Contributii Privind Retinerea Emisiilor de Pulberi In Instalatii de Desprafuire Electrica Aferente Grupurilor Energetice de Mare Putere din Centralele Termoelectrice

Obiectivul principal al acestei lucrări, a fost acela de a aduce o serie de contribuții, în ceea ce privește soluțiile ce trebuie implementate, pentru realizarea unor instalații de desprăfuire electrică, cu un grad ridicat de reținere a prafului din gazele de ardere, de la cazanele energetice de mare putere din centralele termoelectrice cu funcționare pe combustibil solid inferior, în scopul încadrării în normele actuale și cele de perspectivă privind protecția mediului.

După cum se știe prevenirea și combaterea poluării mediului înconjurător sunt considerate printre cele mai importante probleme cu care se confruntă societatea românească și umanitatea, în general. În prezent se pare că poluarea mediului înconjurător, prin activitatea necontrolată a omului, se apropie de ,,pragul critic” depășind limitele de apărare ale naturii, punându-se în pericol existența vieții pe Terra.

După cum se știe cea mai mare parte din emisiile poluante evacuate anual în atmosferă, se datorează combustibililor fosili utilizați ca formă primară de energie.

Din acest motiv, consumul de energie trebuie monitorizat în corelație cu emisiile poluante înregistrate anual la nivel mondial, cu efecte dezastruoase asupra mediului înconjurător: poluarea aerului, apei și solului, încălzirea globală prin efectul de seră, ploile acide, deteriorarea stratului de ozon, schimbările climaterice (inundații în unele zone, topirea unor ghețari, uragane, secetă, incendii naturale, etc).

În domeniul producerii energiei electrice și termice, prin utilizarea drept combustibil a cărbunilor, obiectivul general al politicii de mediu, în prezent și în viitorul apropiat, este reducerea impactului asupra mediului prin micșorarea cantităților de praf emise în atmosferă până la nivelul permisiv al standardelor internaționale și naționale de mediu.

România urmărește îndeaproape politica Uniunii Europene în domeniul energiei, cu scopul de a dezvolta o piață națională energetică competitivă, integrată în piața internă europeană. În acest context retehnologizarea instalațiilor de desprăfuire electrică din centralele termoelectrice românești pentru a satisface cerințele din Directiva EC/80/Ec și Hotărârea Guvernului nr.322/2005, este un obiectiv principal și care nu poate fi amânat.

Studiile și cercetările în cadrul prezentei lucrări, se înscriu pe această linie și privesc în principal soluțiile ce s-au aplicat, dar mai ales ce trebuie implementate, pentru realizarea unor instalații de desprăfuire electrică cu un grad ridicat de reținere a prafului din gazele de ardere, în concordanță cu normele actuale și cele de perspectivă privind protecția mediului.

Aceste performanțe de desprăfuire se pot obține numai analizând teoretic toate procesele fundamentale ce stau la baza funcționării electrofiltrelor (generarea purtătorilor de sarcină, încărcarea particulelor de praf cu sarcină, deplasarea acestora spre electrodul de depunere și captarea lor), factorii care le condiționează și optimizându-le prin experimentări, având în vedere că nu pot fi prinse în expresii matematice toate condițiile existente în interiorul electrofiltrului.

Ca mod de organizare lucrarea este împărțită pe 7 capitole, o lista bibliografica cu 90 de titluri si 2 anexe.

Primul capitol este destinat stadiului actual în domeniul instalațiilor de desprăfuire care cuprinde: un scurt istoric al dezvoltării procesului de desprăfuire electrică, progresele tehnice realizate în acest domeniu precum și tipurile de electrofiltre, cu specificarea domeniilor de aplicabilitate. În continuare se face referire la situația existentă în țara noastră privind reținerea pulberilor rezultate din arderea combustibililor inferiori, cu ajutorul instalațiilor de desprăfuire electrică, precum și performanțele obținute cu aceste instalații. Este prezentată schema de amplasare a unui electrofiltru în ansamblul unui grup energetic, bilanțul material al cenușii rezultate din arderea combustibililor în cazanele energetice de mare putere, acordându-se o atenție deosebită granulometriei particulelor. S-au determinat, prin măsurători, parametrii gazo-dinamici, precum și conținutul de pulberi din gazele de ardere ale unui grup energetic de mare putere, la funcționare pe combustibil solid inferior (lignit) la sarcină nominală, rezultatele fiind prezentate în lucrare sub formă de tabele.

