114
Podstawy filtracji i i separacji

Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Podstawy

filtracji

ii

separacji

Page 2: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Wstęp

Page 3: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Całkowita emisja głównych zanieczyszczeń powietrza w Polsce

Wyszczególnienie1995 2000 2005 2008

[Gg] (tys. ton)

SO2 2 376 1 511 1 245 999

NOx wyrażone w NO2 1 120 844 875 831x 2

CO2 377 448 320 738 318 128 323 831

CO 4 547 3 472 2 521 2 674

Pyły 1 308 464 430 421

źródło: Rocznik statystyczny 2010

Page 4: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Całkowita emisja SO2, NOx i pyłów według źródeł zanieczyszczeń

Wyszczególnienie

SO2 NOx ⇒ NO2 pyły

1995 2008 1995 2008 2000 2008

[Gg] [Gg] [%] [Gg] [Gg] [%] [Gg] [Gg] [%]

OGÓŁEM 2 376 999 100,0 1 120 831 100,0 464 421 100,0

Źródła stacjonarne:

energetyka zawodowa 1223 448 44,9 377 226 27,2 64 24 5,7

energetyka przemysłowa 384 192 19,2 111 84 10,1 19 9 2,0

technologie przemysłowe 200 24 2,4 103 48 5,8 72 58 13,8

inne źródła (kotłownie,

domy, rolnictwo itp.)527 333 33,3 115 122 14,7 248 249 59,1

Źródła mobilne 42 2 0,2 414 350 42,2 61 82 19,4

źródło: Rocznik statystyczny 2010

Page 5: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Emisja i redukcja przemysłowych zanieczyszczeń powietrza

Wyszczególnienie 2000 2009

Zakłady szczególnie uciążliwe dla czystości powietrza

w tym wyposażone w urządzenia do redukcji zanieczyszczeń:

pyłowych

gazowych

1 725

1 353

235

1 725

1 204

245

Emisja zanieczyszczeń [tys. ton]:Emisja zanieczyszczeń [tys. ton]:

pyłowych

gazowych (bez CO2)

181

2 083

62

1 591

Zanieczyszczenia zatrzymane w urządzeniach do redukcji

zanieczyszczeń [tys. ton]:

pyłowe

gazowe

17 970

(99,0%)

1 620

(43,7%)

18 093

(99,7%)

2 136

(57,3%)

źródło: Rocznik statystyczny 2010

Page 6: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Skutki zanieczyszczeń powietrza:

• schorzenia układu oddechowego i alergie,

• korozja metali i materiałów budowlanych – kwaśne deszcze,

• powstawanie dziury ozonowej,

• powstawanie efektu cieplarnianego,

• zaburzają procesy fotosyntezy i oddychania,• zaburzają procesy fotosyntezy i oddychania,

• wtórnie skażają wody i glebę,

• zwiększają zawartość niepożądanych związków w wodzie pitnej,

• podnoszą kwasowość wody pitnej co z kolei powoduje

wypłukiwanie z instalacji innych toksycznych związków.

Page 7: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 8: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Charakterystyka węgli wydobywanych w Polsce

Rodzaj węglaWartość opałowa [MJ/kg]

Zawartość popiołu

[%]

Zawartość siarki

[%]

Zawartość wody*

[%]

kamienny 18,4 – 23,5 20 – 27 0,6 – 1,5 5 – 20

Wartość opałowa czystego węgla 33,2 MJ/kg

kamienny 18,4 – 23,5 20 – 27 0,6 – 1,5 5 – 20

brunatny 8 – 3,2 5,8 – 20 0,25 – 0,78 42 – 54

* Wilgotność higroskopijna (pozostająca po wysuszeniu)

Page 9: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Skład chemiczny popiołów z węgli wydobywanych w Polsce

Substancja Średnia zawartość

SiO2 40%

Al2O3 25%

Fe3O3 15%

CaO 7,5%

MgO 1,5%

SO3 11%

Page 10: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Podział urządzeń odpylających:1) Odpylacze działające na zasadzie wykorzystywania zjawiska

bezwładności ziaren pyłu: a) komory osadcze, b) cyklony mokre i suche, c) odpylacze wirnikowe suche i mokre, d) odpylacze labiryntowe suche i mokre.

