|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 06/2003
Odpylanie spalin coraz skuteczniejsze - Sprawność 99,99%
|
|
|
Odpylacze elektrostatyczne, zwane inaczej elektrofiltrami, służą do oczyszczania spalin z kotłów energetycznych dużej mocy. Rosnące normy ochrony środowiska stawiają przed konstruktorami tych urządzeń coraz wyższe wymagania. W większości krajów standardem staje się stężenie pyłu w spalinach za elektrofiltrem poniżej 50 mg/m sześc. odpowiadające skuteczności odpylania co najmniej 99,5%.
|
Już obecnie realna stała się dalsza poprawa tych „wyśrubowanych” zdawałoby się wskaźników. W tym właśnie kierunku zmierzają intensywne i kosztowne badania sponsorowane zarówno przez władze państwowe, jak i producentów urządzeń energetycznych. O niektórych osiągnięciach amerykańskich projektantów elektrofiltrów donosił kilkukrotnie miesięcznik Power Engineering.
Z pomocą finansową Departamentu Energetyki prowadzone są przemysłowe próby nowatorskiej technologii hybrydowego odpylania spalin z kotłów opalanych węglem kamiennym. W nowym, kompaktowym układzie połączono dwie doskonale opanowane metody zatrzymywania pyłu: odpylanie elektrostatyczne oraz filtry workowe. Obie technologie wykazują wysoką skuteczność jedynie dla cząstek o wielkości powyżej 2,5 mikrometra. Natomiast system odpylania opatentowany w 1999 r. przez Centrum Badań Środowiska i Energetyki (EERC) osiągnął w czasie prób prototypu niespotykaną dotychczas sprawność 99,99% dla cząstek o wielkości 0,1 do 50 mikrometrów. Według konstruktorów, technologia ta spełni większość obecnych i przyszłych wymagań w zakresie oczyszczania spalin przy niższych nakładach inwestycyjnych i eksploatacyjnych niż tradycyjne odpylacze. Nowy układ składa się z konwencjonalnego elektrofiltru, przy czym między jego elektrody zbiorcze wstawiono filtry workowe. Spaliny kierowane są najpierw do układu elektrod, na których ulega osadzeniu większość pyłu. Membranowe filtry workowe wychwytują cząstki przechodzące między płytami zbiorczymi. Przy impulsowym oczyszczaniu filtrów workowych pył ulega zawróceniu do strefy elektrofiltru, co stanowi istotę nowego rozwiązania. Większość pyłu zostaje osadzona na elektrodach zbiorczych, a nie - jak w tradycyjnych rozwiązaniach filtrów tkaninowych – ponownie w filtrze workowym. Ciągłe powtarzanie tego procesu eliminuje skutki zjawiska porywania pyłu przy strzepywaniu elektrod zbiorczych i dzięki temu zapewnia niezwykle wysoką sprawność oczyszczania spalin.
Dodatkową cenną zaletą nowego rozwiązania jest niezwykle skuteczna eliminacja śladowych, lecz wyjątkowo niebezpiecznych zanieczyszczeń takich jak arszenik, kadm czy ołów. Bardzo obiecujące wyniki osiągnięto także w zakresie usuwania rtęci.
Chociaż filtry workowe i elektrofiltry były już stosowane w jednym ciągu technologicznym od ponad 10 lat, to dopiero teraz zostały zintegrowane w jednym urządzeniu. Nowa technologia zrealizowana w zmodernizowanym elektrofiltrze została w 2002 r. poddana testom w elektrowni Big Stone w Południowej Dakocie.
Elektrofiltry nowej konstrukcji posiadają połowę elementów dotychczasowych odpylaczy elektrostatycznych oraz o 65-75% mniej filtrów workowych niż konwencjonalne filtry tkaninowe. Dzięki temu uzyskuje się nie tylko znaczne zmniejszenie gabarytów układu, lecz także jego kosztów. Nowy system odpylania będzie można wdrażać zarówno w istniejących, jak i wznoszonych instalacjach kotłowych.