În capitolul 2 se prezintă un studiu bibliografic privind construcția și funcționarea instalațiilor de desprăfuire electrică. Pentru înțelegerea complexității fenomenelor, au fost prezentate diferite probleme ce apar în funcționarea instalațiilor de desprăfuire electrică. S-a analizat eficiența acestor instalații prin definirea noțiunii de eficacitate-viteză de migrație, precum și factorii limitativi ce afectează performanțele instalațiilor de desprăfuire electrică. Este prezentat detaliat un model al eficienței de separare pentu o curgere turbulentă.

S-a evidențiat faptul că cele mai importante efecte care influențează eficiența de colectare sunt: repartiția gazelor în racordul de intrare, depunerea particulelor pe electrozii de depunere, reantrenarea prafului depus pe electrozii de depunere, reantrenarea prafului din buncărele colectoare, furișările de gaze prin zone neelectrizate și rezistivitatea ridicată a prafului ce trebuie epurat. Au fost identificate principalele surse de turbulență din interiorul electrofiltrului și au fost evidențiate principalele mijloace de prevenire.

Fenomenul corona invers este extrem de nociv pentru performanțele electrofiltrului. Apare atunci când o particulă migrează către suprafața de colectare, dar nu reușește să-și descarce sarcina electrică, provocând astfel un gradient de potențial mare în stratul de praf de pe suprafața plăcii, fenomen care apare în cazul mediului dispers înalt rezistiv. Acest strat, puternic încărcat negativ, întrerupe câmpul electric, care provoacă migrarea particulelor de cenușă încărcate negativ spre electrodul de depunere și respinge particulele cu o asemenea sarcină, care încearcă să migreze către suprafața de colectare. Corona inversă, în faza incipientă, reduce tensiunea de apariție a arcului, în vreme ce corona inversă intensă reprezintă o descărcare cu ioni pozitivi la electrodul colector, care tinde să neutralizeze ionii negativi ai electrodului corona. În această ultimă situație, încărcarea electrică a particulelor este redusă în mare măsură, particulele pozitive sau neutre putând să se afle în număr mare, depășind chiar pe cele negative.

Acest fenomen, “corona inversă” amendează drastic randamentul instalațiilor de desprăfuire. În lucrare se prezintă soluția de eliminare a apariției fenomenului “corona inversă” prin energizarea electrofiltrelor cu impulsuri de înaltă tensiune (cap.6).

În continuare, în lucrare se prezintă comparativ efectele obținute prin energizarea cu echipamente convenționale ce funcționează la frecvența rețelei și o generație nouă de echipamente ce furnizează energie folosind tehnologia transformatorului redresor clasic, îmbinată cu tehnologia sursei de alimentare în regim de comutație, având o frecvență a tensiunii de ordinul zecilor de kHz (între 20 și 30 kHz). O atenție specială în acest capitol este acordată principiilor de alegere și dimensionare a echipamentelor de înaltă tensiune, precum și modului de alegere al câmpurilor de desprăfuire.

În capitolul 3 intitulat ,,Analiza proceselor fundamentale ce stau la baza funcționării electrofiltrelor” se face un studiu bibliografic privind procesele fundamentale ce au loc în interiorul electrofiltrului: generarea descărcării corona și formarea ionilor de gaz, încărcarea particulelor în interiorul electrofiltrului, depunerea particulelor pe electrozii de depunere și evacuarea materialului colectat. Au fost identificate principalele forțe care acționează asupra particulelor de praf în interiorul electrofiltrelor.