2) Odpylacze działające na zasadzie filtracji: a) filtry tkaninowe, b) masy filtracyjne.

3) Odpylacze elektrostatyczne: a) suche, b) mokre.

Page 11: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Najprostszym urządzeniem odpylającym wykorzystującym siłę grawitacji jest komora osadcza.

Jej skuteczność zależy od czasu przebywania ziarna pyłu w komorze.

Page 12: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

W cyklonach gaz jest doprowadzony stycznie do powierzchni cylindrycznego zbiornika, wskutek czego w cyklonie powstaje ruch wirowy.

Ziarna pyłu pod wpływem siły odśrodkowej zostają odrzucone na zewnętrzne ścianki i zsuwają się do zbiornika pyłu na dole.

W cyklonach mokrych zwilżana jest zewnętrzna W cyklonach mokrych zwilżana jest zewnętrzna ściana cyklonu, co utrudnia wtórne porywanie wydzielonych ziaren pyłu.

Można również zraszać strumień mokrego gazu, aby zwiększyć masę cząsteczek pyłu, dzięki czemu wzrastają siły bezwładności działającena cząsteczkę pyłu.

Page 13: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Zasada działania filtra tkaninowego

1 – wlot zapylonego powietrza,

2 – wylot odpylonego powietrza,

3 – worki tkaninowe,

4 – zsyp do zbiornika pyłu.

Page 14: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Metody oczyszczania tkanin filtracyjnych

Page 15: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Rodzaj włókienDopuszczalna

temperatura pracy [°C]

Odporność

kwasy zasady

Wełna 100 + –

Bawełna 100 – + +

Poliamid 120 – + +

PCV 100 + + + + +

Teflon 270 + + + + + +

Poliester 170 + + 0

Polipropylen 120 + + + + +

Włókno szklane 450 + 0

Włókna metalowe 500

Page 16: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Skuteczność zatrzymywania mikroelementów w odpylaczach

PierwiastekProcent wydzielania w:

elektrofiltrze filtrze tkaninowym

Arsen 98,43 99,94

Kobalt 99,79 99,95

Chrom 99,80 99,70

Rtęć 60,00 67,14

Mangan 94,23 99,94

Nikiel 96,33 99,83

Selen 97,16 98,52

Uran 99,50 99,93

Wanad 99,91 99,95

Cynk 99,73 99,93

Page 17: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

ELEKTROFILTRY

Page 18: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Zalety elektrofiltrów :

• można budować elektrofiltry o dowolnie wysokiej sprawności

i dla dowolnie dużego przepływu spalin,

• bardzo mały opór hydrauliczny,

• niewielkie zużycie energii elektrycznej (0,05–0,3 kWh/1000m3),• niewielkie zużycie energii elektrycznej (0,05–0,3 kWh/1000m3),

• praca w szerokim zakresie temperatur i ciśnień,

• praca w szerokim zakresie średnicy pyłu oraz koncentracji pyłu

w oczyszczanych gazach,

• pełna automatyzacja procesu oczyszczania.

Page 19: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Wady elektrofiltrów :

• duże wymiary urządzenia,

• wysoka cena urządzenia,

• do konserwacji niezbędny wykwalifikowany personel,

• niska skuteczność dla pyłów wysokorezystywnych • niska skuteczność dla pyłów wysokorezystywnych

(powyżej 200 MΩ cm).

