HIện tượng điện cực phóng ppt

15 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 đợc khi kết hợp với điện cực lắng dạng tấm và bị hạn chế bởi nhiệt độ làm việc đến 300 ữ 350 0 C vì khi nhiệt độ cao hơn sẽ xảy ra hiện tợng vặn khung ống. + Hệ thống điện cực phóng treo tự do: Sử dụng đợc cả cho điện cực lắng dạng tấm và dạng ống. Nó có nhợc điểm là lắp ráp phức tạp; có thể xảy ra hiện tợng 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 thớc hình học chính xác để tạo ra sự phóng điện vầng quang mạnh mẽ và đồng đều. Các điện cực phóng thờng có tiết diện nhỏ nhng 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: Đợc làm từ các dây dẫn có tiết diện tròn hoặc các hình thù khác. Các điểm phóng vầng quang không nằm cố định và đợc 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 trớc dòng xác định của vầng quang bằng cách thay đổi bớc tạo gai và chiều cao của nó nên có thể tăng hiệu suất lọc bụi tĩnh điện. Hiện nay điện cực phóng dạng này đợc sử dụng u việt trong các lọc bụi tĩnh điện khô. 16 17 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 đợc treo lệch tâm bằng một cơ cấu cam theo hớng 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 lợng 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 đợc tối thiểu hiện tợng bụi bay theo lần 2. + Rung đập xung: Cũng tơng tự nh hệ búa gõ nhng chuyển động bằng thuỷ lực hay nam châm điện. Hệ thống này có thuận tiện là điều khiển đợc lực đập và khoảng thời gian giữa các lần trong khoảng rộng. Nhng vì sự phức tạp của các cơ cấu xung nên hiện tại cha tìm đợc 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 hớng hoặc không định hớng để rung rũ bụi tích tụ ở các điện cực. Nhng 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 đợc ứng dụng. Hình dáng của hệ thống búa gõ nh trên hình vẽ: 18 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 trờng 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 sơng. Lọc bụi tĩnh điện khô thờng phải sấy bộ cách điện khi khởi động thiết bị hoặc trong một số trờng hợp có yêu cầu. Trờng 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 đợc dùng bộ phận cách điện của lọc bụi khi nhiệt độ của dòng khí nhiễm bụi không vợt quá 250 ữ 350 0 C và nhiệt độ đọng sơng của hơi axit không cao hơn 120 ữ 150 0 C. Thạch anh thờng đợc sử dụng khi nhiệt độ cao hơn 250 ữ 350 0 C. Đặc biệt ống bằng thuỷ tinh - êpoxy cách điện đợc 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 nh hình vẽ dới đây 19 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 hớng và các cơ cấu khác. Các bộ phân phối khí thờng 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 lợng bụi này, tránh bám dính làm ảnh hởng tới dòng khí đi qua. Sự phân bố của dòng khí đi vào lọc bụi tĩnh điện và hệ thống lới, sàng phân phối khít nh các hình dới đây H9. Sự phân bố của dòng khí trong các trờng 20 H10. Hệ thống lới 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 đợc rung gõ và rơi xuống từ các điện cực. Các phễu có độ dốc hợp lýđảm bảo bụi đợc thu xuống đáy phễu. Bụi thu gom ở đáy phễu đợc 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 tợng bết dính, các phễu thu chứa bụi còn đợc 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 trờng lọc bụi tĩnh điện, nhận điện tích và dới tác động của lực điện trờng, 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 cờng độ điện trờng. 