Đồ án Thiết kế hệ điều khiển lọc bụi tĩnh điện

Chương I Tổng quan về CôNG NGHệ LọC BụI TĩNH ĐIệN 1.1. Giới thiệu chung về công nghệ lọc bụi tĩnh điện. Hiện nay, ở Việt Nam và tất cả các quốc gia khác trên thế giới vấn đề lọc bụi và làm sạch không khí và môi trường sống của con người đang là một vấn đề quan tâm hàng đầu, trong đó vấn đề lọc bụi từ các nhà máy công nghiệp được đặt lên cao nhất. Hàng thế kỷ nay con người vẫn đang cố gắng tìm ra các biện pháp nhằm cải tiến chất lượng của các thiết bị lọc bụi để chúng đạt được hiệu suất cao nhất có thể đảm bảo lượng khí thải ra môi trường là “ sạch ”. ở Việt Nam tại những vùng tập trung nhiều công nghiệp tình trạng khói bụi, khí độc hại thải ra môi trường gây ô nhiễm là rất đáng lo ngại. Do đó việc trang bị các hệ thống xử lý bụi cho các nhà máy xí nghiệp là thực sự cần thiết và có vai trò ngày càng quan trọng. Bám sát tình hình thực tế đó, cùng với chuyên ngành học của mình, đồ án này em đã lựa chọn và trình bầy một phương án thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện với mạch điều khiển thực hiện hoàn toàn bằng tự động. Phương án này có những ưu điểm chính nổi bật sau: Tiết kiệm chi phí sản xuất Độ tin cậy cao Hiệu suet lọc bụi cao Dễ dàng chỉnh định và thay thế Có thể phù hợp để lọc các loại bụi kích thước khác nhau nên có thể lựa chọn cùng một phương án này cho các nhà máy sản xuất với nguyên liệu đầu voà khác nhau. Nhà máy nhiệt điện với khí thảI là bụi than, nhà máy sản xuất xi măng với khí thảI là bụi xi măng … 1.2. ứng dụng cụ thể của các thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Cùng là loại thiết bị lọc bụi tĩnh điện hoạt động theo cùng một nguyên tắc nhưng nếu có cấu trúc khác nhau thì lại được ứng dụng trong những ngành công nghiệp khác nhau. Thiết bị lọc bụi kiểu YT ( loại nằm ngang ): Được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy luyện kim: ở các lò Mác Tanh, lò quay, lò Đô lô mít, nồi hơi. Thiết bị lọc bụi điện loại này thường lọc được khí khô ở nhiệt độ cao. Và thiết bị loại này thường được đặt sau hệ thống Xiclôn để hút ẩm trong khí trước khi đi vào thiết bị lọc. Thiết bị lọc bụi điện ẩm kiểu ống trụ một vùng: Thiết bị lọc bụi này cho phép thu bụi tinh vì khi bụi lắng thì không có hiện tượng bụi bị cuốn theo luồng khí ra môi trường ngoài, đồng thời làm giảm điện trở suất của bụi. Thiết bị loại này thường được đặt ở ngoài phân xưởng nên cần mái che thiết bị. Thiết bị lọc bụi lưới điện hai vùng: Thiết bị loại này có hai vùng điện trường riêng biệt. Trong đó một điện trường dùng để tích điện cho hạt bụi còn một điện trường khác để lắng bụi. Nhờ đó điện trường thực hiện tốt vai trò của mình. Thiết bị lọc bụi kiểu này có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khoảng 400C khi hàm lượng bụi ban đầu < 10mg/m3. Với thiết bị lọc bụi kiểu này thì có thể được áp dụng trong công nghiệp thì có thể làm sạch được khí có hàm lượng bụi ban đầu lớn. 1.3. Ưu nhược điểm chung của thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Ưu điểm: Hiệu suất thu bụi cao. Hiệu suất thu bụi đạt tới 99%. Chi phí năng lượng thấp ( đưa ra dõn chứng cụ thể), chỉ cần 0,3 đến 1,8 MJ cho 1000 m3 khí thải. Có thể