HIện tượng điện cực phóng ppt

Hệ thống điện cực phóng ghép khung 2.4.3 Hệ thống rung gõ điện cực lắng và phóng + Rung đập điện cực: Hê thống rung thực hiện bằng cách đẩy các điện cực được treo lệch tâm bằng một cơ

2.4.2 Hệ thống điện cực phóng (vầng quang)

Hệ thống điện cực phóng có thể chia thành nhiều loại có kết cấu khác nhau :

+ Hệ thống điện cực phóng ghép khung: Chỉ sử dụng được khi kết hợp với điện

cực lắng dạng tấm và bị hạn chế bởi nhiệt độ làm việc đến 300 ữ 3500C vì khi nhiệt độ cao hơn sẽ xảy ra hiện tượng vặn khung ống

+ Hệ thống điện cực phóng treo tự do: Sử dụng được cả cho điện cực lắng dạng

tấm và dạng ống Nó có nhược điểm là lắp ráp phức tạp; có thể xảy ra hiện tượng dạt trôi từng điện cực hoặc cả hệ thống, nhất là khi độ cao hơn 4 ữ 5 m; phức tạp trong việc tổ chức rũ bụi bám

+ Hệ thống với các điện cực phóng cứng vững: Gồm các phần tử cứng vững liên

kết với nhau tạo thành khung không gian Các điện cực phóng phải có kích thước hình học chính xác để tạo ra sự phóng điện vầng quang mạnh mẽ và đồng đều Các điện cực phóng thường có tiết diện nhỏ nhưng chiều dài tới hàng km nên vấn

đề đảm bảo độ bền vững của nó là chìa khoá của độ tin cậy lọc bụi tĩnh điện

+ Điện cực phóng có diểm phóng không cố định: Được làm từ các dây dẫn có

tiết diện tròn hoặc các hình thù khác Các điểm phóng vầng quang không nằm cố

định và được phân bổ dọc theo chiều dài điện cực

+ Điện cực phóng với các điểm phóng cố định: Là các dây hoặc thanh dẫn với các

gai hoặc răng cách đều theo chiều dài Điện cực phóng dạng này có khả năng cho trước dòng xác định của vầng quang bằng cách thay đổi bước tạo gai và

chiều cao của nó nên có thể tăng hiệu suất lọc bụi tĩnh điện

Hiện nay điện cực phóng dạng này được sử dụng ưu việt trong các lọc bụi tĩnh điện khô

H6 Hệ thống điện cực phóng ghép khung 2.4.3 Hệ thống rung gõ điện cực lắng và phóng

+ Rung đập điện cực: Hê thống rung thực hiện bằng cách đẩy các điện cực được

treo lệch tâm bằng một cơ cấu cam theo hướng nằm ngang và tiếp theo là thả đột ngột cho điện cực về vị trí ban đầu; các điện cực sẽ va chạm vào nhau và rũ bụi bám vào bề mặt của mình

+ Rung rũ bằng búa gõ: Đây là biện pháp phổ biến nhất hiện nay cho cả hệ điện

cực phóng và lắng Cần có khối lượng búa gõ nhỏ nhất đủ để rũ bụi bám vì lực xung của búa gõ sẽ làm mài mòn các chi tiết va đập Các búa gõ vào các điện cực có thể không đồng thời mà chia ra làm các khoảng thời gian bằng nhau nên

có thể giảm được tối thiểu hiện tượng bụi bay theo lần 2

+ Rung đập xung: Cũng tương tự như hệ búa gõ nhưng chuyển động bằng thuỷ

lực hay nam châm điện Hệ thống này có thuận tiện là điều khiển được lực đập

và khoảng thời gian giữa các lần trong khoảng rộng Nhưng vì sự phức tạp của các cơ cấu xung nên hiện tại chưa tìm được sự ứng dụng rộng rãi

+ Rung rũ bụi dạng rung: Hệ thống rung sử dụng nam châm điện hoặc cơ cấu

rung điện - cơ nhằm tạo các dao động định hướng hoặc không định hướng để rung rũ bụi tích tụ ở các điện cực Nhưng vì kết cấu phức tạp lại kém tin cậy khi làm việc lâu dài với những dao động gây mỏi và phá huỷ các chi tiết nên trong thực tế ít được ứng dụng

Hình dáng của hệ thống búa gõ như trên hình vẽ:

