+0,0042+0,1397+1,8663+0,7396=3,1065m³_N/kg

Debitul de gaze ín conditiile din electrofiltru :

=B.V_gt

Debitul de praf antrenat :

a₁ = 0,05 ; grad de retinere ín focar 6,22%

x_a = 0,9378=1-0,0622

C_b=

L=1,2

Tabel comparativ Date de tema si caracteristici constructive calculate ale instalatiei de desprafuire electrica

3 Proiect initial-APLICATIA 2

DETERMINAREA RANDAMENTULUI ELECTROFILTRULUI ORIZONTAL USCAT

pentru determinarea calitátii unui proces de despráfuire se foloseste notiunea de randament de despráfuire sau grad de separare

concentratia de praf ínainte si dupá instalatia de despráfuire;

debitul de gaz la intrare si respectiv la iesirea din despráfuitor;

Dacá formula se simplificá. De exemplu :

acest randament de 99,802% aratá cá 99,802 procente din praf (raportat la m³ de gaz - conditii normale de lucru) au fost retinute, iar 0,00198 procente au rámas ín gazele epurate.

Debitul de gaz : Q_g = 860.000 m³_N/h

Debitul de gaz:

Determinarea suprafetei de depunere necesare

unde:

f_n = suprafata de depunere specificá se determiná cu ajutorul formulei lui Deutsch:

w = viteza de migratie a particulei [m/s], viteza de deplasare a particulei de la electrodul de emisie la electrodul de depunere (poate fi consideratá ca datá initialá pentru proiectarea electrofiltrului)

-astfel pentru un electrofiltru orizontal care functioneazá cu si separá cenusa zburátoare din gazele de ardere rezultate ín urma arderii prafului de lignit íntr-un cazan de abur, se indicá valorile pentru viteza de migratie w=710 cm/s = 0,070,1 m/s.

Alegem w=9 cm/s = 0,09 m/s;

-deci rezultá:

rezultá : F_n =69,163. 238,88=16521,657m².

Determinarea simbolului (formulei) electrofiltrului.

Simbolul electrofiltrului se scrie sub forma:

unde

Z_G - numárul de treceri libere ale gazului, se determiná din relatia :

unde

F_q = sectiunea liberá de trecere a gazului [m²]

v_g - viteza gazului ín electrofiltru [m/s] este limitatá superior de valoarea la care apare fenomenul de reantrenare a prafului de pe electrozii de depunere, v_p.

v_p - este o márime caracteristicá pentru fiecare sistem de praf si depinde de:

márimea particulelor ;

greutatea lor specificá ;

forma lor ;

Pentru cenusá zburátoare v_p = 2,45 m/s;

Limita inferioará a vitezelor de gaz este determinatá de utilizarea economicá a locului destinat pentru instalatia respectivá.

v_g = 0,4 3 m/s functie de

felul sistemului gaz - praf;

;

tipul de lectrozi de depunere;

Alegem v_g = 2,2 m/s

H_a = ínáltimea activá a electrofiltrului [m] ;

d₁ = spatiul liber íntre doi electrozi de depunere [m] ;

Pentru electrozi de depunere de tip C5H2, aceste caracteristici au urmátoarele valori:H_a= 10,5 m; d₁ = 0,300 m; rezultá :

treceri.

L_a = lungimea activá a electrofiltrului

Din considerente constructive si functionale, suprafata activá de depunere va fi dispusá ín patru campuri (zone) N=4

Pentru asigurarea unei purificári eficace a gazelor este necesar ca electrozii sá fie grupati ín campuri electrice independente alimentate de agregate separate. Fatá de un electrofiltru cu un singur camp, despráfuitoarele cu douá sau mai multe campuri se disting printr-o sigurantá mult mai mare a exploatárii; ele asigurá de asemenea un grad superior de epurare .