Page 20: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Zastosowanie elektrofiltrów:

• odpylanie spalin z kotłów opalanych pyłem węglowym,

• strącanie pyłu węgla kamiennego i brunatnego w suszarniach

węgla,

• odpylanie gazów odlotowych pieców cementowniczych oraz • odpylanie gazów odlotowych pieców cementowniczych oraz

młynów cementu i kamienia,

• oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa,

• odsmalanie i odoliwianie gazów palnych,

• oczyszczanie gazów w procesie produkcji kwasu siarkowego.

Page 21: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Rys historyczny:

1821 – strącanie dymu w metalowej rurze (M. Hohlfeld),

1884 – odpylanie maszyną elektrostatyczną gazów z huty ołowiu

(Olivier-Lodge),

1908 – budowa elektrofiltru rurowego z zastosowaniem

transformatora z prostownikiem mechanicznym w fabryce transformatora z prostownikiem mechanicznym w fabryce

H2SO4 (F. G. Cottrell),

1912 – budowa elektrofiltru płaskiego z wyraźnym ulotem

(E. Möller),

1931 – odkrycie formuły Deutscha,

1951 – zastosowanie prostowników selenowych,

Page 22: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

1956 – zastosowanie kondycjonowania gazów odlotowych

w cementowniach przy produkcji cementu metodą suchą,

1960 – zastosowanie prostowników krzemowych,

1980 – zastosowanie mikroprocesorów do sterowania pracą

zasilaczy elektrofiltrów,

1982 – pierwszy elektrofiltr z elektrodami zbiorczymi 1982 – pierwszy elektrofiltr z elektrodami zbiorczymi

o powierzchni 100 000m2,

1987 – zastosowanie zasilaczy impulsowych do zasilania

elektrofiltrów (firma FLS),

1990 – pierwsze zasilacze z zastosowaniem wysokiej

częstotliwości (ABB).

Page 23: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Odpylanie – realizowanie różnych procesówfizycznych, dzięki

którym następuje strącenie cząstek pyłu ze strumienia

przepływającego gazu.

Elektrostatyczne odpylanie wyróżnia się wysoką sprawnością

ponieważ energia przekazywana jest bezpośrednio na cząstki

pyłu, nie wpływając na cząsteczki przepływającego gazu.

Page 24: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Zasada działania

Page 25: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ładowanie cząstek pyłu

Page 26: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Początkowe natężenie pola elektrycznego dla wyładowania ulotowego

[ ]10 1 −

+= cmkV

R

BAE

δδ

gdzie:

δTn

b

⋅=δ

δ – gęstość powietrza,

b – ciśnienie atmosferyczne [kPa],

n – stała gazowa; dla suchego powietrza 287,05 [J kg-1 K-1],

T – temperatura powietrza [K],

A, B – współczynniki doświadczalne zależne

od układu elektrod, rodzaju gazu i biegunowości wyładowania,

R – promień krzywizny [cm].

Page 27: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Przykładowe wartości współczynnika A i B dla promieni krzywizny

elektrody ulotowej w granicach 0,37 - 1,16 mm.

ulot dodatniej biegunowości A = 33,7 B = 0,242ulot dodatniej biegunowości A = 33,7 B = 0,242

ulot ujemnej biegunowości A = 31,02 B = 0,308

ulot prądu zmiennego A = 33,7 B = 0,264

Page 28: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Początkowe natężenia pola E0 dla wyładowania ulotowego ujemnej

biegunowości w różnych ośrodkach gazowych.

Promień krzywizny

[mm]

E0 [kV cm-1]

H2 Powietrze CO2H2 Powietrze CO2

0,1 3,40 5,63 5,90

0,075 3,10 4,90 5,26

0,05 2,80 4,20 4,50

0,04 2,50 3,76 4,20

Page 29: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Mechanizmy ładowania cząsteczek:

• elektryzacja w strefie wyładowania ulotowego,

• przez dyfuzję elektronów,

• przeztarciei styk z naładowaną elektrodą napięciową.• przeztarciei styk z naładowaną elektrodą napięciową.