thu được các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,1mm và nồng độ bụi giảm từ vài gam đến 50 g/cm3. Nhiệt độ của khí có thể đạt được tới 5000C. Thiết bị lọc bụi điện có thể làm việc với áp suất chân không và áp suất cao. Có thể điều khiển được và tự động hóa hệ thống lọc hoàn toàn. Nhược điểm: Độ nhạy cao. Khi có sự sai lệch nhỏ giữa giá trị thực tế của các thông số công nghệ và các giá trị khi tính toán thiết kế thì hiệu quả thu bụi cũng giảm sút nhiều. Những sự cố cơ học dù nhỏ cũng ảnh hưởng tới kết quả thu bụi của hệ thống. Thiết bị lọc bụi điện không được sử dụng để làm sạch các khí có chứa chất gây nổ ( dễ nổ ), vì trong thiết bị lọc bụi điện thường xuất hiện các tia lửa điện. 1.4. Hệ thống lọc bụi tĩnh điện. 1.4.1. Nguyên lý cơ bản của thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Khi cấp điện cao áp vào các điện cực ion hoá, trong khoảng không gian giữa các điện cực của bộ lọc bụi xuất hiện một điện trường mà cường độ của nó có thể thay đổi bằng cách thay đổi điện thế cấp vào. Khi tăng điện thế đến một trị số nhất định, trong khoảng không gian giữa các điện cực xảy ra hiện tượng phóng điện. Khi dòng khí có chứa các hạt bụi lơ lửng đi qua khoảng không gian giữa các điện cực của bộ lọc bụi thì các hạt này được tích điện. Các hạt bụi lơ lửng đã tích điện dưới tác động của điện trường sẽ chuyển động đến các điện cực và sẽ bám vào các điện cực đó, còn khí sau khi đã được làm sạch khi qua các bộ lọc bụi thì được quạt khói đẩy qua ống khói vào khí quyển. Bụi lắng tụ trên các điện cực dưới tác dụng của hệ thống rung gõ rơi vào các phễu hứng bụi và sẽ được hệ thống chuyển về hố thải bụi. 1.4.2. Các bộ phận chính của thiết bị lọc bụi. Trong thực tế, người ta bố trí hệ thống lọc bụi tĩnh điện gồm nhiều trường lọc bụi trong một hệ thống lọc nhằm đảm bảo rằng khói ra ngoài có tỷ lệ bụi là thấp nhất. Các trường được thiết kế có hiệu suất lọc bụi khác nhau. Trường càng gần ống khói càng có hiệu suất lọc bụi cao, đảm bảo lượng khí ra ngoài môi trường có tỷ lệ bụi ô nhiễm ít nhất có thể đươc. Khí sạch Ống khúi Trường 3 Trường 2 Trường 1 Khúi Hình 1.1 Sơ đồ khối các trường lọc bụi Theo cấu trúc cơ khí: a. Vỏ thiết bị lọc bụi Vỏ thiết bị lọc bụi tĩnh điện thường là hình hộp hoặc hình trụ. Vỏ được chế tạo bằng thép, bêtông, gạch các tấm chì hoặc các vật liệu khác. Khi chọn vật liệu làm vỏ của thiết bị phải căn cứ vào nhiệt độ của khí thải, tính ăn mòn hoá học của khí thải và môi trường nơi đặt thiết bị. Phía trong vỏ là hệ thống khung của thiết bị. Phía dưới vỏ là các bunke chứa bụi. Vỏ phải có cấu trúc thuận lợi cho việc lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị. Phía ngoài vỏ được bọc cách nhiệt. b. Cơ cấu phân phối khí vào thiết bị Cơ cấu phân phối khí vào thiết bị đóng vai trò quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất của thiết bị. Cơ cấu phân phối khí được đặt trước vùng thu bụi. Thực chất thì cơ cấu này là hệ thống lưới hoặc tấm có đục lỗ để phân phối lượng khí đi qua mặt các bản cực. Phía trước lưới là các cánh chỉnh hướng dòng khí. Để thuận tiện cho việc sửa chữa và vận hành thì mỗi điện trường sẽ có một bunke chứa bụi. Bunke trong cơ cấu có