Verificarea alegerii corecte a numárului de campuri se face cu ajutorul ecuatiei Ramsdell :

- randamentul electrofiltrului ;

=1,2 constantá determinatá experimental care corespunde unor conditii normale de separare ;

N = 4 numárul de campuri ales.

Sau, numarul exact calculat de campuri :

- sectionarea electrofiltrelor se aplicá la unitáti mai mari. Ín general sectiile sunt despártite de un perete despártitor, formand ín instalatie canale separate pentru gaz. Rezultá o sigurantá mai mare ín functionare (se pot efectua si reparatii ín partea deconectatá a camerei fárá a íntrerupe despráfuirea ín celelalte párti ale aparatului).

Z_ST - numárul de electrozi de depunere dintr-un panou cu electrozi de depunere

l = látimea unui electrod de depunere ;

p = pasul electrofiltrului - distanta dintre axele a doi electrozi de depunere.

Pe baza prelucrárii matematice a relatiei gradului de separare a lui Deutsch, White indicá ca valoare optimá 250 mm, acceptand o variatie íntre 200 si 300 mm iar Lutynski íntre 100 si 200 mm, íncadrarea fácandu-se ín toate cazurile functie de caracteristica prafului si conditiile de lucru. Deci simbolul (formula) electrofiltrului este:

35/10,5/4 x 12/0,300

Alegerea elementelor schemei de alimentare

ín aceleasi conditii de lucru :

50% ín cazul alimentárii cu tensiune alternativá ;

80% unda de tensiune continuá de polaritate pozitivá ;

98% unda de tensiune de polaritate negativá .

-unda de tensiune redresatá bialternantá are cea mai largá ráspandire, fiind unica utilizatá ín Romania.

-se foloseste la separea particulelor avand rezistivitatea electricá paná la 10¹¹

Principiul alegerii echipamentului de ÍT se face ín functie de:

márimea camerei electrofiltrului;

forma electrozilor;

natura sistemului gaz - praf;

conditiile de functionare a electrofiltrului

I [mA] - consumul de curent al electrofiltrului;

l [m] - lungimea activá a electrozilor corona;

i - curentul specific pe unitatea de lungime de electrod corona;

i variazá ín functie de:

- tipul electrofiltrului;

- felul gazului;

- forma electrozilor corona.

i = 0,1 1,2 mA/m (o plajá foarte largá)

Ín practicá este bine de raportat curentul corona la unitatea de suprafatá de electrod de depunere ín [mA/m²]. Aceasta permite a se determina consumul de curent independent de tipul electrozilor corona.

curentul total necesar electrofiltrului:

[mA]

F_n = 16521,657m² suprafata totalá de depunere ;

i_F [mA/m²] curentul specific pe unitatea de suprafatá de depunere ;

pentru cenusa zburátoare i_F = 0,25 0,45 mA/m²; se alege i_F = 0,4 mA/m²;

I =16521,657. 0,4 = 6608,66mA

- curentul consumat de un singur camp al electrofiltrului :

Fiecare camp este alimentat de cate un echipament de ÍT, existand posibilitatea alimentárii a douá campuri de la un singur echipament, prin intermendiul unor separatoare de ÍT. Echipamentele de ÍT se fabricá la intreprinderea Electrotehnica Bucuresti ín douá variante de tensiune 78 kV respectiv 111 kV (tensiune de varf), fiecare variantá de tensiune ín 6 variante de putere.

Pentru electrofiltrele care despráfuiesc gazele de ardere provenite de la cazane de abur pe ligniti, se folosesc echipamente de ÍT, cu variante de tensiune de 111 kV iar ca variantá de putere care asigurá cel putin 1652,16mA.