Page 30: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ładowanie w strefie

ulotu ujemnego

Page 31: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Siły działające na elektron w jednostajnym polu elektrycznym,

w pobliżu przewodzącej, naładowanej cząsteczki

Page 32: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Siła wywołana oddziaływaniem zewnętrznego pola

elektrycznego o natężeniu E0

Page 33: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Siła wywołana oddziaływaniem zewnętrznego pola

elektrycznego o natężeniu E0

θεε

εθ τ coser

R2

2

3

r

R21Ee)t,,r(F /t

3

3

21

23

3

00r

+−+= −

E0 – natężenie zewnętrznego pola elektrycznego [V m-1],

R – promień cząsteczki [m],

r – odległość elektronu od środka cząsteczki [m],

ε1 – przenikalność elektryczna cząsteczki [F m-1],

ε2 – przenikalność elektryczna otoczenia cząsteczki [F m-1],

τ – stała czasowa ładowania cząsteczki [s], τ = ε1/σ1,

σ1 – konduktywność cząsteczki [S m-1]

θ – kąt między składową promieniową siły, a osią linii zewnętrznego pola elektrycznego [rad].

Page 34: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Siła przyciągania elektronu do cząsteczki naelektryzowanej

polem elektronu – siła odbicia zwierciadlanego ładunku

Page 35: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Siła przyciągania elektronu do cząsteczki naelektryzowanej

polem elektronu – siła odbicia zwierciadlanego ładunku

)e1()Rr(r

)Rr2(R

4

e)t,r(F /t

2223

223

2

2

reτ

πε−−

−−=

Page 36: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Siła wzajemnego oddziaływania ładunków jednoimiennych

– określona prawem Coulomba

Page 37: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Siła wzajemnego oddziaływania ładunków jednoimiennych

– określona prawem Coulomba

22

cr4

eQ)r(F

πε−=

Page 38: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Wypadkowa siła działająca na elektron w jednostajnym polu

elektrycznym, w pobliżu przewodzącej, naładowanej cząsteczki

22

/t2223

223

2

2/t

3

3

21

23

3

0er4

eQ)e1(

)Rr(r

)Rr2(R

4

ecose

r

R2

2

3

r

R21Ee)t,,r(F

πεπεθ

εεεθ ττ −−

−−+

+−+= −−

Page 39: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Dla cząsteczek dobrze przewodzących (τ ≈ 0)

22

/t2223

223

2

2/t

3

3

21

23

3

0er4

eQ)e1(

)Rr(r

)Rr2(R

4

ecose

r

R2

2

3

r

R21Ee)t,,r(F

πεπεθ

εεεθ ττ −−

−−+

+−+= −−

≈ 0 ≈ 1

22

2223

223

2

2

3

3

0 4)(

)2(

4cos

21),(

r

eQ

Rrr

RrRe

r

REerFe πεπε

θθ −−

−+

+=

Page 40: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Dla cząsteczek słabo przewodzących (τ >> t)

22

/t2223

223

2

2/t

3

3

21

23

3

0er4

eQ)e1(

)Rr(r

)Rr2(R

4

ecose

r

R2

2

3

r

R21Ee)t,,r(F

πεπεθ

εεεθ ττ −−

−−+

+−+= −−

≈ 1 ≈ 0

22

3

3

21

23

3

0 4cos

2

2

321),(

r

eQ

r

R

r

REerFe πε

θεε

εθ −

+−+=

Page 41: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ładowanie cząsteczek w polu wyładowania ulotowego

Proces ładowania cząstki przebiega tak długo, dopóki polewłasne nagromadzonych ładunków nie zrównoważyzewnętrznego pola elektrycznego.

Ładunek, przy którymproces gromadzenia ustaje nosi nazwęładunku granicznego.