tác dụng để hứng bụi sau khi bụi đã được lắng ở điện cực lắng. Cấu trúc của bunke được chọn theo tính bám dính của bui. Tuy nhiên, do bụi lắng lại và bám vào bunke và mặt bản cực nên cần phải có một cơ cấu rung, gõ theo chu kỳ vào điện cực và bunke để làm sạch điện cực không cho bụi bám vào bề mặt cực. Khi tháo bunke không tránh được việc không khí qua bunke vào thiết bị và do đó làm giảm hiệu suất hoạt động của thiết bị. Hệ thống rung, gõ cần được đặt tại vùng bụi chuyển động có hiệu quả và máy rung chỉ được phép rung khi cửa thải bụi của bunke mở và nếu bụi không chuyển động được mà máy rung cứ làm việc thì bụi sẽ bị nén chặt. c. Điện cực lắng Do điện cực lắng là nơi thu bụi nên nó phải có hình dáng sao cho thuận tiện cho việc thu bụi và làm sạch điện cực. Thông thường thì nó có dạng hình trụ tròn có đường kính 200 á 300 mm, chiều dài từ 3 á 5 m. Đôi khi có thể sử dụng các điện cực lắng có tiết diện vuông, sáu cạnh. Các điện cực lắng là các tấm phẳng đôi khi chỉ sử dụng trong thiết bị lọc ướt vì nếu dùng trong các thiết bị khô khi rung cơ học để tách bụi thì khó tránh khỏi bụi cuốn theo khí ra ngoài. Do đó người ta thường gắn thêm vào điện cực lắng các túi chứa hoặc màng chứa bụi. d. Điện cực quầng sáng Điện cực quầng sáng là nơi xảy ra các quá trình phóng điện nên phải có cấu trúc thích hợp sao cho hiệu suất của thiết bị là đạt tới mức cao nhất để tạo ra sự phóng điện quầng sáng đều và có cường độ lớn. Điện cực quầng sáng phải bền cơ học, phải cứng vững, chịu được tác động của cơ cấu rung lắc, phải chống được sự ăn mòn và bền ở nhiệt độ cao. Ta có thể phân điện cực quầng sáng thành hai loại chính: Loại không có điểm phóng điện: Các điện cực quầng sáng không có các điểm định vị phóng điện trên điện cực mà sự phóng điện phân bố đều theo chiều dài điện cực. Loại có điểm phóng điện: Các điện cực quầng sáng có các điểm phóng điện cố định phân bố dọc theo chiều dài của điện cực. Các điểm phóng điện là các mũi nhọn, các mấu nhọn phân bố trên bề mặt của điện cực. e. Hệ thống rung, gõ Để thiết bị lọc bụi hoạt động ở hiệu suất tối ưu, lượng bụi lắng trên cực góp và các hệ thống phóng điện cần phải được ưu tiên tháo bỏ, để chúng gây tác động nhỏ nhất đến điều kiện hoạt động điện. Trong thiết bị lọc bụi khô việc tháo bỏ thường được thực hiện bằng các tác động rung gõ cơ khí. Trong các thiết bị lọc bụi khô, việc rung gõ được thực hiện bằng một búa lăn quay tròn hoặc nâng hạ thanh năng trên một cái đe được nối với các bộ phận đang được rung gõ. Hệ thống búa thông thường được hoạt động thông qua một trục động cơ điều khiển và thanh nâng hạ cũng được điều khiển bằng trục cam động cơ điều khiển hoặc một cơ cầu nâng điện từ. f. Phễu Các phần tử bị đánh bật ra khỏi hệ thống các cực góp ban đầu phải được chứa trong một thiết bị chứa. Những thiết bị này dạng phễu hình chóp hoặc các máng xối đặt ở dưới các trường của thiết bị lọc bụi. Để chắc chắn các phần tử bụi có thể được lấy ra tử đó, cần phải mở cửa thải ở đáy dẫn đến một hệ thống rửa trôi cuối cùng. Phễu phải được đốt nóng để duy trì bụi ở trên nhiệt độ kết dính, việc đốt nóng được thực hiện bằng các dây hoặc các tấm điện được điều khiển bằng nhiệt tĩnh