H7 Hệ thống búa gõ các điện cực tấm và điện cực phóng 2.4.4 Hệ thống cách điện lọc bụi tĩnh điện

Các bộ cách điện của lọc bụi tĩnh điện phải làm việc trong môi trường nhiệt

ẩm vì vậy phải có biện pháp giữ cho bề mặt của chúng không bị bụi bẩn và nhiệt độ bề mặt cao hơn điểm đọng sương

Lọc bụi tĩnh điện khô thường phải sấy bộ cách điện khi khởi động thiết bị hoặc trong một số trường hợp có yêu cầu

Trường hợp các hạt bụi là chất dẫn điện (mồ hóng, bụi than, ) thì phải sử dụng hệ thống thổi khí sạch hoặc không khí vào hộp chứa bộ cách điện

Sứ cách điện được dùng bộ phận cách điện của lọc bụi khi nhiệt độ của dòng khí nhiễm bụi không vượt quá 250 ữ 3500C và nhiệt độ đọng sương của hơi axit không cao hơn 120 ữ 1500C

Thạch anh thường được sử dụng khi nhiệt độ cao hơn 250 ữ 3500

C

Đặc biệt ống bằng thuỷ tinh - êpoxy cách điện được dùng làm trục cách điện cho các cơ cấu rung gõ điện cực phóng trong lọc bụi tĩnh điện vì có độ bền cơ cao

Hình dáng và các bộ phận của cụm cách điện như hình vẽ dưới đây

H8 Bộ phận sứ cách điện treo đỡ các điện cực 2.4.5 Hệ thống phân phối khí lọc bụi tĩnh điện

Hệ thống phân phối khí đảm bảo sự đồng đều dòng khí trong mặt cắt của lọc bụi tĩnh điện và các vách ngăn; cản trở dòng khí đi qua phần không tích cực của lọc bụi tĩnh

điện, có ý nghĩa rất lớn đối với hiệu suất làm việc của lọc bụi tĩnh điện

Để phân phối dòng khí đều theo mặt cắt tích cực của lọc bụi tĩnh điện có thể sử dụng các mặt sàng phân phối, các tấm dẫn hướng và các cơ cấu khác

Các bộ phân phối khí thường làm thay đổi dòng khí nên hay bị tách các hạt bụi thô

ở đó Vì thế cần phải có cơ cấu rung gõ hoặc biện pháp để thu và thải lượng bụi này, tránh bám dính làm ảnh hưởng tới dòng khí đi qua

Sự phân bố của dòng khí đi vào lọc bụi tĩnh điện và hệ thống lưới, sàng phân phối khít như các hình dưới đây

H9 Sự phân bố của dòng khí trong các trường

H10 Hệ thống lưới phân phối khí 2.4.6 Hệ thống phễu chứa bụi và thiết bị thải bụi

Hệ thống phễu chứa bụi của lọc bụi tĩnh điện là bộ phận thu gom bụi sau khi bụi được rung gõ và rơi xuống từ các điện cực Các phễu có độ dốc hợp lýđảm bảo bụi được thu xuống đáy phễu Bụi thu gom ở đáy phễu được thải ra ngoài bằng vít tải thông qua van quay kín khí tháo bụi nhằm mục đích ngăn chặn dòng khí thâm nhập từ bên ngoài vào lọc bụi tĩnh điện Để tránh hiện tượng bết dính, các phễu thu chứa bụi còn được bố trí các bộ sấy và các bộ rung gõ tháo bụi

2.5 Lựa chọn các bộ phận của lọc bụi tĩnh điện

Các hạt bụi trong trường lọc bụi tĩnh điện, nhận điện tích và dưới tác động của lực

điện trường, chuyển động với vận tốc dịch chuyển v về phía các điện cực Đối với vận tốc dịch chuyển của các hạt bụi, yếu tố quyết định là cường độ điện trường

Các thông số: điện áp trên các điện cực và cường độ dòng điện của trường sẽ quyết

định tính chất điện trường của lọc bụi tĩnh điện và từ đó quyết định hiệu suất của thiết bị Vì thế, điều kiện tốt nhất cho thu lọc bụi là giữ cho điện áp giữa các điện cực ở giá trị cực

đại

Bên cạnh việc thiết kế hệ thống điều khiển ổn định, tin cậy thì việc lựa chọn các kết cấu, bộ phận cơ khí sao cho phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng duy trì điện áp ổn định giữa các điện cực