Page 42: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Dla cząsteczek dobrze przewodzących (τ ≈ 0)

wartość ładunku zgromadzonego w czasie

)e1(ER12)t(Q /t0

22

τεπ −−=

Ładunek graniczny

02

2gr ER12Q επ=

Page 43: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Dla cząsteczek słabo przewodzących (τ >> t)

wartość ładunku zgromadzonego w czasie

)e1(ER2

12)t(Q /t0

2

21

21 τ

εεεεπ −−

+=

Ładunek graniczny

02

21

21gr ER

212Q

εεεεπ

+=

Page 44: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Porównanie ładunków granicznych dla cząsteczek

o dużej konduktywności

i małej konduktywności

02

2112 ERQgr επ=

02

21

212 2

12 ERQgr εεεεπ

+=

εr1 = (2 - 5) ⇒ Qgr1 > Qgr2

Page 45: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ładowanie

przez dyfuzję elektronów

Page 46: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ilość ładunków zgromadzonych na cząsteczce

wskutek ruchów cieplnych elektronów

+= tTk

eNvR

e

TkRn

B

B

22

21ln

π

R – promień cząsteczki [m],

kB – stała Boltzmana [J K-1],

T – temperatura [°K],

– średnia kwadratowa prędkość jonów w teorii kinetyczno molekularnej [m s-1],

N – koncentracja jonów [m-3],

t – czas [s].

2v

Page 47: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ładunek zgromadzony wskutek dyfuzji

na cząsteczkach o różnych średnicach

R t [s]

[µm] 10-3 10-2 10-1 1 10

Q ⋅10-18 [C]

0,1 0,48 1,12 1,76 2,4 3,04

1 11,2 17,6 24,0 30,4 36,8

10 176,0 241,6 308,8 374,4 440,0

Page 48: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Porównanie ładunków zgromadzonych w polu wyładowania ulotowego i wskutek dyfuzji wg. H. J. Lowe i H. D. Lukasa

Promień

cząsteczki

[µm]

Ładunek zgromadzony wskutek

elektryzacji [·10-18 C]

Ilość ładunków zgromadzonych

wskutek ruchów cieplnych [·10-18 C]

czas ładowania [s] czas ładowania [s]

[µm]0,01 0,1 1 ∞ 0,01 0,1 1 10

0,1 0,11 0,30 0,38 0,40 0,48 1,12 1,76 2,40

1,0 11,5 32,0 39,0 40,0 11,2 17,6 24,0 30,4

10,0 1 152 3 200 3 904 4 000 117 240 304 368

Page 49: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ładowanie

przez tarcie i styk z naładowaną przez tarcie i styk z naładowaną

elektrodą napięciową

Page 50: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Przy zetknięciu dwóch różnych metali występuje przepływ

elektronów między przewodnikami w celu zrównania

poziomówFermiego w obu materiałach. Elektrony z ciała

A o większej pracy wyjścia przechodzą do ciała B o

mniejszej pracy wyjścia. W związku z tym ciało B

uzyskuje względem A potencjał ujemny. Przepływ

elektronów trwa do momentu zrównania się poziomów

Fermiego w obu metalach.

Page 51: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ładunek uzyskany przez styk zależy głównie od:

• składu chemicznego, stanu fizycznego oraz struktury krystalicznej stykających się ciał,

• rodzaju i ilości zanieczyszczeń znajdujących się na powierzchni styku,powierzchni styku,

• wielkości powierzchni styku,

• warunków atmosferycznych,

• tarcia

Page 52: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Przyczyną intensyfikacji elektryzacji materiałów przy ich pocieraniu jest:

• zwiększenie powierzchni styku,

• wzrost ruchliwości nośników ładunku związany ze wzrostem temperatury powierzchni trących o siebie wzrostem temperatury powierzchni trących o siebie materiałów,

• oczyszczanie powierzchni styku poprzez zdzieranie warstw nalotowych

Page 53: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Na cząsteczki pyłu w polu elektrycznymdziałają siły:

F1 – siła ciągu gazu,

F2 – siła ciężkości,

F3 – siła wiatru elektrycznego,

F – siła działania pola na ładunek cząsteczki,F4 – siła działania pola na ładunek cząsteczki,

F5 – siła wywołana polaryzacją cząsteczki,

F6 – siła oporu ośrodka gazowego.

