Precipitador eléctrico
El precipitador electrostático es un dispositivo que utiliza la acción de un campo eléctrico para capturar el polvo en un gas que lo contiene. Es un equipo de eliminación de polvo altamente eficiente y ha sido ampliamente utilizado en la producción industrial en metalurgia, cemento, energía eléctrica, industria química, industria ligera y otras industrias.
El precipitador electrostático tiene las siguientes ventajas: alta eficiencia de eliminación de polvo y puede eliminar eficazmente partículas finas de tamaño submicrónico porque la fuerza del campo eléctrico actúa directamente sobre el polvo, la resistencia del fluido es pequeña, por lo que la El consumo de energía es bajo y el costo de mantenimiento es bajo, puede manejar polvo de diferentes propiedades, como presión más alta (hasta 3000 Pa de presión manométrica), temperatura más alta (generalmente hasta 350 °C, el diseño especial puede alcanzar 500 °C). ) y gases químicamente corrosivos; puede manejar una gran cantidad de gases y puede adaptarse a una amplia gama de condiciones de entrada de aire que cambian rápidamente, lo que permite que el precipitador electrostático funcione en condiciones óptimas y la operación se puede automatizar. Sin embargo, requiere un sistema de suministro de energía CC de alto voltaje relativamente complejo; el equipo es voluminoso y el costo de inversión inicial es alto; además, requiere un alto nivel de tecnología de gestión y no es adecuado para manejar gases con altas concentraciones de polvo ( generalmente no más de 40 g/m3); de lo contrario, es necesario instalar un dispositivo de pretratamiento antes del precipitador electrostático para eliminar las partículas gruesas.
1. Estructura y principio de funcionamiento
El precipitador electrostático se muestra en la Figura 8-15. Hay cables 3 en el tubo metálico (o placa de malla metálica paralela) 2, y ambos. Ambos sirven como electrodos y entre ellos está conectada la fuente de alimentación CC de alto voltaje 6.
El gas que contiene polvo entra por el tubo de entrada de aire 1 y se descarga por el tubo de escape 5. Dado que los gases polvorientos son generalmente dieléctricos y no conductores, la corriente no puede pasar cuando el voltaje es bajo. Cuando el voltaje aumenta a un cierto nivel, la intensidad del campo eléctrico alrededor del cable aumenta hasta el punto en que ioniza el gas cercano. Junto con la ionización, el gas emite un brillo azul claro y un silbido característico. es la descarga en corona. Como resultado de la descarga en corona, las moléculas de gas no conductoras se disocian en iones conductores y el gas comienza a conducir electricidad. A medida que el voltaje continúa aumentando, el grado de ionización del gas continúa aumentando y aumenta la corriente que pasa. Cuando el gas que contiene polvo pasa a través del precipitador electrostático, los iones se depositan sobre las partículas de polvo para cargarlas. Las partículas de polvo cargadas se depositan hacia el electrodo con carga opuesta bajo la acción de la fuerza electrostática, separándose así del gas. Cuando las partículas de polvo en el electrodo aumentan gradualmente hasta cierto punto, el electrodo se hace vibrar para hacer que las partículas de polvo caigan y se concentren en la tolva de cenizas 7 en la parte inferior.
Figura 8-15 Diagrama esquemático del principio de funcionamiento del precipitador electrostático
1-Tubo de entrada; 2-Electrodo de precipitación; 3-Electrodo de corona; 5-Escape; tubería; 6-fuente de alimentación CC de alto voltaje; 7-tolva de cenizas
Dado que la velocidad de movimiento de los iones negativos es mayor que la de los iones positivos, la tubería (o pantalla) con un área mayor siempre está conectada al polo positivo y el cable se conecta al polo negativo, lo que hace que las partículas de polvo sean transportadas. La electricidad negativa se deposita rápidamente en la pared de la tubería para mejorar la eficiencia de eliminación de polvo. El tubo se llama electrodo de precipitación y el cable se llama electrodo de corona. Por razones de seguridad, el electrodo de precipitación debe estar conectado a tierra.
Los precipitadores electrostáticos se dividen en tipo de tubo y tipo de placa según la forma de la placa de sedimentación.
La placa de sedimentación del precipitador electrostático tubular es generalmente una tubería de acero circular con un diámetro de 200 ~ 300 mm y una longitud de 3 ~ 4 m. El electrodo de corona es un alambre de acero de aleación de níquel-cromo u otro alambre de aleación de alta resistencia con un diámetro de 1,5 a 2 mm, como se muestra en la Figura 8-16. El aire cargado de polvo ingresa al colector de polvo a través de la entrada de aire 1 y pasa a través del tubo 5 como polo de sedimentación de abajo hacia arriba. En el tubo se encuentra un electrodo de corona 6. El extremo superior del poste de corona está suspendido debajo del soporte 7 colocado sobre el aislador, y el extremo inferior está tensado sobre el soporte 3. Cuando el aire polvoriento pasa a través de la tubería, la mayoría de las partículas de polvo en el aire se depositan en el electrodo de precipitación y una pequeña parte se deposita en el electrodo de corona. En ciertos intervalos, el soporte y la tubería se golpean con los dispositivos de golpe. 9 y 10 respectivamente, de modo que las partículas de polvo depositadas sobre los electrodos caen y se concentran en la tolva de cenizas cónica 11 situada debajo para su descarga.