Capitolul 4 este destinat studiilor experimentale prezentate detaliat în teză.

Având în vedere tendința, pe plan mondial și național, de a generaliza pasul de 400 mm, scopul acestui studiu a fost acela de a efectua cercetări pentru trecerea la pași cuprinși între 300 mm și 400 mm pentru anumiți electrozi de depunere și o amplasare optimă a electrozilor de emisie în structura ramei cu electrozi de emisie, pentru ca întreg spațiu din zona activă a electrofiltrului să fie ocupat de un câmp electric eficient.

Pentru atingerea obiectivului sus amintit a fost necesară determinarea caracteristicii tensiune-curent pentru toate tipurile de electrozi de emisie, utilizați în practica desprăfuirii electrostatice, utilizați de marile firme și institute de specialitate din domeniul electrofiltrelor.

Această caracteristică, numită legea de variație a curentului de descărcare corona funcție de tensiunea aplicată (caracteristica Towched), este deosebit de importantă pentru dimensionarea agregatelor de înaltă tensiune care alimentează electrofiltru. Prin ridicarea acestei caracteristici se poate recomanda, la o anumită distanță între electrozii de polaritate diferită și anumiți electrozi de depunere, tipul de elctrozi de emisie care să asigure o descărcare corona eficientă. Pe de altă parte, din curbele curent-tensiune se pot obține informații cu privire la tensiunea de amorsare corona (tensiunea de prag) și domeniul de funcționare sigură și economică a electrofiltrului.

Aceste caracteristici necesare în dimensionarea instalației de desprăfuire electrică sunt deosebit de dificil de determinat prin calcul, din relații matematice, ipotezele simplificatoare ce ar trebui introduse conducând la erori mari. Spre exemplu, este deosebit de dificil să se pună în evidență prin relații matematice simple, influența vârfurilor sau muchiilor electrozilor asupra distribuției câmpului electric și densității de curent, de multe ori ipotezele simplificatoare introduse conduc la erori mari.

Aceste considerații, împreună cu cele prezentate în teză, au condus la necesitatea investigării experimentale a caracteristicii curent–tensiune, pentru diferite configurații de electrozi de emisie și depunere, în vederea stabilirii corecte a punctului de funcționare, din punct de vedere al parametrilor electrici și a dimensionării echipamentului de înaltă tensiune.

După cum se știe, electrodul de emisie este electrodul în jurul căruia se produce descărcarea Corona. În lucrare se prezintă tipurile de electrozi de emisie utilizați la teste și anume:

– electrozi cu muchii sau suprafețe active continue: electrod sârmă rotundă (=1,5mm; 2mm; 2,5mm), electrod spiralat, electrod tip Fe-Stern, electrod tip lamelă cu secțiune dreptunghiulară și electrodul tip lamelă cu secțiune pătrată.

– electrozi cu vârfuri ascuțite având puncte concentrate de emisie: electrod Isodyn B5, Isodyn B5M, electrod Isodyn W22, electrod cu țepi, electrod tip sârmă ghimpată, electrod cu dornuri.

a. b.

Fig. 1 Dispunerea panourilor de depunere față de electrozii de emisie:

a– dispunerea optimă, b-. dispunerea clasică

Pe instalația experimentală prezentată în teză s-au testat toate tipurile de electrozi de emisie utilizați în tehnica desprăfuirii electrostatice și prezentați simpificat în figura 1, în următoarele variante:

Varianta 1 pentru dispunerea electrozilor de depunere la pas 2h=300 mm (conform dispunerii din figurii 1.a).

Varianta 2 pentru dispunerea electrozilor de depunere la 2h=380 mm (conform dispunerii din figura 1.a).

Varianta 3 pentru 2h=400 mm (conform dispunerii din figurii 1.b).