Qua tìm hiểu, xem xét các bộ phận cơ bản của lọc bụi tĩnh điện, nhóm đề tài đã lựa chọn hướng thiết kế lọc bụi tĩnh điện như sau :

Lọc bụi tĩnh điện khô kiểu ngang

Điện cực lắng dạng tấm biên dạng hở

Điện cực phóng dạng khung với các điện cực có điểm phóng cố định

Hệ thống rung gõ các điện cực lắng và điện cực phóng bằng búa gõ

Hệ thống tháo bụi nhiều cấp để tránh ẩm và kẹt bộ tháo bụi

Hệ thống cách điện cao áp bằng sứ cao áp

Chương 3 tính toán thiết kế kết cấu cơ khí của lọc bụi tĩnh điện 3.1 Các thông số ban đầu

Lưu lượng khí : 1230 m3

/phút, hay 20.5 m3/s hay 73.800m3/giờ Nhiệt độ khí : 1000C

Nồng độ bụi vào : 50 g/m3

Nồng độ bụi ra ≤ 50 mg/Nm3

Độ ẩm : 61%

Kích thước hạt bụi bé nhất : 0,1àm

3.2 Hiệu suất tối thiểu cần có của Lọc bụi tĩnh điện

V

R V B

B

B ư

=

Trong đó:

BV _ Nồng độ bụi vào ở điều kiện tiêu chuẩn ( mg/Nm3 )

BR _ Nồng độ bụi ra ở điều kiện tiêu chuẩn ( mg/Nm3 )

20 273

t 273 P

P B B

L V

'

+

+

=

Trong đó:

ν

B′= 50 g/m3 = 0,05 g/m3 _ Nồng độ bụi vào ở điều kiện vận hành

P = 1,013.105 N/m2 _ áp suất khí quyển tiêu chuẩn

PL= 101300 – 2000 = 99.300 N/m2 _ áp suất trong lọc bụi tĩnh điện

t = 1000C _ Nhiệt độ dòng khí

93 , 64 20

273

100 273

300 99

300 101 50

+

+

Hiệu suất cần có của lọc bụi tĩnh điện để đảm bảo yêu cầu nồng độ bụi ra:

% 923 , 99 93

, 64

05 , 0 93 ,

=

3.3 Kích thước cơ bản của thiết bị

Ta có:

Vlv = Vs.τ1 ( 1.5 ) Trong đó:

Vlv : thể tích làm việc của thiết bị (m3 )

Vs : năng suất của thiết bị ( m3/s )

5 , 20 3600

73800

V s = = ( m3

/s) ( 1.6 )

τ1 : Thời gian lưu của hạt bụi trong thiết bị (s)

τ1 = 10,14 ữ 20,28 (s)

Chọn τ = 19s Thay vào công thức (1.5 ) ta có:

Vlv = 20,5.19 = 389,5 ( m3 ) ( 1.7 )

Q

Trong đó:

Q: lưu lượng khói thải ( m3/h )

Q = 1230 60 = 73800 ( m3/h )

v : vận tốc dòng khí đi trong thiết bị ( m/s )

Trong khi đó, theo công thức của Deutch : η = 1 - a v

L

ω ψ

ư

hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện được quyết định bởi các kích thước hữu ích của nó, cụ thể là: v_vận tốc dòng khí ; L_ tổng chiều dài trường tĩnh điện

Quan hệ giữa hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện và vận tốc dòng khí (m/s) có dạng như đồ thị sau:

Vì vậy để thoả mãn yêu cầu nồng độ khí thải ≤ 50 mg/Nm3 nghĩa là hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện phải đạt 99,923% thì vận tốc dòng khí trong lọc bụi tĩnh điện là 0,55 m/s

Thay vào công thức (1.8) ta thu được trị số sau :

2

m , 37 55 , 0 3600

73800 =

=

Chọn : Chiều cao làm việc của thiết bị: H = 9 m

Chiều rộng làm việc của thiết bị : B = 4,2 m

Chiều dài của thiết bị : L = τ1.v = 19.0,55 = 10,45 m

Ta lấy chẵn cho tổng chiều dài của 3 trường (chiều dài thực tế của thiết bị) L = 10,5 m Thể tích thực tế của thiết bị :

Vlv = L x.B x.H = 10,5x9x4,2 = 396,9 ( m3 ) ( 1.10 ) Vận tốc thực tế của dòng khí :

