Электроочистка газа от пыли и смолы Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

< ИНСТИТУТА имени С. М. Кирова

Том 126

1964

ЭЛЕКТРООЧИСТКА ГАЗА ОТ ПЫЛИ И СМОЛЫ

С. И. СМОЛЬЯНИНОВ, К. К. СТРАМКОВСКАЯ, А. П. СМИРНОВ, Н. Ф. ОЛИЦКИЙ, е., А. КВАШНИН

(Представлена научным семинаром секции органической химии)

Наиболее современным способом тонкой очистки газа от смолы и пыли следует считать способ электростатический. Важнейшим преимуществом электроочистки газов по сравнению с другими методами являются: простота конструкции, легкость обслуживания, малый расход электроэнергии, возможность полной автоматизации процесса, высокая степень очистки газа (90—99%), самая низкая из всех известных методов себестоимость очистки [1, 2, 3, 4]. Однако этот способ еще недостаточно используется в практике очистки небольших количеств газа, может быть вследствие отсутствия простых конструкций электрофильтров.

При местном газоснабжении водяным газом электроламповых заводов, не имеющих установок для тонкой очистки газа от смолы и пыли, присутствие последних вызывает определенные трусости в работе автоматических линий.

При сжигании водяного газа в горелках автоматов (с отверстием — 0,8—1,8 мм) происходит закоксовывание горелок. Так, например, горелки автоматов сборочной линии одного электролампового завода приходится чистить 2 раза в смену. Автомат при этом простаивает от 0,5 до 1,5 часов. А колбообразвые автоматы стекольного цеха простаивают в сутки до 0,5 часа.

Очистка водяного газа от смолы становится важнейшей необходимостью и в первую очередь для автоматов наиболее чувствительных к засорению.

Целью настоящей работы являлось:

1) определение параметров для проектирования и

2) проектирование установки электрической очистки водяного газа для обслуживания ножечных автоматов сборочных линий.

В качестве необходимых параметров нужно было определить;

1) расход газа, его состав, содержание в нем пыли и смолы;

2) определить некоторые характеристики смолы;

3) определить оптимальные параметры электрической очистки водяного газа от смолы и пыли.

Общий расход газа для всех автоматов сборочной линии в пересчете на нормальные условия составили 39 нм^/час.

Результаты анализа состава водяного газа, проведенного на прибо--ре ВТИ-2, приведены в табл. 1.

В газе содержится: смола в количестве 200 г/нм2, (определена но .методу Фельда); влага — 10,4 г/нмг (определялась* по абсолютному ве~

Таблица 1

СО, 0-2 СО Н, СН4 N.

5,5 | 0,4 35,6 35,5 2,44 2,76

совому методу); сероводород — 2,5 г/нм3 (определен методом осаждения) [5].

Характеристика смолы

Были сделаны некоторые анализы смолы, необходимые для проектирования. Данные анализа приведены в табл. 2.

С целью снятия других параметров для проектирования были проведены эксперименты на лабораторной модели электрофильтра, представляющей собой стеклянную трубку с диаметром 20 мм, длиной 0,5 м.

Таблица 2

Показатели Единица измерения Значение

Температура затвердевания °С 44

Смола течет при температуре °С 50-60

Содержание механических примесей % 3,8

Удельный вес г/см3 1,04

Диэлектрическая проницаемость 5

I

Коронирующим электродом являлась нихромовая проволока диаметром служила стеклянная трубка с посеребренной внутренней поверхностью.

По полученным данным представилась возможность наметить оптимальный режим работы электрофильтра. Так, при напряжении на коронирующем электроде 4000 в ¡и скорости движения газа в электрофильтре, равной 0,83 м/сек, осуществляется степень очистки 99%. При повышении скорости движения газа степень очистки падает, достигает 50% при скорости 2,05 м/сек. Повышением напряжения на коронирующем электроде до 5200 в возможно получить большую степень очистки, равную 97% при значительной скорости движения газа, 1,3 м/сек.