Testele au fost efectuate pe un electrofiltru model, din plexiglas, cu circulație de aer și fără circulație de aer, alimentat cu tensiune înaltă de la un agregat clasic tip EIT 560 mA/78 kV. Electrozii de depunere (de tip CSV) utilizați la teste au avut o suprafață de depunere de 0,5 m2 și au fost conectați la masă prin intermediul unui microampermetru. Lungimea electrozilor de emisie este de 0,7 m. În lucrare sunt prezentate doar primele 2 variante de teste, întrucât rezultatele obținute la varianta 3 sunt identice cu rezultatele obținute în varianta 2.

Din analiza datelor experimentale, se constată că la pas 2h=380 mm electrozii cu vârfuri prezintă emisii mai puternice decât electrozii cu suprafețele active continue. Concentrarea emisiei în diverse puncte ale electrodului cu vârfuri, face ca străpungerea spațiului dintre electrozi să apară la valori ale tensiunii aplicate cuprinse între 40 kV și 53 kV, în timp ce pentru electrozii cu suprafețele active continue, tensiunea de străpungere se plasează între 49V și 57 kV.

În cazurile electrozilor cu vârfuri caracteristicile sunt mai abrupte decât cele ale electrozilor netezi (cu suprafețele active continue).

Fenomenul corona se amorsează la tensiuni cuprinse între 6 și 16 kV, în timp ce la electrozii netezi tensiunea de amorsare a fenomenului corona este plasată între 22 și 30 kV.

În ceea ce privește electrozii cu suprafețele continue trebuie subliniat faptul că electrodul cu secțiune stelată (Fe-Stern), deși are muchii ascuțite, dă un curent mai mic decât o sârmă circulară cu diametrul de 2 mm. În plus, tensiunea inițială de descărcare, prin efect corona, are pentru electrodul stelat o valoare mai mică, ceea ce constitue o caracteristică pozitivă importantă.

a). b).

Fig. 2 Caracteristici curent-tensiune pentru electrozi de emisie cu suprafața activă continuă (a) și cu vârfuri (b) la pas 2h=380mm

Electrozii spiralați au cea mai mare capacitate de emisie, fapt datorat neuniformității câmpului electric și concentrării acestuia în zonele de curbură. În cazul electrozilor cu vârfuri emisia cea mai puternică o are electrodul Isodin B5M, iar cea mai scăzută electrodul Isodyn W22.

În practică apariția emisiei inverse se manifestă printr-o creștere bruscă a curentului corona, până la descărcarea sub formă de arc. Astfel, pentru separarea prafurilor cu rezistivitate mare sunt indicați electrozii cu suprafețele active continue, deoarece câmpul electric are intensitate constantă pe toată lungimea drumului gazului.

Pe instalația pilot, dar și pe o instalație industrială, a fost analizat stratul de praf depus pe electrodul de depunere, în situația în care electrofiltrul a fost echipat cu electrozi de tip Isodyn B5M și stratul de praf depus pe electrodul de depunere, în situația în care electrofiltrul a fost echipat cu electrozi de tip Isodyn B5 (pentru teste electrozii au fost fixați pe o ramă din țeavă) . Din analiza cantitativă a celor două straturi (fig. 3.a, fig. 3.b și fig. 4) se constată că, prin utilizarea electrozilor Isodin B5M unde vârfurile de emisie sunt dispuse la pas de 30mm, cantitatea de praf depusă pe electrodul de depunere este mult mai mare în comparație cu cantitatea de praf depusă pe electrodul de depunere, prin utilizarea electrozilor Isodyn B5 care au vârfurile amplasate la o distanță de 50 mm (dunele de praf sunt mai dese în situația utilizării electrozilor Isodyn B5M). În urma acestei analize, se constată că utilizarea electrodului de emisie de tip Isodyn B5M în locul electrodului Isodyn B5 conduce la îmbunătățirea randamentului de separare al electrofiltrului prin creșterea cantității de paf depusă pe electrodul de depunere.

