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Précipitateur électrostatique humide
Classification des précipitateurs électrostatiques
Selon les différentes méthodes de nettoyage, on peut les diviser en précipitateurs électrostatiques secs, précipitateurs électrostatiques humides, collecteurs électrostatiques de particules de brouillard et précipitateurs électrostatiques semi-humides.
(1) précipitateur électrostatique sec: la poussière contenue dans les gaz de combustion est capturée à sec, et la poussière déposée sur le panneau de dépoussiérage est nettoyée par vibration mécanique et vibration électromagnétique.
(2) précipitateur électrostatique humidePour la poussière collectée par la perche de dépoussiérage, on utilise un jet d'eau par débordement ou une méthode appropriée pour former une couche de film d'eau sur la surface de la perche, afin que la poussière déposée sur le dépoussiéreur et l'eau s'écoulent ensemble vers la partie inférieure du dépoussiéreur pour être évacuées. Cette méthode de nettoyage est appelée précipitateur électrostatique humide.
(3) désembueur électrostatique à particules de brouillardUtiliser un précipitateur électrostatique pour capturer les gouttelettes telles que le brouillard d'acide sulfurique et le brouillard de goudron, puis les faire s'écouler à l'état liquide après capture et élimination.
(4) Précipitateur électrostatique semi-humide: présentant à la fois des avantages des précipitateurs électrostatiques secs et humides, il existe un précipitateur électrostatique mixte sec-humide, également connu sous le nom de précipitateur électrostatique semi-humide ; Le système structurel est le suivant : les gaz de combustion à haute température sont d'abord évacués à travers deux chambres de dépoussiérage sèches, puis à travers des chambres de dépoussiérage humides vers la cheminée.
Classification des précipitateurs électrostatiques
Le précipitateur électrostatique humide (également appelé dépoussiéreur électrique humide) fonctionne comme suit :
1. Au début du processus, des particules chargées d'électricité statique sont introduites dans le flux d'air du précipitateur électrostatique humide.
2. Le flux d'air passe d'abord par une chambre de pulvérisation d'eau où la pulvérisation capture et humidifie les particules présentes dans l'air.
3. Le spray adsorbe les particules de l'air sur les gouttelettes d'eau, les alourdissant et les faisant couler au fond.
4. Ils sont en contact avec l'eau du réservoir de sédimentation inférieur, étant ainsi complètement séparés du flux d'air.
5. Le champ électrostatique est utilisé pour améliorer l'efficacité du dépoussiérage. Dans un précipitateur électrostatique humide, les particules pulvérisées par un générateur électrostatique dans la chambre de pulvérisation d'eau sont chargées statiquement.
6. Les particules fixées aux gouttelettes d'eau avec des charges électrostatiques sont fixées plus efficacement aux gouttelettes d'eau par des forces électrostatiques et par mouillage des surfaces avec des concentrations considérablement accrues.
7. Les gouttelettes d'eau après traitement électrostatique sont réabsorbées dans le réservoir de sédimentation, et la concentration de particules a été réduite avant que l'air ne passe à travers le dépoussiéreur.
8. L'air purifié est rejeté dans l'environnement, ce qui permet d'éliminer la poussière.
Le principe de fonctionnement d'un précipitateur électrostatique humide repose principalement sur la combinaison de la pulvérisation d'eau et de l'effet électrostatique pour séparer les particules de l'air et purifier efficacement l'air.
Le précipitateur électrostatique humide est un équipement de dépoussiérage secondaire installé après la désulfuration humide. Ce procédé de dépoussiérage innovant permet de traiter les poussières et microparticules à l'état de traces, notamment les PM2,5, les aérosols, les odeurs, les brouillards acides, les gouttelettes d'eau et autres substances nocives présentes dans les gaz humides. Il constitue ainsi un équipement idéal pour lutter contre la pollution atmosphérique par les poussières.