Se aleg patru echipamente de ínaltá tensiune, cu urmátoarea denumire:

EIT 1680mA_ef; 111kV_V

Caracteristicile echipamentului de ÍT

este alcátuit din trei subansamble distincte:

Agregatul de ínaltá tensiune (AIT)

- tensiune redresatá ín gol (valoare de varf) 111 kV

- tensiune redresatá pe sarciná rezistivá  65 kV

- curentul redresat (valoare medie)  1200 mA

- curentul redresat (valoare eficace)  1680 mA

2. Tabloul de comandá (TC)

- tensiunea de alimentare  380 V(bifazat)

- frecventa nominalá 50 Hz

- puterea nominalá 138 kVA

- curentul absorbit (la putere nominalá)  377 A

3. Bobina de filtrare de joasá tensiune

- ínchisá ín cuva AIT

- tensiune nominalá 380 V

Alegerea electrofiltrului si a agregatului de alimentare

Pentru determinarea numárului de campuri electrice se tine seama de:

a)           U_lucru a campurilor de la intrare va fi mai micá decat cea a urmátoarelor (din cauza existentei unor concentratii mai mari de particule ín mediul bifazic q[g/m³]

b)           Rezistenta activá a campului electric

Pentru a asigura o functionare linistitá a electrofiltrului (fárá descárcari ín arc electric ín spatiul dintre electrozi)

r_ag - rezistenta activá a agregatului de alimentare.

Pentru obtinerea unui curent mare trebuie sá se utilizeze surse de curent cu impedante mici. Capacitatea mare a electrofiltrului duce la aparitia arcurilor electrice ín timpul decuplárii alimentárii.

Ín cazul unei rezistente active mici ín electrofiltru au loc descárcári electrice intense. Se pune ín functiune schema de reglaj a tensiunii care decupleazá tensiunea pe timpul strápungerilor (U_med scade). Deci, dimensiunile campului electric nu trebuie sá fie relativ prea mari, pentru a se evita descárcárile electrice puternice de tip arc electric si a se asigura randament mare.

Exemplu

Fie electrofiltrul cu suprafata de depunere F_n = 16521,657m² , capacitatea electricá C[F]; U_med = 41,365kV; I_med = 1,65216A.

Ín acest caz :

Pentru un camp cu suprafata de depunere , capacitatea va fi :

C'=2C [F], iar curentul de unde

O combinare nefavorabilá a unei capacitáti electrice mari cu o rezistentá activá micá conduce la márirea gradului de descárcári electrice de tip arc electric( practic de 2-3 ori mai mult decat ín cazul initial ).

4 Proiect modernizat-APLICATIA 3

DETERMINAREA RANDAMENTULUI ELECTROFILTRULUI ORIZONTAL USCAT

pentru determinarea calitátii unui proces de despráfuire se foloseste notiunea de randament de despráfuire sau grad de separare

concentratia de praf ínainte si dupá instalatia de despráfuire;

debitul de gaz la intrare si respectiv la iesirea din despráfuitor;

Dacá formula se simplificá. De exemplu :

acest randament de 99,934% aratá cá 99,934 procente din praf (raportat la m³ de gaz - conditii normale de lucru) au fost retinute, iar 0,00066 procente au rámas ín gazele epurate.

Debitul de gaz : Q_g = 1.400.000 m³_N/h

Debitul de gaz:

Determinarea suprafetei de depunere necesare

unde:

f_n = suprafata de depunere specificá se determiná cu ajutorul formulei lui Deutsch:

w = viteza de migratie a particulei [m/s], viteza de deplasare a particulei de la electrodul de emisie la electrodul de depunere (poate fi consideratá ca datá initialá pentru proiectarea electrofiltrului)

-astfel pentru un electrofiltru orizontal care functioneazá cu si separá cenusa zburátoare din gazele de ardere rezultate ín urma arderii prafului de lignit íntr-un cazan de abur, se indicá valorile pentru viteza de migratie w=710 cm/s = 0,070,1 m/s.

Alegem w=9 cm/s = 0,09 m/s;

-deci rezultá:

rezultá : F_n =81,369. 388,88=31642,776m².

Determinarea simbolului (formulei) electrofiltrului.