Acest tip de electrod poate fi folosit cu succes în industria energetică pe câmpul nr. 1 și câmpul nr. 2 și în industria cimentului, deoarece realizează curenți mari, la tensiuni relativ scăzute și într-un domeniu de rezistivitate cuprins între 104 ÷1011 cm.

Utilizarea noului tip de electrod de emisie în structura echipamentului interior constituie un element de noutate al soluție de echipare a electrofiltrelor ce desprăfuiesc debite mari de gaze.

a). b).

Fig. 3 Depunerea de praf pe electrodul de depunere în dreptul electrodului de emisie

Isodyn B5 (a) și Isodyn B5M (b)

Fig. 4 Comparație între stratul de praf depus pe electrodul de depunere în dreptul unui electrod de emisie Isodyn B5 și în dreptul unui electrod Isodyn B5M.

Intervalul de tensiune, între tensiunea inițială de apariție a descărcării corona și tensiunea de străpungere, este intervalul de lucru al electrofiltrului care crește odată cu creșterea pasului.

Este de remarcat faptul că electrozii de emisie au fost testați și la pas 2h=400mm mm cu o orientare a electrozilor de depunere conform figuri 1.b. Rezultatele obținute în urma măsurătorilor au fost aceleași ca în cazul dispunerii la pas de 380 mm, ceea ce indică o soluție mult mai avantajoasă de echipare a electrofiltrelor industriale (această soluție propusă de autor constituind un element de noutate).

Soluția de echipare a unui electrofiltru, propusă de autor, este: câmpul nr. 1 și câmpul nr. 2 se va echipa cu electrozi Isodyn B5M (soluție nouă de echipare), câmpul nr. 3 se va echipa cu electrozi de tip Fe-Stern.

Modul în care se desfășoară procesul de încărcare al particulelor, mărimea câmpului electric din spațiul de ionizare, influențează prin viteza de migrație procesul de epurare electrică.

Pentru dimensionarea riguroasă a electrofiltrelor, din industria energetică, la pasul de 380 mm, au fost necesare și lucrări de cercetare, care au constat în testări pe electrofiltru pilot, în vederea stabilirii influenței parametrilor gazo-dinamici asupra vitezei de migrație și determinarea acesteia.

Pentru efectuarea testărilor pe instalația pilot au fost colectate probe de cenușă, de la centralele termice funcționând pe lignit și huilă.

PROBA 1: SE Turceni și SE Rovinari – Cenușa rezultată din arderea lignitului din minele din bazinul Olteniei (putere calorifică 1600 –1700Kcal/Kg).

PROBA 2: Cenușă de mixte de huilă CET Paroșeni – rezultată din arderea mixtelor de huilă din minele din Valea Jiului (putere calorifică 2992 – 3044 Kcal/Kg).

Pentru stabilirea dependenței vitezei de migrație de parametrii gazo-dinamici care nu pot fi cuprinși în ecuații matematice pentru a putea fi modelați, s-au efectuat măsurări pe instalația pilot.

Pentru cenușile de lignit având o distribuție granulometrică mai grosieră, diametrul mediu fiind cuprins între 30÷35 μm, viteza optimă de curgere a gazelor prin electrofiltru este de 1,2 m/s, iar rezultatele testărilor sunt prezentate în teză în tabelul 4.15.

Pentru mediul dispers gaze de ardere – cenușă mixte huilă, la care diametrul mediu se situează între 20÷25 μm, rezultă o viteză optimă de curgere a gazelor prin electrofiltru de 1 m/s.

Acest parametru este foarte important pentru funcționarea în bune condiții a electrofiltrelor deoarece, în practica industrială de multe ori se neglijează acest parametru în favoarea altora și se funcționează la viteze mult peste limita rezultată din această lucrare, ceea ce conduce la o creștere însemnată a conținutului de pulberi în gazele de ardere la ieșirea în electrofiltre.

Capitolul 5 este destinat analizei câmpului electric din zona activă a electrofiltrului.