Figura 8-16 Diagrama esquemático del precipitador electrostático tubular
1-Entrada de aire; 2-Aislador; 7-Soporte; 5-Polo de precipitación; Electrodo de corona; 8 tubos de escape; 9, 10 martillos pequeños; 11 tolva de cenizas; 12 soportes
Figura 8-17 Precipitador eléctrico tipo placa
1 -Aislador; -poste de sedimentación; poste de 3 coronas; tubo de escape de 4; tolva de 5 cenizas; tubo de entrada de aire de 6
La principal diferencia entre el precipitador electrostático de tipo placa y el precipitador electrostático de tipo tubo es: La placa de sedimentación de El precipitador electrostático de placas no es un tubo, sino una fila de malla de acero plana paralela, como se muestra en la Figura 8-17.
El poste de sedimentación 2 del colector de polvo es una malla de acero plana. La distancia entre las mallas es de aproximadamente 250 mm. Muchos cables metálicos con un diámetro de 2 mm están colgados en el medio como el poste de corona 3.
El gas que contiene polvo ingresa al colector de polvo desde el tubo de entrada de aire 6. Después de pasar a través del campo eléctrico, el aire purificado se descarga desde el tubo de escape 4. Las partículas de polvo depositadas en los electrodos se hacen vibrar después un cierto periodo de tiempo, para que las partículas de polvo caigan en el depósito de cenizas 5.
2. Tipos básicos de precipitadores electrostáticos
Los precipitadores electrostáticos vienen en varias formas y se clasifican en diferentes categorías. Se pueden clasificar según la forma de carga, el método de limpieza y la dirección. del movimiento del flujo de aire y el tipo de electrodo de recolección de polvo, etc.
(1) Según la forma de cobro
se puede dividir en dos tipos: tipo de zona única y tipo de zona dual. El precipitador electrostático presentado anteriormente es del tipo de zona única. La carga de partículas y la recolección de polvo se llevan a cabo en la misma área, es decir, el sistema de corona y el sistema de sedimentación se encuentran en esta área. Este tipo de precipitador electrostático se utiliza a menudo en la eliminación de polvo industrial y en la eliminación de polvo de gases de combustión.
En el precipitador electrostático de doble zona, la carga y sedimentación de las partículas de polvo se realiza en dos áreas con estructuras diferentes. El electrodo de corona se instala en la primera área y el electrodo de corona se instala en la segunda. Segunda área del electrodo de sedimentación, la primera carga partículas de polvo, también conocida como ionización, y la segunda recoge el polvo, por lo que también se le llama colector de polvo, como se muestra en la Figura 8-18.
Figura 8-18 Precipitador eléctrico WB20
(2) Métodos de limpieza de polvo
Se puede dividir en húmedo, semihúmedo y seco. La estructura en la que el polvo adherido al electrodo colector de polvo se elimina continuamente con agua se denomina precipitador electrostático húmedo. A menudo se forma una película de agua continua en la superficie del electrodo colector de polvo, lo que evita que el polvo recogido se disperse o se acumule. nuevamente y no requiere recolección de polvo. Además, una estructura que utiliza pulverización u otros métodos para humedecer intermitentemente la superficie del electrodo colector de polvo para evitar el vuelo secundario de polvo se denomina precipitador electrostático semihúmedo.
El equipo en el que periódicamente se sacude o golpea con un dispositivo vibratorio el polvo adherido a los electrodos para hacerlo caer se denomina precipitador electrostático seco. En la industria de materiales de construcción se utilizan principalmente precipitadores electrostáticos secos.
(3) Dirección del flujo de aire
Se puede dividir en dos tipos: vertical y horizontal. El tipo tubo es generalmente vertical, mientras que el tipo placa tiene dos tipos: vertical y horizontal.
Un precipitador electrostático vertical en el que el gas que contiene polvo pasa a través del campo eléctrico verticalmente desde el fondo se llama precipitador electrostático vertical. Se utiliza cuando el flujo de gas es pequeño, el polvo es fácil de recoger y el tamaño es pequeño. Ocupa un área pequeña, pero el polvo puede formar fácilmente partículas secundarias.
Un precipitador electrostático horizontal en el que un gas que contiene polvo pasa a través de un campo eléctrico se denomina precipitador electrostático horizontal. El colector de polvo se puede alargar y extender arbitrariamente según sea necesario y está dividido en varios pasajes separados y varias áreas con diferentes voltajes de suministro. La primera se llama cámara de recolección de polvo y la segunda se llama campo eléctrico. Como se muestra en la Figura 8-18.