99 η%

98

97

96

95

0.6 1 1.5 2 2.5

v(m/s)

B H

V

v = s =

2 , 4 9

5 ,

20

= 0,542 ( m/s ) ( 1.11 )

3.4 Số lượng các điện cực

+ Điện cực lắng (dãy tấm):

Ta có:

1

=

y

a

Trong đó:

nt : số lượng dãy điện cực lắng trong 1 trường

a : chiều ngang của 1 trường (khoảng cách giữa hai điện cực lắng ở hai cạnh ngoài cùng của một trường)

a = B - R2 = 4200 – 200 = 4000 mm

y : khoảng cách từ điện cực lắng đến điện cực phóng ( mm )

Chọn y = 200 mm để phù hợp với nguyên liệu xi măng

11 1 200 2

4000 + =

=

t

Ta chọn nt = 11 dãy điện cực

Vậy số lượng bộ điện cực lắng trong toàn bộ thiết bị là: 11.3 = 33 bộ điện cực

Chiều rộng của một tấm điện cực lắng lớn trong một trường: 3500 mm, được ghép bằng nhiều tấm nhỏ có bề rộng : 250 mm

+ Điện cực phóng

Ta có:

z

b n

Trong đó:

nf : số lượng điện cực phóng trong 1 trường

nt : số lượng điện cực lắng trong 1 trường

b: chiều dài của điện cực lắng cần bố trí điện cực phóng

3

10500 500

3

L

z : khoảng cách giữa 2 điện cực phóng theo hướng của chiều dài thiết bị

z = 250 mm

( ) 120

250

3000 1 11

Số điện cực phóng trong toàn bộ thiết bị là: 120.3 = 360 điện cực

+ Diện tích bề mặt lắng của loc bụi tĩnh điện đã chọn

F =2 n t L H =2 x 11 x 10 5 x 9=2079 m2

( 1.17 ) 3.6 Cường độ dòng điện

Ta có:

Trong đó:

I : cường độ dòng điện cho qua điện cực dây (A)

i : cường độ dòng điện trên 1m điện cực dây (A/m)

Chọn i = 0.33 mA/m

L : tổng chiều dài của điện cực dây (m)

L = nd.h với nd = 360 cây

h : chiều cao điện cực dây, h = 9 m

L = 360x9 = 3240 (m) Vậy: I =0.33.3240 = 1069,2 mA

Dòng điện của một trường:

I1 = 1069,2 : 3 = 356,4 mA

3.7 Hiệu điện thế tới hạn

Điện áp tới hạn :

⎠

⎞

⎜

⎝

z

R Ln z

π

(1.26) Trong đó :

R1 : Bán kính điện cực quầng sáng (m)

R1 = 1cm = 1.10-2m

y : Khoảng cách giữa điện cực quầng sáng và điện cực lắng (m)

y = 200mm = 0,2 m

z : Khoảng cách giữa các điện cực quầng trong một dãy

z = 250mm = 0,25 m

Eth : Cường độ từ trường tới hạn

Ta có:

Eth = 3,04 + ⎟⎟⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛ +

1 0311 , 0

R

δ

(KV/m) (1.27)

δ : Tỷ số khối l−ợng riêng của không khí trong điều kiện làm việc và điều kiện tiêu chuẩn :

δ =

t

P

P L

+

+

−

273

20 273 10 013 ,

1 5 (1.28)

373

293 10

013 , 1

2000 10

013 , 1

5

5

=

−

Eth = 3,04 + ⎟⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛ +

1 0311 , 0

R

δ

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ +

01 , 0

77 , 0 0311 , 0 77 ,

Eth = 4083 KV/m

Do vậy điện áp tới hạn :

Uth = 4083.1.10-2

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

−

−

02 , 0 25 , 0

10 14 , 3 2 02

, 0 25 , 0

) 01 , 0 2 , 0 (

14 ,

Uth = 159 (KV)

+ Điện áp làm việc tính toán của Lọc bụi tĩnh điện có điện cực phóng dạng gai:

3.8 Công suất tiêu hao

t t

tb bd

P K

I U

η

ϕ

4 , 1

cos

.