Problema fizică propusă spre a fi studiată în acest capitol, a fost aceea de a determina repartiția potențialului și câmpului electric, a cărui distribuție este influențată de sarcina ionică spațială. Scopul studiului este acela de a obține informații prețioase cu privire la modul de dispunere optimă a sistemului de emisie și sistemului de depunere și implicit realizarea unui randament de desprăfuire maxim, păstrând aceleași dimensiuni de gabarit ale carcasei.

Modelul fizic real este reprezentat de un electrofiltru industrial compus din rânduri de plăci dispuse paralel, care formează căi prin care curg gazele de ardere. Aceste plăci formează panoul cu electrozi de depunere, fiind legați la pământ. La mijlocul distanței dintre plăcile colectoare se găsesc electrozii de ionizare, cel mai adesea alimentați cu tensiune continuă de polaritate negativă. Acești electrozi se prezintă sub forma unor rețele de sârmă de diverse forme. Între electrozii de emisie și electrozii de depunere se generează un câmp electric foarte puternic produs prin emisie corona.

Fenomenul electric este caracterizat de neunformitatea câmpului electrostatic în spațiul dintre electrozi. Modelul fizic și domeniul de calcul este reprezentat simplificat în figura 5. Modelul fizic este caracterizat de proprietățile fizice prezentate în teză.

Fig. 5 Reprezentarea simplificată a modelului fizic real și al domeniul de calcul D

S-au neglijat efectele de capăt (la marginea sistemului de electrozi), ipoteza de calcul curent acceptată, dată fiind înălțimea și lungimea lor foarte mare, față de lățimea canalului. În acest fel, problema poate fi tratată plan-paralel, cu exprimarea în coordonate carteziene.

Studiul general al câmpului electromagnetic se face cu ajutorul ecuațiilor lui Maxwell, ecuații cu derivate parțiale de ordinul 2, completate cu relațiile de material. În teză sunt prezentate unele ipotezele simplificatoare impuse de utilizarea practică a sistemului de ecuații și cele impuse de mediul dispers din electrofiltru.

În condițiile specificate ecuațiile au următoarea formă:

(1)

Domeniul de calcul ales D, este discretizat într-un număr finit de puncte pe care se aproximează operatorii de derivat ai ecuațiilor prin dezvoltări în serii Taylor trunchiate la un ordin de precizie ales. Pentru aceasta, s-a ales o rețea de discretizare uniformă pe domeniul de calcul D, având 5 noduri pe direcția axei Ox și 6 noduri pe direcția axei Oy, astfel încât pasul rețelei de discretizare să fie constant de-a lungul celor două axe. El este notat cu pe direcția axei Ox, respectiv pe direcția axei Oy. Discretizarea domeniului este carteziană și fiecare nod este reprezentat prin indicii (i,j). Valorile variabilelor care intervin în sistemul de ecuații sunt calculate în fiecare nod al rețelei. Pentru fiecare nod al rețelei de discretizare s-a obținut o ecuație care exprimă potențialul în nodul respectiv și anume Vi,j .

Condițiile de limită impuse de simetria din electrofiltru pentru primele două ecuații din sistemul (1) sunt :

Pentru potențialul electric există două tipuri de condiții:

a) pe axele de simetrie (OA, OC și AB) de tipul Newmann

pe OC și AB și pe OA (2)

b) pe suprafața electrozilor corona și la suprafața electrozilor de depunere, condiții la limită de tip Dirichlet:

V=V0 , ρ=ρ0 – la electrodul corona (3)

V=0 – la electrodul de depunere (4)

Pentru rezolvarea ecuației lui Poisson din sistemul (2), ca metodă de discretizare a fost aleasă metoda diferențelor finite, prin care se aproximează ecuațiile cu derivate parțiale cu diferențe finite centrate pe semiintervale. Aceste aproximări se introduc în ecuațiile cu derivate parțiale și se obține un sistem de ecuații algebrice liniare.