El precipitador electrostático puede aumentar la cantidad de campos eléctricos según la naturaleza del polvo y los requisitos de purificación, y cada campo eléctrico suministra un voltaje diferente. Esto no solo puede lograr una alta eficiencia de recolección de polvo, sino también adaptarse. a diferentes requisitos de flujo. Generalmente, el funcionamiento con presión negativa puede prolongar la vida útil del ventilador.
(4) Electrodos recolectores de polvo
Los electrodos recolectores de polvo también tienen una variedad de estructuras y materiales, y se pueden dividir aproximadamente en tipo plano, tipo tubo, tipo cilíndrico y tipo rejilla. etc., pero la mayoría son del tipo plano y tubular. El tipo de tubo se usa principalmente para precipitadores electrostáticos pequeños y el tipo de placa se usa a menudo para precipitadores electrostáticos grandes.
3. Uso
Los precipitadores eléctricos se utilizan ampliamente en los sectores de producción industrial y su eficiencia de eliminación de polvo generalmente puede alcanzar más del 95%. Sin embargo, si se usan incorrectamente, la eficiencia de eliminación de polvo. a menudo caerá por debajo del 60%. Los principales factores que afectan la eficiencia de la eliminación de polvo son:
1 El caudal de aire en el colector de polvo ω
El caudal de aire en el colector de polvo es. pequeño y el aire que contiene polvo permanece en el campo eléctrico durante mucho tiempo. Puede acumular más partículas de polvo y tiene una alta eficiencia de eliminación de polvo. La eficiencia de eliminación de polvo a diferentes caudales se muestra en la Figura 8-19. Por lo general, el caudal de aire en el colector de polvo no supera 1 m/s.
Figura 8-19: Eficiencia de recolección de polvo a diferentes caudales
Figura 8-20: Relación entre la eficiencia de recolección de polvo y la longitud del electrodo
2. l
Cuanto mayor sea la longitud del electrodo a través del cual fluye el aire polvoriento en el colector de polvo, mayor será la eficiencia de eliminación de polvo. La relación entre la eficiencia de eliminación de polvo y la longitud del electrodo se muestra en la Figura 8-20.
3. Limpieza de los electrodos
Si una gruesa capa de partículas de polvo se adhiere a los electrodos, el voltaje efectivo entre los electrodos del colector de polvo se reducirá debido a la alta resistencia. del polvo, lo que también producirá gravemente el fenómeno de la corona inversa (es decir, la corona se genera cerca del polo de precipitación), lo que provocará un aumento anormal de la corriente, un mayor consumo de energía y una reducción de la eficiencia de eliminación de polvo.
4. La resistividad de las partículas de polvo y el contenido de humedad del aire que contiene polvo.
La resistividad de las partículas de polvo cambia con el tipo y el contenido de humedad de las partículas de polvo, y puede variar desde 103 a varía dentro del rango de 1014Ω/cm.
La resistividad de las partículas de polvo es demasiado alta, lo que afecta el intercambio de carga entre el material de polvo y el electrodo y reduce la eficiencia de eliminación de polvo. Cuando la resistividad de las partículas de polvo aumenta a 1010~1011Ω/cm, la eficiencia de eliminación de polvo disminuye significativamente. Cuando la resistividad es inferior a 109~1010Ω/cm, las partículas de polvo se depositan normalmente en el colector de polvo.
A una determinada temperatura, cuanto mayor sea el contenido de humedad del aire polvoriento, más humedad será absorbida por las partículas de polvo, lo que dará como resultado una menor resistividad y una mayor eficiencia de eliminación de polvo. Sin embargo, existen ciertos límites para aumentar el contenido de humedad del aire polvoriento. Cuando el contenido de humedad es demasiado alto, el vapor de agua puede condensarse en el aislador, lo que hace que el aislador pierda su rendimiento de aislamiento y se rompa. Por lo tanto, por un lado, se debe aumentar al máximo el contenido de humedad del aire polvoriento y, por otro lado, se deben tomar medidas para evitar la rotura del aislador.
5. Fuga de aire del colector de polvo
Tabla 8-12 Rendimiento de los equipos de eliminación de polvo de uso común
Los precipitadores eléctricos generalmente funcionan bajo presión negativa. Si se filtra una gran cantidad de aire al colector de polvo, el caudal de aire en el colector de polvo aumentará, la eficiencia de eliminación de polvo disminuirá y la carga del ventilador de soporte también aumentará. Por lo tanto, la salida de cenizas, orificios de inspección, mirillas, etc. del precipitador electrostático deben estar bien sellados para evitar fugas de aire.
El rendimiento de los colectores de polvo de uso común se enumera en la Tabla 8-12.