(1.32) Trong đó:

P : Công suất tiêu hao cho toàn bộ hệ thống thiết bị (W)

Pt : Công suất động cơ rung lắc điện cực, Bunke, công suất các bộ sấy nóng hộp cách điện

Pt=15,7 kW η: Hệ số sử dụng có ích của thiết bị

η=0,85

Ubđ : Giá trị biên độ của điện áp (KV)

Ubđ = 99 KV

Itb : Giá trị trung bình của dòng quầng sáng (A)

Itb = 356,4 mA = 0,3564 A

Kt = 1,1 – 1,3 = 1,2 Thay số vào ta có :

85 , 0 4 , 1

98 , 0 2 , 1 3564 , 0

3.9 Các thông số kỹ thuật của thiết bị

1 Lưu lượng khí qua thiết bị : Q = 73800 m3/h

2 Hiệu suất thu bụi yêu cầu : η = 99,923%

3 Hiệu suất thu bụi tính toán : η = 99,995%

4 Số trường điện : 03

5 Vận tốc dòng khí trong thiết bị : ω = 0,542 m/s

6 Kích thước làm việc của thiết bị : B x H x L = 4m x 9m x10,5m

7 Kích thước làm việc của một trường: B x H x L1 = 4m x 9m x3,5m

8 Điện cực lắng dạng tấm (tổng số) : nt = 33 tấm ( H x B = 9m x3,45m )

9 Điện cực lắng dạng tấm (một trường): nt = 11 tấm ( H x B = 9m x3,45m )

10 Điện cực phóng (tổng số) : nd = 258 cây ( d= 20mm) – có hàn gai

11 Điện cực phóng (một trường) : nd = 86 cây ( d= 20mm)

12 Tổng cường độ dòng điện : I = 1069,2 mA

13 Cường độ dòng điện một trường : I = 0,3564 A

14 Điện áp làm việc : Ul = 68 ⎟ 72 KV

15 Điện áp thiết kế : U = 110 KV

16 Biến thế chỉnh lưu cao áp loại 44,0 KVA

Trên cơ sở những tính toán về thông số kỹ thuật cần có của một thiết bị lọc bụi tĩnh điện, nhóm đề tài đã xây dựng bộ các bản vẽ thiết kế kỹ thuật phần cơ khí của hệ thống, bao gồm:

i Thiết kế 3 trường cơ, khung vỏ, Hệ thống dẫn bụi vào, ra và hệ thống sấy

ii Thiết kế hệ thống điện cực phóng và điện cực lắng

iii Thiết kế hệ thống khung treo định vị, cách điện

iv Thiết kế hệ thống rung gõ bụi

v Thiết kế hệ thống thu tháo bụi

Chương 4 Thiết kế hệ thống điều khiển của lọc bụi tĩnh điện

4.1 Nguyên lý điều khiển tự động LBTĐ

1 Điều khiển tự động điện áp trường LBTĐ thấp hơn điện áp phóng một giá trị đặt trước: Tự động nâng dần điện áp tới khi xuất hiện phóng điện trong trường rồi khi

đó hạ khẩn cấp điện áp tới giá trị an toàn Quá trình cứ như vậy lặp đi lặp lại.( Aktiubrengen- Nga, hãng Simon- Karvs đã nghiên cứu thiết kế)

2 Điều khiển tự động điện áp theo tần suất phóng tia điện trong LBTĐ (Valter)

3 Điều khiển tự động điện áp bằng cách áp đặt và giữ trên các điện cực 1 điện áp trung bình cực đại.( Loge- Cottrell)

4.2 Tính toán thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cao áp

4.2.1 Tính chọn công suất bộ nguồn chỉnh lưu cao áp

Đối với hệ thống lọc bụi tĩnh điện lưu lượng 1.230 m3/ph để lọc khí thải của các cơ

sở sản xuất xi măng lò quay, khoảng cách giữa các điện cực 400 mm, theo tính toán kinh nghiệm thực tế của các sản phẩm lọc bụi tĩnh điện tương đương của các nước đã nhập và

đang sử dụng ở Việt Nam, nhóm thiết kế chọn loại có điện áp không tải 110 KV, điện áp làm việc danh định 80 KV, dòng điện danh định 400 mA

Hình 11 mô tả sơ đồ khối của bộ nguồn chỉnh lưu cao áp Bộ nguồn này gồm có các khối cơ bản sau:

H11 Sơ đồ mạch chỉnh lưu cao áp của lọc bụi tĩnh điện

Biến áp xung

Bộ điều khiển cao áp

Bộ nguồn

BT Lực L1

mA

kV

Shunt Phân áp Bản cực

K A

X