Un dépoussiéreur électrostatique humide se compose principalement d'une entrée et d'une sortie de fumée, d'un corps de dépoussiéreur, d'une plaque déflectrice, d'une grille de redressement, d'une plaque de dépoussiérage anodique, d'une ligne cathodique, d'un caisson d'isolation, d'un système de rinçage, d'une alimentation électrique et d'un système de contrôle. Il existe deux types principaux : à plaques et tubulaires. Le dépoussiéreur à plaques présente une surface de dépoussiérage très plane, une bonne formation du film d'eau, et la ligne corona est répartie entre les plaques. Son corps est similaire à celui d'un dépoussiéreur électrostatique sec et peut traiter les fumées en mouvement rectiligne ou oblique. Le dépoussiéreur tubulaire est généralement constitué de tubes métalliques circulaires ou polygonaux parallèles, et la ligne corona est répartie au centre. Il ne peut traiter que les fumées en mouvement rectiligne. Les composants externes du dépoussiéreur électrostatique humide sont en acier au carbone ordinaire, et sa surface intérieure est revêtue pour la protéger de la corrosion. Lors de l'installation, il convient d'être vigilant quant à l'état de la surface intérieure, notamment au niveau des points de soudure et des joints des composants.
Le précipitateur électrostatique humide présente deux principales configurations : la première utilise des matériaux conducteurs résistants à la corrosion comme dépoussiéreur, la seconde un film d'eau conducteur formé par pulvérisation ou débordement d'eau, avec des matériaux non métalliques non conducteurs comme dépoussiéreur. On distingue également, selon le sens d'écoulement des gaz résiduaires, les précipitateurs à flux transversal et à flux vertical. Le modèle à flux transversal est généralement constitué de plaques, le flux de gaz étant horizontal. Sa structure est similaire à celle d'un précipitateur électrostatique sec ; le modèle à flux vertical est généralement tubulaire, le flux de gaz étant vertical.
Les dépoussiéreurs électrostatiques humides se divisent en deux catégories : à flux transversal et à flux vertical. À section de ventilation égale, l’efficacité de dépoussiérage d’un dépoussiéreur à flux vertical est deux fois supérieure à celle d’un dépoussiéreur à flux transversal.
Composition du précipitateur électrostatique humide
Le précipitateur électrostatique humide (WESP) se compose principalement d'un corps, d'un système cathodique, d'un système anodique, d'un système de rinçage par atomisation, d'un système de traitement de l'eau, d'un système de commande électrique, etc. (voir figure). Le corps du WESP est fondamentalement identique à celui d'un précipitateur électrostatique sec, et comprend une tubulure d'entrée, une tubulure de sortie, une enveloppe, une électrode et un châssis de décharge, un isolateur collecteur, une buse d'atomisation et une canalisation.
(1) Système de cathodeLe système cathodique se compose d'une poutre porte-cathode, d'une ligne cathodique, d'un lest et d'un châssis inférieur. L'extrémité supérieure de la ligne cathodique est fixée à la poutre porte-cathode, tandis que son extrémité inférieure est reliée à la ligne et au lest. Le choix du fil cathodique repose sur les critères suivants : durabilité, faible tension corona, forte décharge, densité de courant corona élevée, bonne rigidité, résistance à la rupture et forte résistance à la corrosion par les ions chlorure (par exemple, les alliages plomb-antimoine). La ligne en dents de scie est généralement utilisée comme électrode de décharge pour répondre aux exigences de charge en poussières fines. Paramètres de sélection des différentes lignes cathodiques.
(2) Système d'anodeLe système d'anode utilise une structure spéciale de plaque (tube) anodique pour répondre aux exigences de fonctionnement de la pulvérisation et du lavage par atomisation. Pour les précipitateurs électrostatiques humides verticaux, la plupart des systèmes d'anode actuels utilisent des faisceaux de tubes hexagonaux conducteurs et ignifugés en plastique renforcé de fibres de verre (PRFV), disposés comme pôles de dépoussiérage. L'électrode en nid d'abeille est composée de tubes hexagonaux en PRFV, de diamètre intérieur tangent de 350 mm ou 360 mm, d'une épaisseur de paroi de 3 mm et d'une longueur de 6 000 mm, et est suspendue à la poutre de support du faisceau de tubes.