Page 54: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F1 – siła ciągu gazu,

Określona prędkością strumienia gazów.

0,4 – 3 m/s (1,5 – 11 km/h)

Działa wzdłuż kierunku przepływu gazu i stara się wynieść Działa wzdłuż kierunku przepływu gazu i stara się wynieść

cząsteczkę na zewnątrz pola elektrycznego.

Page 55: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F2 – siła ciężkości

R – promień częsteczki,

)(3

40

32 γγπ −= RF

R – promień częsteczki,

γ - ciężar właściwy cząstki,

γ0 - ciężar właściwy ośrodka gazowego.

Ze względu na niewielkie wymiary cząsteczek osiąga niewielkie

wartości.

Page 56: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F3 – siła wiatru elektrycznego

σ - powierzchniowa gęstość ładunków,

2

3 2

επσ==

dS

dFpels

σ - powierzchniowa gęstość ładunków,

ε2 - stała dielektryczna ośrodka gazowego.

Prędkość wiatru 0,5 – 1 m/s.

Powoduje wyrównanie koncentracji jonów – ułatwia

elektrofiltrację. Dociera około 3cm od elektrody osadczej.

Ma znaczenie przy prędkościach gazu poniżej 1 m/s.

Page 57: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F4 – siła działania pola na ładunek cząstki

qg – ładunek graniczny cząstki,

zg EqF =4

qg – ładunek graniczny cząstki,

Ez – natężenie pola w punkcie położenia cząstki.

Poza warstwą ulotu działa w kierunku elektrody zbiorczej.

Podstawowa siła określająca działanie elektrofiltru.

Page 58: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Po podstawieniu wartości ładunku granicznego

2

1

14 )

2

121( REEF zu−

−+=εε

ε1 – stała dielektryczna materiału cząstki,

Eu – natężenie pola w punkcie ładowania cząsteczki,

Ez – natężenie pola w punkcie położenia cząstki.

Page 59: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F5 – siła wywołana polaryzacją cząstki

x – odległość danego punktu pola Ezx w osi prostopadłej do osi

dx

dEERF zx

z2

1

2

235 −

−=εε

x – odległość danego punktu pola Ezx w osi prostopadłej do osi

drutu ulotowego,

ε2 - stała dielektryczna ośrodka gazowego.

Działa na cząstki nie naładowane w polu nierównomiernym,

skierowana w stronę rosnącego natężenia (do drutu ulotowego).

Powoduje obrastanie drutu ulotowego szczególnie w rejonach

o małym natężeniu ulotu.

Page 60: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Wartości sił działających w polu elektrostatycznym na cząstkę o promieniu R = 0,1 mm,

1 – siła wywołana polaryzacją cząsteczki,

2 – siła pola elektrycznego.2 – siła pola elektrycznego.

Page 61: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F6 – siła oporu ośrodka gazowego

δ – gęstość ośrodkagazowego,

µδω 226 2

1RF =

δ – gęstość ośrodkagazowego,

ω – prędkość cząsteczki,

r – średnica cząsteczki,

µ – współczynnik dynamicznej lepkości ośrodka gazowego,

zależny od prędkości cząstek, ich wymiarów, gęstości i lepkości

gazu.

