Những điều cần lưu ý khi lựa chọn máy lọc tĩnh điện

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện (ESP) hoặc máy làm sạch không khí tĩnh điện là thiết bị thu hạt sử dụng lực tĩnh điện để tách các chất dạng hạt (PM) khỏi khí thải. Lọc bụi tĩnh điện (ESP) có hiệu quả cao và có thể loại bỏ bụi và khói khỏi luồng không khí bằng cách can thiệp vào dòng khí đi qua thiết bị. Hiệu quả thu gom của bộ lọc bụi tĩnh điện phụ thuộc phần lớn vào các đặc tính điện của hạt được thu thập.

Ưu điểmNhược điểmXử lý lượng khí rất lớn và tải nhiều bụi với độ giảm áp suất thấp.Không linh hoạt với những thay đổi trong điều kiện hoạt động sau khi đã cài đặt.Hiệu quả thu gom rất cao, ngay cả đối với các hạt rất nhỏ.Không thể kiểm soát khí thảiCó thể xử lý các vật liệu ăn mòn, vật liệu ẩm ướt và nhiệt độ cao.Phụ thuộc vào điện trở suất của hạtChi phí vận hành thấpChi phí vốn (thiết bị) caoBền – có tuổi thọ lâu dài, ít bảo dưỡng

Vận hành ESP

Lọc bụi tĩnh điện sử dụng các điện tích tĩnh điện để tách các hạt ra khỏi dòng khí bẩn. Điện cực cao áp, dòng điện một chiều được sử dụng để thiết lập một điện trường mạnh. Trường này (được gọi là hào quang) cung cấp điện tích âm (thường) cho các hạt khi chúng đi qua thiết bị. Điện tích này ép các hạt lên thành của đĩa hoặc ống thu gom. Các bề mặt thu gom này (hoặc điện cực thu gom) sau đó được cào, rung hoặc rửa bằng nước để đánh bật các hạt rơi vào phễu để xử lý.

Tóm lại, các thành phần chính của thiết bị kết tủa bao gồm:

• Điện cực thu
• Xả điện cực
• Nguồn điện cao áp
• Kiểm soát chất kết tủa
• Hệ thống rửa hoặc phun
• Hệ thống lọc không khí

Thiết kế ESP

Mặc dù thiết kế thực tế của hệ thống ESP thường do nhà sản xuất thực hiện, nhưng hiểu biết cơ bản về quy trình thiết kế sẽ giúp ích cho việc đưa ra lựa chọn sáng suốt.

Để bắt đầu, nhà sản xuất sẽ yêu cầu một số biến quá trình mô tả các điều kiện và yêu cầu của hệ thống. Các biến này bao gồm:

• Tốc độ dòng khí – tốc độ khí di chuyển trong hệ thống. Ở tốc độ dòng chảy cao hơn, sự chuyển hướng của hạt tăng lên nhanh chóng, nhưng dòng chảy không đủ sẽ dẫn đến việc phân phối khí kém hoặc bỏ hạt.
• Kích thước và phân bố kích thước hạt – sự phân bố kích thước và kích thước trung bình của PM trong dòng khí. Các hạt lớn hơn nạp điện dễ dàng hơn, trong khi vô số các hạt nhỏ có thể ngăn chặn sự hình thành của vầng hào quang.
• Điện trở suất của hạt – thước đo khả năng chống dẫn điện của các hạt. Các hạt có điện trở suất cao gặp khó khăn trong việc thu nhận điện tích, trong khi các hạt có điện trở suất thấp có thể mất điện tích quá dễ dàng và không bám vào đĩa thu. Điện trở suất bị ảnh hưởng bởi hóa học của hạt và nhiệt độ khí.
• Nhiệt độ khí – nhiệt độ của dòng khí trong hệ thống.
• Hóa học hạt – cấu tạo hóa học của hạt vật chất trong dòng khí.

Sau đó, nhà sản xuất sẽ sử dụng các biến này để xây dựng ESP. Các yếu tố thiết kế xác định hiệu suất của ESP bao gồm:

• Kích thước thiết bị kết tủa – kích thước của thiết bị kết tủa ảnh hưởng đến hiệu quả thu gom, dấu chân và lưu lượng khí của nó. Quá trình định cỡ rất phức tạp và thường liên quan đến việc sử dụng các mô hình máy tính để hỗ trợ tính toán cho nhiều biến số liên quan.
• Nguồn điện đầu vào – nguồn cung cấp cho hệ thống để tạo ra điện trường. Tăng công suất đầu vào cải thiện hiệu quả thu gom trong điều kiện bình thường.

Các loại máy lọc tĩnh điện

ESP được phân loại dựa trên một số yếu tố khác nhau, bao gồm thiết kế bộ thu, giai đoạn làm sạch và quy trình là khô hay ướt.