(3)Système d'atomisation et de lavageLe système d'atomisation et de lavage est généralement installé dans la partie supérieure du précipitateur électrostatique humide. Les gouttelettes d'eau d'atomisation pénètrent dans la zone de travail du précipitateur avec les gaz de combustion et, sous l'effet du champ électrique, sont attirées par l'électrode de dépoussiérage, où elles forment un film d'eau. Sous l'effet de la gravité, les gouttelettes sont entraînées vers le réservoir de récupération d'eau ou la tour de désulfuration. Ces gouttelettes ont un impact important sur l'efficacité du dépoussiérage par précipitateur électrostatique.
1. Les gouttelettes de brouillard permettent de maintenir l'électrode de décharge propre, assurant ainsi une forte couronne : les gouttelettes de brouillard frappent le pôle collecteur de poussière pour former en continu un film d'eau mince et uniforme, empêchant le « vol secondaire » des poussières à faible résistance spécifique, contrôlant les poussières à haute résistance spécifique pour éviter le phénomène « anti-couronne », empêchant la forte viscosité des poussières d'adhérer à l'électrode, et conviennent à la collecte des poussières inflammables et explosives.
2. La gouttelette est directement pulvérisée sur l'électrode de décharge et la zone corona, l'électrode de décharge faisant également office d'atomiseur. Une même alimentation permet de réaliser la décharge corona, l'atomisation de l'eau, la production de brouillard d'eau et la charge de particules de poussière, combinant ainsi l'électricité statique et la production de brouillard d'eau.
3. Les gouttelettes sont directement pulvérisées sur l'électrode de décharge, et la charge est élevée, ce qui peut grandement améliorer l'efficacité d'élimination de la poussière par rapport à la plaque d'interception par collision et d'absorption de l'eau atomisée dans le champ électrique.
4. Pulvérisez les gouttelettes sur l'électrode de décharge et la zone corona pour atomiser davantage le brouillard d'eau. Il n'y a pas de contact direct entre l'électricité statique et le dispositif de pulvérisation, et aucun problème d'isolation.
5. L'électrode à bavure génère un champ électrostatique puissant et présente une bonne capacité de décharge corona. La synergie entre l'électrostatique et les gouttelettes de brouillard lui confère une grande efficacité de dépoussiérage.
6. Les gouttelettes forment un écoulement d'eau sur la perche de collecte de poussière, de sorte que la perche (tuyau) de collecte de poussière soit toujours propre, éliminant le dispositif de vibration et évitant la pollution secondaire causée par l'élimination de la poussière sèche due au nettoyage par vibration.
(4) Système de traitement de l'eau : Le système de traitement des eaux comprend un réservoir d'eau en circulation, une pompe de circulation, un réservoir d'eaux de drainage, une pompe d'eaux de drainage, un réservoir de stockage d'alcali, une pompe doseuse d'alcali, un réservoir d'eau industrielle, une pompe à eau industrielle et les canalisations correspondantes. Après pulvérisation et poudrage, le liquide recueilli est d'abord collecté dans le réservoir de drainage, puis additionné d'une solution de NaOH pour ajuster le pH, avant d'être rejeté dans le système de désulfuration comme eau d'appoint. L'eau restante est évacuée vers le réservoir de circulation via le réservoir de drainage. L'eau de circulation du réservoir est ajustée à un pH de 8 à 10 par ajout d'eau industrielle et de soude caustique ; elle sert ensuite d'eau de circulation pour le précipitateur électrostatique humide et est renvoyée à la buse d'atomisation. Les pertes d'eau par rejet externe sont compensées par l'eau industrielle.
(5) système de commande électriqueLe système de commande électrique du précipitateur électrostatique humide WESP se compose de deux parties : un système de commande basse tension et un système de commande haute tension. La charge électrique comprend principalement le corps du précipitateur WESP, le dispositif de chauffage de l'enceinte isolée, la pompe à eau, etc. Le système de commande basse tension assure la distribution de l'énergie du dispositif de chauffage de l'enceinte isolée. Équipé d'un automate programmable (PLC), il permet l'automatisation de ce dispositif afin de maintenir la température de l'enceinte isolée entre 100 et 120 °C. Le système de commande haute tension comprend principalement une armoire de commande haute tension et un générateur haute tension. Il alimente le dispositif d'électrodes corona pour créer un champ corona et assurer une purification poussée des gaz de combustion.