tiêu thụ 1.5 kW/ m2, hoặc bằng các bao giảm nhiệt. Để việc thu bụi từ phễu hiệu quả hơn, một vài phễu có các cơ cấu rung và búa gõ đặt ở thành phễu. Nhưng đôi khi việc sử dụng búa gõ lại có hại vì làm các phần tử dính kết với nhau, do đó việc sử dụng phải được đặt tuỳ thuộc hoàn cảnh cụ thể. g. Thiết bị tạo điện áp cao Độ ổn định của điện áp cao, hiệu suất của cả quá trình lọc bụi phụ thuộc vào giá trị điện áp đặt trên điện cực. Khi làm việc điện áp cần được giữ ngay dưới giới hạn phóng điện đánh thủng. Giá trị của điện áp phóng điện đánh thủng phụ thuộc vào các điều kiện vật lý, hoá học của các khí và vào mật độ thu bụi. Vì không thể đo được điện áp đánh thủng tức thời, nó chỉ có thể được xác định bởi sự đạt tới phóng điện đánh thủng. Bộ phận này có nhiệm vụ điều khiển và giữ ổn định cho điện áp cao 1 chiều. Điện áp càng cao thì hiệu suất càng tốt tuy nhiên không được vượt quá điện áp đánh thủng, phóng hồ quang. Bộ điều khiển điện áp cao làm tăng điện áp lọc bụi tới sự phóng điện đánh thủng. Sau khi xảy ra đánh thủng, điện áp bị ngắt trong một thời gian ngắn và điện áp phụ thuộc vào dãy đánh thủng và vào mật độ đánh thủng đã lựa chọn. Nếu điện áp đánh thủng nằm ở trên điện áp có thể đạt được thì sự đánh thủng không thể xảy ra. h. Phân bố điện áp cao Mỗi trường hợp có riêng chuyển mạch 3/5 điểm. Khoá này có thể thao tác từ bên ngoài rào bảo vệ của buồng điện áp cao. Nó dùng để nối thiết bị phát điện áp cao với trường nào đó hoặc để nối trường điện nào đó với đất. i. Khoá nối đất và hệ thống nối đất Tất cả các phần chịu điện áp cao của lọc bụi tĩnh điện sẽ đưộc nối đất nhờ khóa nối đất khi có nguy hiểm về nổ. Khi khóa đóng thì hệ thống phóng điện đó được nối đất và không có hiệu ứng vầng quang hoặc các hồ quang xảy ra bên trong lọc bụi. Do đó, ngăn ngừa được sự nổ của hỗn hợp khí. Trước khi đi vào bên trong bộ lọc bụi, tất cả các bộ phận chịu điện áp cao cần phải được nối đất bằng tay ở ngay cửa kiểm tra. Điều này là rất quan trọng để bảo vệ người, chống lại việc đóng vào điện áp cao do sai lầm nào đó. Thiết bị nối đất gồm cáp nối đất, gậy nối đất, các chốt nối đất ở các cửa kiểm tra và các chốt nối đất ở các khung và các điện cực phóng điện. j. Hệ thống cài đặt cơ khí Các cửa kiểm tra của thiết bị lọc bụi được khoá bởi một hệ thống cài đặt cơ khí để chống lại sự mở không được phép. Chúng chỉ có thể được mở sau khi cắt điện áp cao và các phần chịu điện áp cao đó được nối đất. Ngược lại, điện áp cao không thể đóng vào chừng nào vài cửa kiểm tra còn mở và các phần điện áp cao còn được nối đất. Theo cấu trúc về điện: a. Bộ điều áp xoay chiều một pha. Nhiệm vụ của Bộ điều áp xoay chiều một pha là biến đổi điện áp xoay chiều từ lưới điện thành điện áp xoay chiều có trị số thích hợp để đưa tới cuộn sơ cấp của máy biến áp. T 2 T 1 380V 0 - 72 KV b. Máy biến áp Thiết bị dùng để nâng điện áp lưới lên hàng chục KV để sau đó đưa tới bộ chỉnh lưu tạo điện áp một chiều đưa ra cao áp lọc. c. Bộ chỉnh lưu Là bộ chỉnh lưu cầu một pha biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều cung cấp cho bộ lọc bụi tĩnh điện. 1.5. Nguyên lý làm sạch bụi bằng điện. Dựa vào nguyên lý lực điện