Simbolul electrofiltrului se scrie sub forma:

unde

Z_G - numárul de treceri libere ale gazului, se determiná din relatia :

unde

F_q = sectiunea liberá de trecere a gazului [m²]

v_g - viteza gazului ín electrofiltru [m/s] este limitatá superior de valoarea la care apare fenomenul de reantrenare a prafului de pe electrozii de depunere, v_p.

v_p - este o márime caracteristicá pentru fiecare sistem de praf si depinde de:

márimea particulelor ;

greutatea lor specificá ;

forma lor ;

Pentru cenusá zburátoare v_p = 2,45 m/s;

Limita inferioará a vitezelor de gaz este determinatá de utilizarea economicá a locului destinat pentru instalatia respectivá.

v_g = 0,4 3 m/s functie de

felul sistemului gaz - praf;

;

tipul de lectrozi de depunere;

Alegem v_g = 2,2 m/s

H_a = ínáltimea activá a electrofiltrului [m] ;

d₁ = spatiul liber íntre doi electrozi de depunere [m] ;

Pentru electrozi de depunere de tip C5H2, aceste caracteristici au urmátoarele valori:H_a= 10,5 m; d₁ = 0,400 m; rezultá :

42 treceri.

L_a = lungimea activá a electrofiltrului

Din considerente constructive si functionale, suprafata activá de depunere va fi dispusá ín patru campuri (zone) N=4

Pentru asigurarea unei purificári eficace a gazelor este necesar ca electrozii sá fie grupati ín campuri electrice independente alimentate de agregate separate. Fatá de un electrofiltru cu un singur camp, despráfuitoarele cu douá sau mai multe campuri se disting printr-o sigurantá mult mai mare a exploatárii; ele asigurá de asemenea un grad superior de epurare .

Verificarea alegerii corecte a numárului de campuri se face cu ajutorul ecuatiei Ramsdell :

- randamentul electrofiltrului ;

=1,2 constantá determinatá experimental care corespunde unor conditii normale de separare ;

N = 4 numárul de campuri ales.

Sau, numarul exact calculat de campuri :

- sectionarea electrofiltrelor se aplicá la unitáti mai mari. Ín general sectiile sunt despártite de un perete despártitor, formand ín instalatie canale separate pentru gaz. Rezultá o sigurantá mai mare ín functionare (se pot efectua si reparatii ín partea deconectatá a camerei fárá a íntrerupe despráfuirea ín celelalte párti ale aparatului).

Z_ST - numárul de electrozi de depunere dintr-un panou cu electrozi de depunere

l = látimea unui electrod de depunere ;

p = pasul electrofiltrului - distanta dintre axele a doi electrozi de depunere.

Pe baza prelucrárii matematice a relatiei gradului de separare a lui Deutsch, White indicá ca valoare optimá 250 mm, acceptand o variatie íntre 200 si 300 mm iar Lutynski íntre 100 si 200 mm, íncadrarea fácandu-se ín toate cazurile functie de caracteristica prafului si conditiile de lucru. Deci simbolul (formula) electrofiltrului este:

42/10,5/4 x 19/0,400

Alegerea elementelor schemei de alimentare

ín aceleasi conditii de lucru :

50% ín cazul alimentárii cu tensiune alternativá ;

80% unda de tensiune continuá de polaritate pozitivá ;

98% unda de tensiune de polaritate negativá .

-unda de tensiune redresatá bialternantá are cea mai largá ráspandire, fiind unica utilizatá ín Romania.