Inny sposób podniesienia skuteczności odpylaczy elektrostatycznych wybrali konstruktorzy z amerykańskiej firmy BHA Group Inc. Wynalazek wykorzystuje ukryte rezerwy istniejące w obecnie stosowanym sposobie zasilania elektrycznego układów elektrod. Jak wiadomo między elektrody ulotowe a uziemione elektrody zbiorcze podawane jest wysokie napięcie wyprostowane przez układy tyrystorowe, które tworzą wraz z transformatorami podwyższającymi tzw. zespoły zasilające. Jednak kształt tego napięcia wyraźnie odbiega od idealnego przebiegu stałego: poziom napięcia wykazuje nieustanne oscylacje między dolną i górną wartością, które mogą różnić się od wartości średniej nawet o 40%. Tymczasem maksymalną skuteczność odpylania uzyskuje się przy możliwie wysokiej wartości napięcia ulotu, której osiągnięcie ogranicza wytrzymałość przestrzeni międzyelektrodowej. W rezultacie ciągłe podnoszenie tego napięcia przez regulator parametrów zasilania komory jest przerywane powtarzającymi się przeskokami, po których następuje stopniowe odbudowywanie napięcia ulotu. Autorzy wynalazku przypomnieli znany fakt, że wyrównanie przebiegu napięcia ulotu (tzn. zrównanie wartości szczytowej i minimalnej z wartością średnią) pozwoliłoby wydatnie podnieść skuteczność odpylania obniżając częstość przeskoków. Ideę tę urzeczywistnili za pomocą opracowanego urządzenia o dźwięcznej nazwie JuiceCan (puszka soku). Zainstalowany między zespołem zasilającym i elektrofiltrem (patrz rysunek) JuiceCan jest bardzo szczególnym rodzajem kondensatora, gdyż zawiera spiralny element o znacznej indukcyjności. Stanowi zatem szeregowy obwód złożony z elementu pojemnościowego i indukcyjnego. Każdy z nich ma przypisaną inną rolę do spełnienia. Podczas gdy kondensator zwiększa średnią wartość napięcia podawanego na elektrodę ulotową, cewka ogranicza prądy ulotowe o wysokiej częstotliwości obniżając intensywność przeskoków.
Zastosowana filtracja wysokiego napięcia jest metodą sprawdzoną w wielu układach elektrycznych, m.in. rozrusznikach silników średniego napięcia. Jednak dopiero firma BHA Group Inc. zdecydowała się na użycie tej technologii w systemach zasilania elektrofiltrów.
W przeszłości testowano inne rozwiązania dla poprawy parametrów napięcia ulotu, lecz wykorzystywane w nich dławiki i filtry wygładzające były instalowane szeregowo z elektrodami ulotowymi czyli w torze prądu ulotu, nie zaś równolegle względem elektrod ulotowych.
Firma BHA Group Inc. twierdzi, że dotychczas żaden z jej wyrobów nie spotkał się z tak żywym zainteresowaniem użytkowników. Główną przyczyną jest, jak się wydaje, wyjątkowa prostota i niski koszt rozwiązania; większość nabywców nie kryje zaskoczenia wielkością osiąganych efektów przy tak niskich nakładach. Pierwsze testy na elektrofiltrach różnych typów w USA i Europie przyniosły bardzo korzystne wyniki: przeciętny wzrost średniej wartości napięcia ulotu wyniósł 20.5% a prądu ulotu o 120%, co oczywiście przekłada się na wyższą skuteczność odpylania. Urządzenie w postaci metalowej kadzi przypominającej kondensator energetyczny, waży – zależnie od wykonania - ok. 35 lub 75 kg i może być instalowane w oddzielnej obudowie bądź bezpośrednio w torze prądowym elektrod ulotowych. Łatwość montażu, kompatybilność z wszystkimi typami elektrofiltrów oraz niska cena przy szybkim zwrocie poniesionych wydatków to dalsze zalety tego opracowanego w 2001r. wynalazku.
na podstawie „ESP Enhancements Can Up Performance at Nominal Cost” zamieszczonego w „Power Engineering”
|
|
|
|