Page 62: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Osadzanie cząstek pyłu

Page 63: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Prędkość osadzania cząstek w polu elektrofiltru

dla cząstek o promieniu R > 2µm

−−+

=s

cmREE

wzu

c πµεε

6

)21

21(1

1

µ – współczynnik dynamicznej lepkości ośrodka gazowego.

dla cząstek o promieniu R≤ 2 µm

sc πµ6

=s

cmREw z

c πµ3

106

Page 64: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Promień cząstki

r [µm]

Prędkość poruszania się cząstki

wc [cm s-1]

Ez = 1,5 kV cm-1 Ez = 3,0 kV cm-1

0,2 1,2 2,5

Prędkość poruszania się cząstek w polu elektrycznym

wyładowania ulotowego

0,2 1,2 2,5

0,5 1,3 3,0

1 1,5 6,0

5 7,5 30,0

10 15,0 60,0

Wyniki dla powietrza (µ = 1,81⋅10-4 g cm-1s-1, t = 20°C)

Page 65: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Na cząsteczki pyłu po zetknięciu z elektrodą osadczą

działają siły:

F1 – siła ciągu gazu,

F2 – siła ciężkości,

F – siła wiatru elektrycznego,F3 – siła wiatru elektrycznego,

F4 – siła działania pola na ładunek cząsteczki,

F5 – siła wywołana polaryzacją cząsteczki,

F6 – siła oporu ośrodka gazowego,

F7 – siła wywołana zwierciadlanym odbiciem ładunku,

F8 – siły pochodzenia mechanicznego.

Page 66: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F7 – siła wywołana zwierciadlanym odbiciem ładunku

2

2

7 d

QF =

Page 67: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F8 – siły pochodzenia mechanicznego

Siły van der Waalsa - Cząsteczka posiadająca chwilowy moment

dipolowy może go wzbudzić w cząsteczce sąsiadującej, wskutek

czegoobiecząsteczkimogą się nawzajemchwilowo przyciągać lubczegoobiecząsteczkimogą się nawzajemchwilowo przyciągać lub

odpychać.

Adhezja - łączenie się ze sobą powierzchniowych warstwciał

fizycznych.

Kohezja - ogólna nazwa zjawiska stawiania oporu przez ciała

fizyczne, poddawane rozdzielaniu na części.

Page 68: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

F4 – siła działania pola na ładunek cząsteczki,

F5 – siła wywołana polaryzacją cząsteczki,

F7 – siła wywołana zwierciadlanym odbiciem ładunku,

F8 ≈ 0

FFFF +−= 754 FFFF +−=

QEF z=4 2

2

7 d

QF =

Działa głównie na duże cząstki

Działa głównie na małe cząstki

Page 69: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Sprawność elektrofiltru

równanie ogólne:

1

21g

g−=η

g1 – koncentracja pyłu w gazie przed elektrofiltrem [g/m3],

g2 – koncentracja pyłu w gazie za elektrofiltrem [g/m3].

1g

Page 70: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

równanie Deutscha:

ne−−=1η

Page 71: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

dla elektrofiltru płaskiego:

w – prędkość osiadania [cm/s],

υη h

Lw

e−=1

w – prędkość osiadania [cm/s],

L – długość pola elektrycznego [cm],

h – odstęp między elektrodą osadczą a ulotowymi [cm],

υ – prędkość gazu [cm/s].

Page 72: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Wpływ pr ędkości gazu na skuteczność odpylania:

Page 73: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 74: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

efekt Magnusa

Page 75: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 76: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 77: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 78: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 79: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 80: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 81: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 82: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 83: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 84: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 85: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 86: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

KONDYCJONOWANIE SPALIN W ELEKTROCIEPŁOWNI KRAKÓW S.A.

W 1992r. spalono 265 074 t węgla o średniej zawartości następujących parametrów:

- popiołu - 25,1% - siarki - 0,77% - wartość opałowa – 20,5 MJ/kg

Kondycjonowanie spalin poprzez wprowadzenie „śladowych” ilości SO3 do spalin przed doprowadzeniem ich do elektrofiltra.

Obniżenie rezystywności z 1,3x1012 do 4,3x1011 Ω·cm.