21 Các thông số: điện áp trên các điện cực và cờng độ dòng điện của trờng sẽ quyết định tính chất điện trờng 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 hởng 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 hớng thiết kế lọc bụi tĩnh điện nh 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. Chơng 3 tính toán thiết kế kết cấu cơ khí của lọc bụi tĩnh điện 3.1 Các thông số ban đầu Lu lợng khí : 1230 m 3 /phút, hay 20.5 m 3 /s hay 73.800m 3 /giờ Nhiệt độ khí : 100 0 C. Nồng độ bụi vào : 50 g/m 3 . Nồng độ bụi ra 50 mg/Nm 3 . Độ ẩm : 61% Kích thớc hạt bụi bé nhất : 0,1àm. 22 3.2 Hiệu suất tối thiểu cần có của Lọc bụi tĩnh điện %100. V RV B BB = (1.1 ) Trong đó: B V _ Nồng độ bụi vào ở điều kiện tiêu chuẩn ( mg/Nm 3 ) B R _ Nồng độ bụi ra ở điều kiện tiêu chuẩn ( mg/Nm 3 ) 20273 t273 . P P .BB L V ' + + = ( 1 2 ) Trong đó: B = 50 g/m 3 = 0,05 g/m 3 _ Nồng độ bụi vào ở điều kiện vận hành P = 1,013.10 5 N/m 2 _ áp suất khí quyển tiêu chuẩn P L = 101300 2000 = 99.300 N/m 2 _ áp suất trong lọc bụi tĩnh điện t = 100 0 C _ Nhiệt độ dòng khí 93,64 20273 100273 . 300.99 300.101 .50B V = + + = (mg/Nm 3 ) (1.3 ) Hiệu suất cần có của lọc bụi tĩnh điện để đảm bảo yêu cầu nồng độ bụi ra: %923,99 93,64 05,093,64 = = ( 1.4 ) 3.3 Kích thớc cơ bản của thiết bị Ta có: V lv = V s . 1 ( 1.5 ) Trong đó: V lv : thể tích làm việc của thiết bị (m 3 ) V s : năng suất của thiết bị ( m 3 /s ) 5,20 3600 73800 V s == ( m 3 /s ) ( 1.6 ) 1 : Thời gian lu của hạt bụi trong thiết bị (s). 1 = 10,14 ữ 20,28 (s) Chọn = 19s Thay vào công thức (1.5 ) ta có: V lv = 20,5.19 = 389,5 ( m 3 ) ( 1.7 ) Diện tích ngang của thiết bị lọc bụi tĩnh điện: 23 v Q f = ( 1.8 ) Trong đó: Q: lu lợng khói thải ( m 3 /h ) Q = 1230. 60 = 73800 ( m 3 /h ) v : vận tốc dòng khí đi trong thiết bị ( m/s ) Trong khi đó, theo công thức của Deutch : = 1 - va L e . hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện đợc quyết định bởi các kích thớc hữu ích của nó, cụ thể là: v_vận tốc dòng khí ; L_ tổng chiều dài trờng tĩnh điện. Quan hệ giữa hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện và vận tốc dòng khí (m/s) có dạng nh đồ thị sau: Vì vậy để thoả mãn yêu cầu nồng độ khí thải 50 mg/Nm 3 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 đợc trị số sau : 2 m 3,37 55,0.3600 73800 ==f ( 1.9 ) 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 = 1 .v = 19.0,55 = 10,45 m Ta lấy chẵn cho tổng chiều dài của 3 trờng (chiều dài thực tế của thiết bị) L = 10,5 m. Thể tích thực tế của thiết bị : V lv = L x.B x.H = 10,5x9x4,2 = 396,9 ( m 3 ) ( 1.10 ) Vận tốc thực tế của dòng khí : 99 % 98 97 96 95 0.6 1 1.5 2 2.5 v(m/s) 24 B . H V v s = = 2,4.9 5,20 = 0,542 ( m/s ) ( 1.11 ) 3.4 Số lợng các điện cực + Điện cực lắng (dãy tấm): Ta có: 1 2 += y a n t ( 1.12 ) Trong đó: n t : số lợng dãy điện cực lắng trong 1 trờng a : chiều ngang của 1 trờng (khoảng cách giữa hai điện cực lắng ở hai cạnh ngoài cùng của một trờng) a = B - R 2 = 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. 111 200.2 4000 =+= t n ( 1.13 ) Ta chọn n t = 11 dãy điện cực. Vậy số lợng 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 trờng: 3500 mm, đợc ghép bằng nhiều tấm nhỏ có bề rộng : 250 mm. + Điện cực phóng Ta có: () z b nn tf .1= ( 1.14 ) Trong đó: n f : số lợng điện cực phóng trong 1 trờng n t : số lợng điện cực lắng trong 1 trờng b: chiều dài của điện cực lắng cần bố trí điện cực phóng 3000500 3 10500 500 3 L b === ( mm ) ( 1.15 ) z : khoảng cách giữa 2 điện cực phóng theo hớng của chiều dài thiết bị. z = 250 mm [...]