En résumé, les composants du précipitateur électrostatique humide sont complexes et variés, et chacun joue un rôle important. L'unité de précipitation électrostatique, le système de circulation d'eau, le système de ventilation et le système de contrôle fonctionnent de concert pour assurer l'élimination des poussières et la purification de l'air. Cette synergie fait du précipitateur électrostatique humide un équipement de contrôle de la pollution atmosphérique efficace et fiable.
Principe de fonctionnement d'un précipitateur électrostatique
Le principe de fonctionnement d'un dépoussiéreur électrostatique repose sur l'ionisation des gaz de combustion par un champ électrique à haute tension. Les poussières chargées électriquement présentes dans le flux d'air sont ainsi séparées de ce dernier sous l'action de ce champ. L'électrode négative, constituée d'un fil métallique de section variable, est appelée électrode de décharge. L'électrode positive, composée de plaques métalliques de formes géométriques diverses, est appelée électrode de collecte des poussières. Les performances du dépoussiéreur électrostatique dépendent de trois facteurs : les propriétés des poussières, la structure de l'équipement et la vitesse des gaz de combustion. La résistivité des poussières, indicateur de leur conductivité électrique, influe directement sur l'efficacité du dépoussiérage. Une résistivité trop faible empêche les particules de poussière d'adhérer à l'électrode de collecte et les entraîne dans le flux d'air. À l'inverse, une résistivité trop élevée rend difficile la libération de la charge des particules atteignant l'électrode de collecte, et le gradient de tension entre les couches de poussières provoque des claquages et des décharges localisés. Ces conditions entraînent une diminution de l'efficacité du dépoussiérage.
L'alimentation électrique d'un dépoussiéreur électrostatique comprend un boîtier de commande, un transformateur élévateur et un redresseur. La tension de sortie de cette alimentation influe fortement sur l'efficacité du dépoussiérage. Par conséquent, la tension de fonctionnement du dépoussiéreur électrostatique doit être maintenue entre 40 et 75 kV, voire 100 kV.
Comparé à d'autres équipements de dépoussiérage, le précipitateur électrostatique présente une consommation d'énergie réduite et une efficacité de dépoussiérage élevée. Il est adapté au traitement des particules de 0,01 à 50 µm présentes dans les gaz de combustion et peut être utilisé dans des environnements à haute température et haute pression. L'expérience montre que plus le volume de gaz traité est important, plus les coûts d'investissement et d'exploitation du précipitateur électrostatique sont avantageux.
Facteurs affectant les performances d'un précipitateur électrostatique
Les performances d'un dépoussiéreur électrostatique sont influencées par trois facteurs : les propriétés des poussières, la structure de l'équipement et la vitesse des gaz de combustion. La résistivité des poussières, indicateur de leur conductivité électrique, influe directement sur l'efficacité du dépoussiérage. Une résistivité trop faible empêche les particules de poussière d'adhérer à l'électrode collectrice et les entraîne dans le flux d'air. À l'inverse, une résistivité trop élevée rend difficile la dissipation de la charge des particules atteignant l'électrode collectrice, et le gradient de potentiel entre les couches de poussière provoque des décharges et des claquages locaux. Ces conditions entraînent une baisse de l'efficacité du dépoussiérage. Le dépoussiéreur électrostatique est adapté au traitement des gaz présentant une concentration de poussières relativement faible ; pour les gaz à forte concentration de poussières, d'autres équipements de dépoussiérage doivent être envisagés.
1. Condensation : Si la condensation est induite par la modification des propriétés thermodynamiques du flux gazeux, les particules peuvent servir de germes de condensation. Les particules ainsi recouvertes de liquide sont plus facilement piégées par le mécanisme de piégeage décrit précédemment. La condensation est généralement obtenue en condensant la vapeur d'eau à basse pression vers une pression plus élevée, en injectant de la vapeur d'eau dans le flux saturé, ou/et en refroidissant directement ce dernier.