Matricea acestui sistem de ecuații este o matrice tridiagonală și poate fi rezolvată cu ajutorul algoritmului Thomas sau TDMA (Tri-Diagonal- Matrix Algorithm).

Pentru a rezolva ecuația Poisson (sub forma sa discretă), este necesară cunoașterea densității de sarcină spațială ionică ρij în fiecare nod.

Calculul intensității câmpului electric necesită discretizarea operatorului gradient în ecuația (2) a sistemului (2). Acest lucru echivalează cu a stabili relații de calcul pentru derivata de ordinul întâi a potențialului electric.

Se ajunge la expresiile următoare:

; (5)

Pentru rezolvarea cu acuratețe a sistemelor este necesar să se cunoască intensitatea câmpului electric și a sarcinii electrice spațiale la momentul inițial.

Mărimea sarcinii limită acumulată pe particulă este dată de relația obținută de prof. Pouthenier pe baza căreia s-a calculat valoarea densității sarcinii spațiale inițiale, ținând seama de câmpul electric inițial, concentrația de particule în spațiul testat și suprafața specifică a particulelor

Densitatea inițială de sarcină ρ0 se va calcula în urma unui proces interativ respectând condiția E=E0. S-a presupus că intensitatea câmpului electric E0 în momentul inițial este cel dat de tensiunea aplicată electrodului de emisie (în cazul modelat tensiunea aplicată electrodului de emisie este U=50kV). Cu aceste precizări se poate trece la calculul valorii densității sarcinii electrice inițiale ρ0 în punctul O.

Rezolvarea problemei se face prin aplicarea algoritmului Thomas pentru problemele 2D (sau linie cu linie) descris în anexă. Se combină metoda directă a algoritmului Thomas într-o direcție cu metoda iterativă Gauss-Seidel în cealaltă direcție.

Programul de rezolvare a fost făcut în limbajul FORTRAN. În funcție de datele inițiale alese, acesta furnizează soluția sistemului de ecuații algebrice discretizate.

Rezultatele pentru potențial, câmp electric și sarcina spațială sunt obținute prin citirea în programul Mathcad Professional a datelor furnizate de programul FORTRAN.

Considerându-se electrozii de emisie tije de secțiune pătrată având latura de 4 mm și sarcina ionică injectată uniform în lungul electrodului s-a determinat influența distanței dintre electrozii de depunere (2h) și dintre electrozii de emisie (2d) de pe aceeași ramă asupra mărimilor electrice care caracterizează funcționarea electrofiltrului.

Aceste determinări s-au executat pentru aceeași tensiune de alimentare (U=50kV) și se constată că intensitatea câmpului electric și densitatea de volum a sarcinii ionice spațiale cresc odată cu descreșterea pasului dintre electrozii de depunere.

Deci, este necesar ca odată cu creșterea distanței dintre electrozii de depunere, echipamentele de înaltă tensiune să aibă posibilitatea de a livra potențial electric electrozilor de emisie mai mare, electrofiltrul să fie energizat cu un nivel de tensiune mărit, proporțional cu creșterea pasului. În caz contrar, particulele de praf se vor încărca cu o sarcină electrică mai mică și forțele de natură electrică vor fi mai mici, deci se vor înrăutăți performanțele de desprăfuire ale electrofiltrului.

După cum se observă din graficele przentate în teză, distribuția intensității câmpului electric prezintă valori ridicate în jurul electrodului corona și valori coborâte în cea mai mare parte a intervalului.

În continuarea lucrării în capitolele 6 și 7 sunt prezentate soluțiile propuse de autor pentru echiparea unei instalații de desprăfuire electrică, care să conducă la un grad ridicat de reținere a pulberilor din gazele de ardere precum și principalele contribuții personale.

Este prezentat un model concret de echipare al unui electrofiltru rezultat în urma studiilor teoretice și experimentale efectuate, dar și în urma unei activități de peste 20 de ani desfășurată de autor în domeniul instalațiilor de desprăfuire electrică.

