Raporty IChTJ. Seria A nr 5/2002
BADANIA PARAMETRÓW PRACY MAŁOGABARYTOWEGO ELEKTROFILTRU DO USUWANIA AEROZOLI HIGROSKOPIJNYCH SOLI AMONOWYCH Z GAZÓW ODLOTOWYCH
(TESTING OF COMPACT ELECTROSTATIC PRECIPITATOR FOR REMOVAL OF HYGROSCOPIC AMMONIUM SALTS FROM FLUE GASES)
Edward Iller, Dagmara K. Chmielewska, Bogumila Koczy*, Czeslaw Rygula*
*Fabryka Elektrofiltrów ELWO S.A., Pszczyna
Kontrola emisji cząstek submikronowych to jeden z ważniejszych problemów ochrony środowiska naturalnego człowieka. Nowe proponowane rozwiązania technologiczne powinny zapewnić wysoką efektywność usuwania cząstek przy zachowaniu przystępnych kosztów inwestycyjnych i operacyjnych. Wśród wielu nowych technologii oczyszczania gazów technologia jednoczesnego usuwania SO2 i NOx, wykorzystująca energię wiązki elektronów, rozwija się pomyślnie wchodząc do przemysłowego zastosowania. W trakcie przebiegu procesu eliminacji szkodliwych zanieczyszczeń powstaje produkt będący mieszaniną siarczanu i azotanu amonu. Stałe cząstki tego produktu stanowią higroskopijny aerozol o submikronowych rozmiarach. Do ich usuwania z gazów odlotowych stosowano różne techniki filtracyjne: filtr tkaninowy, filtr z warstwą złoża porowatego i elektrofiltr.
W raporcie przedstawiono wyniki badań efektywności usuwania aerozoli soli amonowych w elektrofiltrze o specjalnej konstrukcji, współpracującym z instalacją radiacyjnego oczyszczania gazów odlotowych w elektrociepłowni (EC) "Kawęczyn". Na podstawie przeprowadzonych pomiarów określono wpływ parametrów procesowych na skuteczność pracy elektrofiltru. Maksymalna sprawność usuwania aerozoli z gazów odlotowych wynosiła 99,7%.
Pomiary stężenia zapylenia spalin na wlocie i na wylocie z elektrofiltru wykonywano za pomocą pyłomierzy firmy Sick, odpowiednio optycznym RM-41 i laserowym FW-100. Wielkość strumienia emisji i rozkład rozmiarów cząstek aerozolowych soli amonowych w strumieniu wlotowym, jak i wylotowym z elektrofiltru mierzono uniwersalnym impaktorem kaskadowym Mark III firmy Andersen. Skład chemiczny części rozpuszczalnej produktu wydzielonego w elektrofiltrze określono metodą chromatografii jonowej. Oznaczono również zawartość wilgoci w próbkach i udział części nierozpuszczalnej w wodzie. Analizy potwierdziły śladowe udziały tzw. pierwiastków ciężkich w masie próbek. Sole amonowe wydzielone na wewnętrznych częściach konstrukcji elektrofiltru, na skutek dużej ich higroskopijności łatwo aglomerowały tworząc stałe depozyty, które usuwano za pomocą strzepywaczy młotkowych lub pyłofonu.
Elektrofiltr wyposażony był w elektrody emisyjne (ulotowe) ostrzowe i elektrody osadcze (anody) w kształcie litery SIGMA. Elektrofiltr miał płaskie ogrzewane dno i był wyposażony w przenośnik zgrzebłowy służący do odprowadzania produktu na zewnątrz. Przeprowadzone badania przy określonej charakterystyce prądowo-napięciowej stref elektrofiltru stanowią weryfikację warunków pracy i dane wyjściowe do projektowania elektrofiltrów nowego typu służących do odpylania gazów z cząstek higroskopijnych.
Control emission of submicron particles is one of the most important problem environment protection. New suggested technological solutions should assure high efficiency of particles removal at reasonable investment and operational costs. Among many new technologies for purification of flue gases the process using electron beam for the simultaneous removal of SO2 and NOx is developing successfully and is entering to industrial applications. The product being a mixture of ammonium sulphate and nitrate is formed during the process of pollution reduction. Solid particles of this product are hygroscopic aerosol with submicron size. Various filtration techniques were applied for particle removal from flue gases: a bag filter, a gravel bed filter and an electrostatic precipitator (ESP).
Results of investigations of ammonium aerosol salts removal by electrostatic precipitator of special construction co-operating with irradiation purification of flue gases installation placed in EC “Kawęczyn” area have been presented in the report. Influence of different parameters on the efficiency is discussed as well. Maximum removal efficiency was equal to 99.7%.
Dust concentration measurements in the electrostatic precipitator’s inlet and outlet were performed with application of two dust analysers produced by Sich: optical dust monitor RM-41 and laser dust monitor FW-100. Particulate emission and aerosol particles size distribution in the electro-static precipitator’s inlet and outlet were measured using universal cascade impactor Andersen Mark III. Chemical composition of the soluble part of the by-product collected in electrostatic precipitator was examined with ion chromatography. The insoluble part and water content of the samples was measured as well. Ammonium salts collected on the internal structural components of electrostatic precipitator create sticky deposits, which were removed by hammering and sonic horn application.
Electrostatic precipitator was equipped with blade type emission (discharge) electrodes and S type collecting (anode) electrodes. ESP has heated flat bottom equipped with the scrapper for the by-product dislodge from the unit. Gathered results in connection with definitive current-voltage characteristics of the separate ESP stages are the basic for operating regime revision and new type of EPSs design.