... = 120 điện cực 250 ( 1.16 ) 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 x11x10.5 x9 = 2079 m2 ( 1.17 ) 3.6 Cờng độ dòng điện Ta có: I = i.L (1.25) Trong đó: I : cờng độ dòng điện cho qua điện cực dây (A) i : cờng độ dòng điện trên 1m điện cực dây (A/m) Chọn i = 0.33 mA/m L : tổng chiều dài của điện cực dây... 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 Chơng 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 trờng LBTĐ thấp hơn điện áp phóng một giá trị đặt trớc: Tự động nâng dần điện áp tới khi xuất hiện phóng điện trong... cao điện cực dây, h = 9 m L = 360x9 = 3240 (m) Vậy: I = 0.33.3240 = 1069,2 mA Dòng điện của một trờng: I1 = 1069,2 : 3 = 356,4 mA 3.7 Hiệu điện thế tới hạn Điện áp tới hạn : 2. R1 y Ln Uth = Eth.R1 z z (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... khiển điện trờng phải thoả mãn với các yêu cầu sau : Bảo đảm mở máy êm Giới hạn mức điện áp cao và thấp cung cấp cho điện cực Phản ứng nhanh dập tia lửa phóng điện giữa hai điện cực theo tần số phóng điện Ngoài ra theo yêu cầu cụ thể cần phải biến đổi tín hiệu dòng và áp chỉnh lu sang nguồn dòng tiêu chuẩn cho hệ thống điều khiển ngoài Giới hạn dòng cực đại 4.3.3 Tính toán thiết kế bộ điều khiển điện. .. hiện phóng điện trong trờng rồi khi 27 đó hạ khẩn cấp điện áp tới giá trị an toàn Quá trình cứ nh 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... tĩnh điện 28 Bản cực Nguồn điện vào 2 pha 380 V, 50 Hz (với các bộ nguồn công suất thấp ta có thể chọn điện áp vào là điện áp 1 pha 220 V, 50 Hz ) Van điều chỉnh điện áp vào biến thế chỉnh lu cao áp (Thyristor đấu song song ngợc ) Cuộn kháng chặn L1 Biến áp chỉnh lu Bộ chỉnh lu cao áp Điện trở phân áp, Shunt dòng điện để đo lờng và làm tín hiệu phản hồi cho quá trình điều khiển Bộ điều khiển điện trờng... đo lờng chỉ thị dòng điện nguồn cung cấp, chỉ thị dòng điện và điện áp một chiều của bộ nguồn chỉnh lu cùng trạng thái sự cố 4.3.2 Yêu cầu kỹ thuật của một bộ điều khiển điện trờng Bộ điều khiển điện trờng đợc coi là bộ não của hệ thống điều khiển điện trờng Bộ điều khiển điện trờng trong hệ thống Lọc bụi tĩnh điện cung cấp các xung để điều khiển góc mở cho Thyristor phù hợp với điện áp đặt và phụ tải... trờng điện : 03 5 Vận tốc dòng khí trong thiết bị : = 0,542 m/s 6 Kích thớc làm việc của thiết bị : B x H x L = 4m x 9m x10,5m 7 Kích thớc làm việc của một trờng: 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 trờng): 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. .. điện áp tới hạn : 3,14.(0,2 0,01) 2.3,14.10 2 Ln 0,25 0,02 0,25 0,02 Uth = 4083.1.10-2 (1.30) Uth = 159 (KV) + Điện áp làm việc tính toán của Lọc bụi tĩnh điện có điện cực phóng dạng gai: U = Uth x (0,46) (1.31) U = 73 KV 3.8 Công suất tiêu hao P= U bd I tb K t cos + Pt 1,4. (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, ... áp Đối với hệ thống lọc bụi tĩnh điện lu lợng 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 tơng đơng của các nớc 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 . 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 bụi tĩnh điện. Hiện nay điện cực phóng dạng này đợc sử dụng u việt trong các lọc bụi tĩnh điện khô. 16 17 H6. Hệ thống điện cực phóng ghép khung 2.4.3 Hệ thống rung gõ điện cực lắng. 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 đợc khi kết hợp với điện cực lắng