Pe instalația pilot a fost determinată capacitatea de emisie a tuturor electrozilor de emisie utilizați în practica desprăfuirii electrostatice.

Se descrie soluția optimă de amplasare a sistemului de emisie față de sistemul de depunere precum și avantajele obținute prin trecerea de la pas 2h= 400 mm la pas de 2h= 380mm.

Prin redistribuirea echipamentului interior la pas 2h=380mm (această soluție constituie o contribuție personală) rezultă un plus de suprafață de depunere de 1178 mp. Mărirea suprafeței de depunere în aceleași condiții electrice impune un randament superior de separare a prafului din gazele de ardere. Aceste performanțe se pot justifica prin introducerea în modelul eficienței de separare a datelor obținute în lucrare.

Un alt element de noutate al soluției, constă în creșterea eficienței de colectare a prafului în buzunarele electrozilor. Prin modelare și vizualizare se poate evidenția o curgere mai bună a gazelor în sensul că particulele de praf sunt mai bine orientate spre electrozii de depunere.

Testele și studiile efectuate, privind stratul de praf depus pe electrodul de depunere, au scos în evidență faptul că în practică este necesară utilizarea unui nou tip de electrod de emisie și anume electrodul Isodyn B5M, care s-a dovedit superior electrodului Isodyn B5 utilizat frecvent de multe firme de specialitate din domeniu din țară și străinătate. Acest nou tip de electrod Isodyn B5M propus de autor a se implementa în structura câmpului 1 și 2 al electrofiltrului nu a mai fost utilizat până în prezent în practica desprăfuirii electrice și a rezultat în urma analizei caracteristicilor electrice și a stratului de praf depus pe electrozii de depunere.

Introducerea noului tip de electrod de emisie în structura echipamentului interior în vederea optimizării câmpului electric din zona activă a electrofiltrului constituie o contribuție personală a autorului.

O contribuție importantă este și realizarea unui program de calcul numeric ce a permis calculul repartiției bidimensionale a câmpului electric din electrofiltru.

În ceea ce privește evaluarea reală a câmpului electric din zona activă a electrofiltrului, acesta este influențat de elementele de distorsiune care apar în funcționarea instalației și care nu pot fi cuprinse în expresii matematice prelucrabile pe calculator. De aceea s-au utilizat ipoteze simplificatoare și aproximări prezentate pe larg în capitolul 5 din teză, unanim acceptate pe plan internațional.

Prin modelul propus se poate optimiza modul de dispunere a echipamentului interior (corelarea dintre h și d) astfel încât să se obțină parametri electrici maximi cu efecte economice majore.

O contribuție importantă este și studiul efectuat pe instalația pilot privind determinările valorilor optime a vitezei de curgere a gazelor prin electrofiltru pentru două medii disperse frecvent întâlnite în practica desprăfuirii electrostatice din România, precum și dependența vitezei

de migrație de temperatură.

Rezultatele teoretice obținute în capitolul 5, coroborate cu rezultatele obținute în studiul experimental conduc la ideea că dispunerea electrozilor de depunere la pas 2h= 380 mm și a electrozilor de emisie la pas 2d=300mm reprezintă soluția cea mai bună de amplasare a echipamentului interior al electrofiltrului, astfel încât să se obțină un câmp electric eficient în tot volumul ocupat de echipamentul interior.

Modelul de echipare propus în capitolul 6, precum și rezultatele teoretice și experimentale obținute și prezentate în teza de doctorat pot constitui o bază de date pentru cercetările ulterioare din domeniul desprăfuirii electrostatice și un punct de plecare pentru dimensionarea și realizarea unor instalații de desprăfuire electrică cu un grad ridicat de reținere a prafului din gazele de ardere în conformitate cu normele actuale și cele de perspectivă privind protecția mediului, cu adaptările specifice fiecărui proces tehnologic și evaluarea amănunțită a normelor tehnice de proiectare.