trường: Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý lọc bụi Khí thải cần lọc bụi được thổi qua hệ thống hai điện cực. Điện cực nối đất gọi là điện cực lắng, hạt bụi chủ yếu được lắng ở trên cực này. Điện cực thứ hai được gọi là điện cực quầng sáng. Điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có điện thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh có giá trị lớn và gây ra sụ va đập ion mãnh liệt. Biểu hiện bên ngoài của sự ion hoá khí mãnh liệt là nhìn thấy một quấng sáng bao phủ quang điện cực này. Sự phóng điện quầng sáng xảy ra sát bề mặt điện cực quầng sáng. Sự phóng điện quầng sáng không lan rộng ra toàn bộ không gian giữa hai điện cực mà yếu đi và tắt dần theo phương tới điện cực lắng và đi từ điện cực quầng sáng tới điện cực lắng thì cường độ điện trường yếu dần đi ( điện trường giữa hai điện cực là điện trường không đều ). Các ion khí được tạo ra chủ yếu trong vùng quầng sáng. Dưới tác động của lực điện trường các ion sẽ chuyển động về phía các điện cực trái dấu với chúng. Các ion dương chuyển dịch về phía điện cực âm ( cực quầng sáng là cực âm ). Các ion âm chuyển dịch về phía điện cực dương ( cực lắng là cực dương ). Sự chuyển dịch dòng các ion về các điện cực tạo ra dòng điện. Dòng điện này được gọi là dòng điện quầng sáng. Khi thổi khí thải có chứa bụi qua không gian giữa hai điện cực thì các ion sẽ bám dính lên bề mặt của các hạt bụi và các hạt bụi trở nên mang điện. Dưới ảnh hưởng của lực điện trường, các hạt bụi đó tích điện sẽ chuyển dịch tới các điện cực trái dấu với điện tích chúng tích được. Khi tới các điện cực các hạt bụi được lắng lại trên bề mặt điện cực. Lượng bụi được lắng chủ yếu trên bề mặt các điện cực lắng. Trên bề mặt các điện cực quầng sáng cũng có bụi lắng lại nhưng lượng bụi này nhỏ, không đáng kể so với lượng bụi lắng lại ở điện cực lắng. Theo mức độ tích tụ bụi trên bề mặt điện cực người ta định kỳ rung lắc điện cực, hoặc xối nước rửa điện cực và thu lấy bụi. 1.6. Quá trình chính khi làm sạch khí bằng điện. 1.6.1. Sự tích điện cho các hạt bụi. Trong điện trường giữa hai điện cực, các hạt bụi được tích điện là do việc hấp thụ các ion lên bề mặt hạt bụi. Quá trình tích điện của hạt bụi xảy ra chủ yếu ở bên ngoài vùng quầng sáng. Các hạt bụi vẫn có thể tích điện thêm khi mà các ion vẫn còn có thể tiếp tục hút bám thêm lên trên bề mặt hạt bụi. Số ion hút bám trên bề mặt hạt bụi càng nhiều thì điện tích của hạt bụi càng tăng lên, có nghĩa là cường độ điện trường gây ra do điện tích có được của hạt bụi cũng tăng lên. Cường độ điện trường này có hướng ngược với cường độ điện trường giữa hai điện cực. Vì vậy tốc độ chuyển động của các ion tiếp theo tới hạt bụi sẽ giảm đi, nghĩa là giảm tốc độ tích điện cho các hạt bụi. Khi cường độ điện trường của điện tích hạt bụi có giá trị bằng cường độ điện trường ngoài thì tốc độ chuyển động của các ion tới hạt bụi sẽ bằng không có nghĩa là hạt bụi không nhận thêm các ion nữa. Lúc này ta nói hạt bụi đó đạt được điện tích tới hạn. Sự tích điện của hạt bụi xảy ra rất nhanh. Đối với hầu hết bụi công nghiệp, trong những điều kiện bình thường thì chỉ cần sau 1s hạt bụi đó tích được lượng điện tích hơn 90% điện tích tới hạn. Với hạt bụi có kích thước lớn hơn 1mm thì điện tích tới hạn của nó tỷ lệ với cường độ điện trường và tỷ lệ với bình phương bán kính của hạt bụi: q = n.e = 0.19 *10* r* E [C] (1-1) Trong đó : q - Điện tích tới hạn của hạt bụi. n - Số lượng điện tích hạt bụi tích được. r - Bán kính của hạt bụi. E - Cường độ điện trường. 