2. Obstruction : Si une petite particule se déplace autour d’un obstacle dans le fluide, elle peut entrer en contact avec celui-ci en raison de sa taille relativement importante. Ce phénomène s’observe également lors de l’interaction entre les particules de poussière et les gouttelettes.
3. Impact inertiel : Si les particules sont entraînées par le flux de gaz, lorsque ce dernier rencontre un obstacle, l’inertie provoque la rupture du flux par les particules, certaines heurtant l’obstacle. La probabilité d’un tel événement dépend de plusieurs variables, notamment de l’inertie des particules et de la taille de l’obstacle (dans le cas des précipitateurs humides, l’obstacle est une gouttelette). Dans un dépoussiéreur, l’impact inertiel se produit entre les particules de poussière et des gouttelettes relativement grosses.
4. Charge électrostatique : Lorsque des charges électrostatiques différentes existent entre les particules et les gouttelettes, leur agglomération est facilitée. Le laveur électrostatique exploite ce mécanisme pour renforcer l’attraction des poussières et des gouttelettes d’eau et ainsi améliorer l’efficacité du dépoussiérage.
5. Diffusion : Les particules fines, dont la taille aérodynamique est inférieure à 0,3 µm (densité relative de 1), sont importantes pour la capture par diffusion. En effet, leur faible masse limite les risques d'impact inertiel et leur petite taille physique les empêche d'être facilement bloquées. Le processus par lequel ces particules se déplacent des zones de forte concentration vers les zones de faible concentration est appelé diffusion. La diffusion est importante en raison de l'activité brownienne, c'est-à-dire le mouvement aléatoire des particules lorsqu'elles entrent en collision avec les molécules de gaz et les autres particules environnantes. Lorsque ces particules sont piégées dans une gouttelette, la concentration de particules à proximité de celle-ci diminue, et d'autres particules se déplacent à nouveau des zones de forte concentration vers les zones de faible concentration proches de la gouttelette.
Maintenance quotidienne du précipitateur électrostatique
1. Surveillez rigoureusement la tension primaire, le courant primaire, la tension secondaire et le courant secondaire du dispositif d'alimentation. Effectuez un relevé toutes les heures.
2. Surveiller l'élévation de température du redresseur au silicium haute tension ; la température de l'huile ne doit pas dépasser 80 °C, aucun bruit anormal ni aucun phénomène de décharge anormal ne doit être constaté dans le réseau de sortie haute tension.
3. Chaque incubateur et chaque réchauffeur de trémie à cendres fonctionnent normalement.
4. Les dispositifs de commande de l'armoire électrique fonctionnent normalement.
5. Le fonctionnement du système d'évacuation des cendres doit être compris toutes les heures.
6. Vérifiez régulièrement le taux d'étincelles dans la plage spécifiée ; s'il ne répond pas aux exigences, il convient de l'ajuster à temps afin que le dépoussiéreur fonctionne correctement.
7. Lorsque le dépoussiéreur et les équipements auxiliaires tombent en panne ou fonctionnent mal pendant le fonctionnement normal, l'opérateur doit immédiatement se rendre sur place pour confirmer le point de défaillance, analyser la cause et contacter le service de réparation après avoir reçu la notification d'alarme.
8. Chaque équipe doit effectuer une inspection complète de l'équipement du précipitateur électrostatique, effectuer un bon travail de nettoyage dans la zone de responsabilité du poste, consigner en détail les situations anormales et les défauts d'équipement survenus pendant le fonctionnement de l'équipe et effectuer un bon passage de relais.
9. Le moteur, le réducteur, le roulement et toutes les pièces mobiles externes doivent être vérifiés deux fois par poste, chaque point de lubrification doit être vérifié régulièrement et la lubrification doit être augmentée si nécessaire avec de l'huile ou de la graisse lubrifiante.
10. Vérifiez si le silicone utilisé pour le séchage est décoloré et remplacez-le dès qu'il l'est.
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