-se foloseste la separea particulelor avand rezistivitatea electricá paná la 10¹¹

Principiul alegerii echipamentului de ÍT se face ín functie de:

márimea camerei electrofiltrului;

forma electrozilor;

natura sistemului gaz - praf;

conditiile de functionare a electrofiltrului

I [mA] - consumul de curent al electrofiltrului;

l [m] - lungimea activá a electrozilor corona;

i - curentul specific pe unitatea de lungime de electrod corona;

i variazá ín functie de:

- tipul electrofiltrului;

- felul gazului;

- forma electrozilor corona.

i = 0,1 1,2 mA/m (o plajá foarte largá)

Ín practicá este bine de raportat curentul corona la unitatea de suprafatá de electrod de depunere ín [mA/m²]. Aceasta permite a se determina consumul de curent independent de tipul electrozilor corona.

curentul total necesar electrofiltrului:

[mA]

F_n = 31642,776m² suprafata totalá de depunere ;

i_F [mA/m²] curentul specific pe unitatea de suprafatá de depunere ;

pentru cenusa zburátoare i_F = 0,25 0,45 mA/m²; se alege i_F = 0,4 mA/m²;

I =31642,776. 0,4 =12657,11 mA

- curentul consumat de un singur camp al electrofiltrului :

Fiecare camp este alimentat de cate un echipament de ÍT, existand posibilitatea alimentárii a douá campuri de la un singur echipament, prin intermendiul unor separatoare de ÍT. Echipamentele de ÍT se fabricá la intreprinderea Electrotehnica Bucuresti ín douá variante de tensiune 78 kV respectiv 111 kV (tensiune de varf), fiecare variantá de tensiune ín 6 variante de putere.

Pentru electrofiltrele care despráfuiesc gazele de ardere provenite de la cazane de abur pe ligniti, se folosesc echipamente de ÍT, cu variante de tensiune de 111 kV iar ca variantá de putere care asigurá cel putin 3164,28mA.

Se aleg patru echipamente de ínaltá tensiune, cu urmátoarea denumire:

EIT 3500mA_ef; 111kV_V

Caracteristicile echipamentului de ÍT

este alcátuit din trei subansamble distincte:

Agregatul de ínaltá tensiune (AIT)

- tensiune redresatá ín gol (valoare de varf) 111 kV

- tensiune redresatá pe sarciná rezistivá  65 kV

- curentul redresat (valoare eficace)  3500 mA

2. Tabloul de comandá (TC)

- tensiunea de alimentare  380 V(bifazat)

- frecventa nominalá 50 Hz

3. Bobina de filtrare de joasá tensiune

- ínchisá ín cuva AIT

- tensiune nominalá 380 V

Alegerea electrofiltrului si a agregatului de alimentare

Pentru determinarea numárului de campuri electrice se tine seama de:

c)           U_lucru a campurilor de la intrare va fi mai micá decat cea a urmátoarelor (din cauza existentei unor concentratii mai mari de particule ín mediul bifazic q[g/m³]

d)           Rezistenta activá a campului electric

Pentru a asigura o functionare linistitá a electrofiltrului (fárá descárcari ín arc electric ín spatiul dintre electrozi)

r_ag - rezistenta activá a agregatului de alimentare.

Pentru obtinerea unui curent mare trebuie sá se utilizeze surse de curent cu impedante mici. Capacitatea mare a electrofiltrului duce la aparitia arcurilor electrice ín timpul decuplárii alimentárii.

Ín cazul unei rezistente active mici ín electrofiltru au loc descárcári electrice intense. Se pune ín functiune schema de reglaj a tensiunii care decupleazá tensiunea pe timpul strápungerilor (U_med scade). Deci, dimensiunile campului electric nu trebuie sá fie relativ prea mari, pentru a se evita descárcárile electrice puternice de tip arc electric si a se asigura randament mare.

Exemplu

Fie electrofiltrul cu suprafata de depunere F_n = 31642,776 m² , capacitatea electricá C F]; U_med = 41,365kV; I_med = 3,164 A.

Ín acest caz :

Pentru un camp cu suprafata de depunere , capacitatea va fi :

C'=2C [F], iar curentul de unde

O combinare nefavorabilá a unei capacitáti electrice mari cu o rezistentá activá micá conduce la márirea gradului de descárcári electrice de tip arc electric( practic de 2-3 ori mai mult decat ín cazul initial ).

Tabel comparativ Determinarea simbolului (formulei) instalatiei de desprafuire electrica