Page 87: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 88: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Wpływ zawartości wapna i wody na rezystywność pyłu

Page 89: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Aglomerator cząstek INDIGO Technologies

Redukuje emisję cząsteczek o średnicy poniżej 2,5µm

Page 90: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Strzepywacze elektrod zbiorczych i ulotowych

Page 91: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 92: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 93: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Zasilacze

elektrofiltrówelektrofiltrów

Page 94: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 95: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 96: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Impulsowy zasilacz elektrofiltru we współpracy

z zasilaczem napięcia stałego (podkładu)

Page 97: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 98: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 99: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Zespół prostownikowy firmy BELOSz szafą sterowniczą

Page 100: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Zespoły prostownikowe firmy BELOS

prąd wyjściowy śr. 100 – 2000 mA

napięcie wyjściowe 80 – 134 kV

Page 101: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

REGULATOR NAPIĘCIA ELEKTROFILTRU ESP-R7

• kontrola parametrów / alarmowanie,

• wykrywanie i sygnalizacja zwarć,

• wykrywanie uszkodzenia tyrystora,• wykrywanie uszkodzenia tyrystora,

• wykrywanie i przerywanie wyładowań łukowych i iskrowych,

• możliwość zadania maksymalnej częstości przeskoków,

Page 102: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

• możliwość wyboru programów sterowania:

- sterowanie ręczne,

- automatyczna regulacja napięcia zasilania w zależności od

częstotliwości przeskoków,

- sterowanie quasi impulsowe,

- sterowanie quasi impulsowe z podkładem,

- sterowanie energooszczędne z pyłomierzem,

- automatyczne detekcja ulotu wstecznego.

Page 103: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

• pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej komory,

• wykrywanie ulotu wstecznego i ograniczanie prądu elektrofiltru

po wykryciu ulotu wstecznego,

• sterowanie pracą silników strzepywaczy,

• samoczynne próby załączenia zespołu w zadanych odstępach czasu

w przypadku zwarcia długotrwałego.

Page 104: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Częstotliwość 50kHz;

Moc do 120kW (100kV/1200mA;

70kV/1700mA);

Sprawność > 95%

Ciężar < 500kg

SIR (Switched Integrated Rectifier)Zasilacz wysokiej częstotliwości

Page 105: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

IGBT

Page 106: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 107: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie
Page 108: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Sepa ra to r y

e lek t ros ta t ycznee lek t ros ta t yczne

Page 109: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Urządzenia do separacji elektrostatycznej wykorzystują

różnice w parametrach elektrycznych rozdzielanych

cząsteczek, takich jak: przenikalność elektryczna,

konduktywność, lub wielkość zgromadzonego ładunku

Page 110: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Separator bębnowy

Page 111: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Ziarna są ładowane w strefie wyładowania ulotowego.

Następnie spadają na uziemiony bęben. Przywierają do

niego wskutek oddziaływania pola elektrycznego.

Cząsteczki o większej konduktywności ulegają

szybkiemu rozładowaniu i są odpychane od bębna.

Cząsteczki o mniejszej konduktywności pozostają

przyciągnięte do bębna i są z niego usuwane za pomocą

zgarniacza mechanicznego.

Page 112: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Separator bębnowy kaskadowy

Page 113: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Separator dyskowy

Page 114: Podstawy filtracji i separacji - Zakład Wysokich Napięć ...zwnike.iem.pw.edu.pl/zajecia/fis/konspekt.pdf · • oczyszczanie gazów piecowych z hutnictwa, • odsmalanie i odoliwianie

Cząsteczki spadają na wirujący dysk i siłą odśrodkową

wyrzucane są w zjonizowaną wyładowaniemulotowym

przestrzeń, gdzie gromadzą ładunek.

Elektrody o potencjale dodatnimmodyfikują rozkład

pola elektrycznego, tak aby uzyskać maksymalną

skuteczność separowania.