1.6.2. Sự chuyển động của các hạt bụi trong điện trường. Trong không gian giữa điện cực lắng và điện cực quầng sáng, mỗi một hạt bụi chịu tác động bởi nhiều lực: lực điện trường, trọng lực của bản thân hạt bụi, lực cản của môi chất, lực của dòng khí quấn hạt bụi theo chiều dòng khí. Do giữa các điện cực có các điện tử chuyển động nên nó va chạm vào hạt bụi và bám vào hạt bụi, làm hạt bụi trở thành ion âm nên nó cũng chuyển động về phía điện cực lắng. Quá trình cứ thế tiếp diễn và làm cho lớp không khí giữa khoảng không gian giữa hai điện cực được làm sạch. Do vậy, trong quá trình làm việc thì lớp bụi ở điện cực lắng cứ dày lên. Tại đây chúng được lấy ra đem bỏ làm phế thải hoặc được cho trở lại quá trình sản xuất. Ví dụ: nhà máy xi măng… Trong các lực trên thì lực điện trường và lực cản của môi chất là quan trọng nhất. Tổng hợp lực gây ra sự chuyển động của hạt bụi về phía các điện cực mà chủ yếu là chuyển động về phía các điện cực lắng. Đối với những hạt bụi có đường kính lớn hơn 1mm thì tốc độ chuyển động của hạt bụi về phía điện cực lắng tỷ lệ với kích thước hạt bụi và tỷ lệ với bình phương cường độ điện trường: W = [m/s] (1-2) Đối với những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 1mm thì tốc độ chuyển động của hạt bụi về phía điện cực lắng không phụ thuộc vào kích thước của hạt bụi mà chỉ phụ thuộc vào cường độ điện trường: W = [m/s] (1-3) Trong đó: E - Cường độ điện trường. r - Bán kính của hạt bụi. m - Hệ số nhớt động lực của khí ở điều kiện thực tế. 1.6.3. Sự lắng bụi trên bề mặt của điện cực lắng. Sự lắng bụi trên bề mặt của điện cực lắng phụ thuộc vào kết cấu của điện cực lắng nhưng chủ yếu là sự bám dính của các hạt bụi. Sự bám dính của các hạt bụi lại phụ thuộc vào quá trình trao đổi điện tích của các hạt bụi cho cực lắng, mà quá trình trao đổi điện tích của hạt bụi lại phụ thuộc vào điện trở suất của chúng. 1.6.4. Đặc tính Volt - Ampe của quầng sáng. Đặc tính Volt – Ampe, một trong những chỉ tiêu cơ bản của thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Khi tăng điện áp đến điện áp nào đó sẽ xuất hiện sự phóng điện quầng sáng. Mức điện áp mà ở giá trị đó bắt đầu có sự xuất hiện phóng điện quầng sáng gọi là điện áp tới hạn. Đặc tính Volt – Ampe của quầng sáng phụ thuộc đáng kể vào khoảng cách giữa các điện cực trái dấu, phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của điện cực quầng sáng. Đặc tính Volt – Ampe cũng phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ và thành phần của khí. Trong thực tế, điện thế cần để xuất hiện hiện tượng quầng sáng thường có giá trị lớn. Quầng sáng sẽ xuất hiện khi cường độ điện trường đạt tới giá trị tới hạn. Ví dụ: ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 20oC để xuất hiện hiện tượng quầng sáng thì cường độ điện trường tới hạn phải đạt tới 15 kV/ cm. Đối với điện cực lắng dạng ống trụ rỗng và điện cực quầng sáng là sợi dây dẫn thì cường độ điện trường tới hạn được tính theo công thức: E=30.3 * + ( 1 + ) [kV/cm] (1-4) Trong đó: R - Bán kính của điện cực quầng sáng. E - Cường độ điện trường tới hạn. Tỷ số khối lượng của khí trong điều kiện làm việc và điều kiện tiêu chuẩn. Đối với hệ thống điện cực lắng dạng ống trụ và điện cực quầng sáng là sợi dây dẫn nhẵn không gai thì điện áp tới hạn để xuất hiện quầng sáng được xác định theo công thức: U = E* R* ln[V] (1-5) Đối với điện cực lắng có dạng tấm và điện cực quấng sáng có dạng dây dẫn thì điện áp tới hạn được tính theo công thức: U= E* R() [V] (1-6) Trong đó: U - Điện áp tới hạn ( điện áp bắt đầu xuất hiện quầng sáng ). E - Cường độ điện trường tới hạn. R - Bán kính điện cực quầng sáng. H - Khoảng cách giữa các quầng sáng và điện cực lắng dạng tấm. a - Khoảng cách giữa các điện cực quầng sáng trong một dãy. Để thu bụi, người ta thường dùng quầng sáng âm, có nghĩa là điện cực quầng sáng nối với cực âm của quầng sáng âm ( điện cực quầng sáng là điện cực âm ) vì các ion âm có độ linh động hơn so với độ linh động của các ion dương. 1.6.5. Hiệu suất thu bụi. Hiệu suất thu bụi trong thiết bị lọc bụi được tính theo công thức: = [%] (1-7) Trong đó : z,z- là hàm lượng bụi vào và ra khỏi thiết bị. Ta cũng có thể tính : Trong đó f = = Bề mặt mặt của điện cực lắng/ Lưu lượng khí bụi qua thiết bị ( f được gọi là bề mặt riêng của thiết bị lọc bụi ứng với lượng khí cần lọc đó cho trong mỗi thiết bị lọc bụi điện xác định ). Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu suất phải kể đển kích thước thiết bị lọc bụi, tốc độ chuyển động của các hạt bụi mang điện tích chuyển động về phía cực lắng. 1.7. Các nhân tố ảnh hưởng đến thiết bị lọc bụi tĩnh điện. 1.7.1. ảnh hưởng các tính chất khí cần làm sạch. Do điện cực lắng thường nối với đất nên cường độ điện trường giữa các bản cực thường phụ thuộc vào điện thế cấp cho điện cực quầng sáng. Mặt khác, điện tích và tốc độ chuyển động của hạt bụi lại phụ thuộc vào cường độ điện trường giữa hai bản cực. Do vậy, duy trì sự ổn định về điện thế trên điện cực quầng sáng là một trong các yếu tố quan trọng để thiết bị làm việc đạt hiệu suất cao nhất. Tuỳ thuộc vào loại bụi bám vào các điện cực mà làm giảm điện áp trên điện cực quầng sáng và do đó làm giảm điện áp trên hai bản cực, dẫn đến làm giảm hiệu suất của thiết bị. Mỗi loại bụi có những tính chất riêng và do đó khi qua điện trường thì điện tích mà nó tích được cũng có những giá trị khác nhau. Vì vậy mà khi nó bám lên trên các điện cực sẽ làm ảnh hưởng đến điện trường. Chính vì thế mà đối với các loại bụi khác nhau thì ta cần một điện áp lọc khác nhau. 1.7.2 ảnh hưởng của lớp bụi trên các điện cực tới sự hoạt động của thiết bị. Trong quá trình hoạt động của thiết bị thì bụi ngày càng bám nhiều trên các điện cực mà chủ yếu là trên điện cực lắng. Lớp bụi đó càng ngày càng dày lên và làm giảm cường độ điện trường giữa hai bản cực và do đó làm giảm lượng bụi bám trên điện cực lắng. Do vậy, trong quá trình hoạt động thiết bị cần phải được làm sạch một cách có chu kỳ bằng cách dùng búa gõ nhẹ vào điện cực theo chu kỳ. Nhờ vậy mà lượng bụi bám trên các