Исходя из найденных оптимальных параметров нами спроектирован электрофильтр на производительность 50 нм3/час.

Конструкция электрофильтра (рис. 1)

Электрофильтр состоит из трех основных частей: поддона, крышки и труб, внутри которых строго по центру расположены коронирующие электроды из нихромовой проволоки с диаметром 0,6 мм. С помощью крючков, шайб и пружин коронирующие электроды крепятся на корони-рующих рамах, которые изолированы от верхней и нижней трубных решеток фарфоровыми изоляторами.

Рис. 1. Электрофильтр: / — верхняя крышка, 2 — проходной изолятор, 3—верхняя коронирующая рама, 4 — изолятор, 5 — штуцер выхода газа, 6 —штуцер ввода пара, 7 — осадительная труба, 8 — нижняя коронирующая рама, 9 — коронирующий электрод, 10 — поддон, • 11 — штуцер ввода газа, штуцер вывода смолы и кон-

денсата.

Газ в электрофильтр поступает снизу, проходит в трубах, выходит и затем идет к автоматам, пройдя каплеуловитель. При подаче на коро. нирующие электроды постоянного тока высокого напряжения между хоронирующими электродами и трубами, (осадительные электроды) происходит ионизация газа и зарядка частиц, содержащихся в газе, которые под действием электрического поля движутся к электродам, где отдают свой заряд и оседают. Смола затем стекает с э.лектродов и периодически удаляется.

Для питания электрофильтра применена схема однополупериодного выпрямления тока как более эффективная и экономически выгодная (рис. 2).

Рис. 2. Электрическая схема электрофильтра: ПР — предохранитель, БД — блок-контакты, К — контракты, РТ — реле тока, РН — реле напряжения, РП — промежуточное реле, ЗВ — звонок, ЛК — контрольная красная лампа, ЛО — бесцветная лампа, ЛЗ — зеленая лампа, РЗ — разрядник, ТН — трансформатор накала, ТР — тепловой элемент.

Вольтамперные характеристики

Перед пуском и во время испытания электрофильтра были сняты 'вольтамперные характеристики на азоте, водяном газе и вольтамперная характеристика на водяном газе при различных диаметрах коронирую-щих электродов. Данные приведены в табл. 3.

Как видно вольтамперные характеристики электрофильтра на различных газах отличаются. Зависимость вольтамперной характеристики от состава газа объясняется различными подвижностями ионов для газов. Так, например, для воздуха, насыщенного водяными парами, при

Таблица 3

Напряжение на электрофильтре, кв Ток электрофильтра

водяной газ азот воздух

3,0 0,5 0,5 0,5

3,3 0,7 1.0 0,5

3,6 1,0 1,5 1,0

3,9 1,0 2.0 1,0

4,2 1.0 3,5 1,1

4,5 1,0 5,0 1.1

4,8 1,0 5,5 2,0

5,1 1.2 6,5 2,5

5,4 1,5 9,0 2,5

5,7 1,7 10,0 3,0

6,0 2,0 12,0 4,0

6,3 2,5 14,0 5,0

6,6 3,5 16,0 5,2

6,9 . 5,0 19,0 6,0

7,2 8,0 20,0 7,0

7,5 10,0 22,0 ' 8,5

7,8 14,0 21,0 9,5

8,1 17,5 25,0 12,0

8,4 19,5 пробой 14,0

8,7 22,0 17,0

9,0 пробой 19,0

26°С с подвижностью ионов равна К— 1,58 см2 в сек, для азота — К — 1,84 см2 в сек, для водорода К—8,13 см2 в сек. Вот почему при одних и тех же значениях разности потенциалов на электродах электрофильтра сила тока в электрофильтре отличается друг от друга в зависимости от состава газа. На величину тока даже в случае одного и того же состава газа влияет и диаметр коронирующего электрода. Сила тока в электрофильтре определяется следующей формулой:

1_2КУр-Укр-Уу ^

П2 1

Ур и Укр — рабочее и критическое коронное напряжение в электрофильтре, в кв\

и К2 —радиусы осадительного и коронирующего электродов, в см;

К ~ подвижность ионов с см2 в сек. Так, например, при равенстве комплекса (Ур— Укр) • Vр одного диаметра коронирующего электрода комплексу (V р—Укр )'УР другого диаметра коронирующего электрода при одной и той же подвижности

ионов газа сила тока будет определяться только лишь в отношении-.

Несомненно, что сила тока будет выше в том случае, когда больше диаметр коронирующего электрода.

Применение электрофильтра дает следующий эффект. 1. Отпадает необходимость в обслуживании автоматов сборочной линии газопроводчиками.

Возможно сократить время подготовки автоматов сборочной линии. 3. Сокращаются потери от брака на 13,5%. На одной из сборочных линий потери от брака составляют 8,4%, 1из них на плохой газ падает 1,135% по следующим видам брака (табл. 4).

Таблица 4

с

к Вид брака % от валового

2 выпуска

1 Треск лопаток 0,48

2 Отвал штенгеля 0,48

3 Непрогретые ножки 0,01

4 Непродутые ножки 0,005

5 Неотпаянные ножки 0,16

Итого ... 1,135

При эксплуатации электрофильтра была определена степень очистки (данные приведены в табл. 5).

Таблица 5

№ опыта Продолжительность работы электрофильтра после очередной чистки, дни Производительность электрофильтра по газу, нм31час Напряжение на электродах электрофильтра, кв Сила тока в электрофильтре, 1 ма Содержание смолы в газе

до эл. фильт., г\нм3 после эл. фильт., г\нм3 % очистки

1 2 13 45 68,5 68,5 4,8 6,0 8 12 0,0740 0,0690 0,0060 0,0067 92,0 90,5

Кроме того, при этом были определены вольтамперные характеристики (табл. 6).

Как видно из табл. 5, достаточно высокая степень очистки газа достигается даже при производительности, превышающей проектную, и при значительном времени пробега без чистки (45 дней).

Выводы

1. Исследована злектроочистка газа от смолы и пыли на одном из электроламповых заводов.

2. Сконструирован электрофильтр небольшой производительности, отличающийся простотой изготовления, включая электрическую часть.

3. Использование тонкой очистки водяного газа от смолы и пыли в автоматических линиях дает возможность сократить простои автоматов 'и снизить брак.

Т а б л и'ц а б

Напряжение на электрофильтре, кв Ток электрофильтра, ма

через один день после чистки через 13 дней после чистки через 45 дней после чистки

3,0 1,0 2,0 2,7

3,3 1,7 2,6 4,0

3,6 2,4 3,2 5,0

3,9 3,0 4,1 6,5

4,2 4,0 5,3 8,2

4,5 6,0 7,1 11,0

4,8 6,9 8,0 12,6

5,1 7,0 8,5 13,5

5,4 8,0 9,3 14,0

5,7 9,5 11,3 16,0

• 6,0 11,0 12,2 18,0

6,3 12,4 13,6 19,5

6,6 14,0 15,0 21,3

6,9 16,0 17,0 22,8

7,2 19,0 19,0 пробой

7,5 21,0 20,0

7,8 23,0 пробой

8,1 пробой я

ЛИТЕРАТУРА

1. Очистка промышленных газов. Госхимиздат, 1947.

2. Г. М. Гордон и И. А. Пейса хо в. Пылеулавливание и очистка газов.

Металлургиздат, 1955.

4. Б Л Шнеерсон. Электрофильтры. Госэнергоиздат, 1950.

5. Л. Д. Г л у з м а н, И. И. Эдельман. Контроль коксохимического производства. 1951.

7. Заказ 2482.