điện cực lắng sẽ rơi xuống các bunke chứa bụi và được đưa ra ngoài. Thành phần hoá học ảnh hưởng đến điện trở suất của hạt bụi (độ dẫn điện) và lớp bụi trên cực lắng. Do đó, ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của thiết bị lọc bụi tĩnh điện. ảnh hưởng này bắt đầu ở thời điểm khi có sự tiếp xúc giữa hạt bụi chứa điện tích âm với điện cực lắng. Bụi chứa trong khí được chia thành 3 nhóm theo giá trị điện trở suất: Nhóm 1: có <10cm ( có độ dẫn điện lớn ). Các hạt bụi này khi tiếp xúc với bề mặt kim loại điện cực lắng sẽ trao tức thời điện tích âm và bị đẩy vào dòng khí. Do vậy các hạt bụi có độ dẫn điện lớn qua thiết bị thu điện sẽ không bị lắng và cần phải làm các bộ phận giữ bụi trên các điện cực. Nhóm 2: có =10cm đến 2.10cm. Các hạt bụi này được thu hồi có hiệu quả trong thiết bị lọc tĩnh điện. Các điện tích của hạt phân bố đều trên điện tích cực lắng. Nhóm 3: có > 2.10cm ( có độ dẫn điện thấp ). Các điện tích chứa trong bụi lan châm qua lớp bụi để đến bề mặt điện cực lắng kim loại, khi đó ở trên lớp bụi tạo thành một điện thế nào đó. 1.7.3. ảnh hưởng của hàm lượng bụi ban đầu trong khí. Khi hàm lượng bụi cao trong khí, đặc biệt gồm các hạt nhỏ có thể dẫn đến hiện tượng gọi là sự bao kín quầng sáng ( hiện tượng này xảy ra khi ta tăng số lượng hạt bụi trong điện trường, sẽ làm tăng số điện tích không gian). Dòng điện có được trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện là do điện tích không gian chuyển động. Tính linh động của hạt bụi có giá trị nhỏ hơn tính linh động của các ion khí nên tăng các điện tích không gian trong các hạt bụi làm giảm đáng kể cường độ dòng điện trong thiết bị lọc bụi. Hiện tượng này làm giảm sự thu bụi. Hiện tượng bao kín quầng sáng thấy khi nồng độ bụi trong khí từ vài gam/ 1m3 khí đến vài chục gam/ m3 khí.` ảnh hưởng làm bẩn điện cực quầng sáng và điện cực lắng đến hiệu suất thu bụi. Độ sạch của điện cực quầng sáng và điện cực lắng là một trong các nhân tố quan trọng trong việc bảo quản thiết bị lọc bụi. Tuy trên điện cực quầng sáng không lắng nhiều bụi nhưng do bề mặt điện cực không lớn nên vẫn dẫn đến tạo lớp bụi trên bề mặt dây dẫn và làm tăng đường kính điện cực quầng sáng. Do đó, phải tăng hiệu điện thế quầng sáng, tuy nhiên đây không phải là điều bao giờ cũng thực hiện được. Nếu bụi có điện trở lớn thì dây dẫn coi như bị phủ lớp cách điện và quầng sáng sẽ không tạo thành. Nguyên nhân này làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động của thiết bị, nhất là khi có nhiệt độ khoảng 300°C á 400°C. Các hạt bụi lắng ở trên điện cực lắng sẽ ảnh hưởng đến thiết bị, liên quan đến độ dẫn điện và làm giảm hiệu suất thu bụi. 1.8. ứng dụng cụ thể của phương án đối với yêu cầu lọc bụi. Do mỗi điện áp lọc khác nhau nên ta ứng dụng trong các nhà máy với các loại bụi khác nhau. Để ứng dụng cụ thể cho mỗi mức điện áp lọc khác nhau thì ta cần phân tích xem hạt bụi có tính chất như thế nào ( kích thước, khả năng dẫn điện, bán kính trung bình hạt bụi, độ ẩm, tính dẫn điện, tính chất hoá học của từng loại bụi). Phân tích tính chất một số loại bụi trong công nghiệp: Vật liệu gốm mà ta phân tích là xên-zian ( BaO.Al2O3.2SiO2 và cacbonat bari,