Phân loại máy lọc tĩnh điện dựa theo cấu trúc

1. Chất kết tủa dạng tấm

Các ESP dạng tấm chủ yếu thu thập các hạt khô và được sử dụng thường xuyên hơn các thiết bị kết tủa dạng ống. Chúng có thể có các điện cực tấm dây hoặc tấm phẳng.

Trong ESP dây bản, khí chảy giữa các tấm kim loại tấm và dây kim loại dài điện áp cao song song. Nó cho phép nhiều dòng chảy hoạt động song song, phù hợp để xử lý khối lượng khí lớn.

Bộ lọc bụi dạng dây tấm là một trong những loại ESP phổ biến nhất. Trong công nghiệp, chúng được sử dụng trong các lò nung xi măng, lò đốt, lò hơi, lò nung, nhà máy thiêu kết, lò nung, pin lò luyện cốc và nhiều ứng dụng khác.

2. Chất kết tủa dạng tấm phẳng

3. Tấm ESP

Các thiết bị kết tủa nhỏ hơn sử dụng các tấm phẳng thay vì dây dẫn cho các điện cực cao áp. Các tấm phẳng làm tăng điện trường trung bình được sử dụng để thu thập các hạt và cung cấp thêm diện tích bề mặt để thu thập các hạt. Chúng ít bị ảnh hưởng bởi hào quang trở lại hơn so với các bộ lọc bụi dạng dây tấm thông thường nhưng cũng có tổn thất rapping cao hơn.

Các ESP dạng tấm phẳng có thể được sử dụng trong các ứng dụng với các hạt điện trở suất cao có đường kính nhỏ (1 đến 2 µm). Tro bay có thể được thu giữ bằng cách sử dụng ESP dạng tấm phẳng, nhưng thường yêu cầu vận tốc thấp để ngăn ngừa tổn thất do va đập đáng kể.

4. Chất kết tủa hình ống

ESP hình ống bao gồm sự sắp xếp song song của các ống với các điện cực cao áp chạy trên trục của chúng. Các ống này có thể được sắp xếp như một tổ ong hình tròn, hình vuông hoặc hình lục giác với khí chảy lên hoặc xuống. Chúng được thiết kế như một đơn vị một giai đoạn, trong đó tất cả khí đi qua ống, loại bỏ sự lén lút. Họ vẫn dễ bị ảnh hưởng bởi sự không đồng đều của các hào quang.

Thiết bị kết tủa dạng ống ít phổ biến hơn dạng tấm. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến hạt ướt hoặc dính, và thường được làm sạch bằng nước để giảm tổn thất chuyển động lại thấp hơn so với các loại ESP thông thường. Chúng cũng có thể được niêm phong chặt chẽ để tránh rò rỉ vật liệu, một yếu tố quan trọng cần lưu ý đối với các chất có giá trị hoặc độc hại. 

Phân loại máy lọc tĩnh điện dựa trên giai đoạn làm việc

1. Chất kết tủa một giai đoạn

Hầu hết các ESP quy mô công nghiệp là một giai đoạn. Chúng sử dụng điện áp rất cao để sạc các hạt và kết hợp quá trình sạc và thu lại với nhau trong cùng một giai đoạn. Bộ điện cực và bề mặt bộ thu (tấm hoặc ống) hoạt động song song với nhau.

2. Chất kết tủa hai giai đoạn

Các ESP hai giai đoạn hoạt động theo chuỗi hơn là cấu hình song song. Thay vì sử dụng thiết kế cạnh nhau, chúng kết hợp các giai đoạn thu thập và nạp hạt riêng biệt. Điều này cho phép nhiều thời gian hơn để sạc hạt, ít nhạy cảm với hào quang trở lại và kết cấu kinh tế cho các kích thước nhỏ hơn.

Lọc gió hai giai đoạn riêng biệt và khác biệt với các ESP khác, ban đầu được thiết kế để lọc không khí kết hợp với hệ thống điều hòa không khí. Chúng thường được sử dụng cho các ứng dụng nhỏ hơn, khối lượng thấp hơn. Chúng thường được áp dụng cho các nguồn submicron phát ra sương mù dầu, khói, khói, hoặc các sol khí lỏng khác. Nhiều chiếc được bán dưới dạng hệ thống trọn gói, tiền chế.

Phân loại máy lọc tĩnh điện dựa theo nguyên lý làm việc

1. ESP khô

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện khô được sử dụng để thu giữ các hạt trong dòng sản phẩm khô. Máy sử dụng phương pháp cào định kỳ để tách bụi tích tụ khỏi các tấm thu và điện cực phóng điện. Lớp bụi (được giải phóng bằng cào) được thu gom trong một phễu và sau đó được loại bỏ bằng hệ thống xử lý tro. Thông thường, đọc rap cũng sẽ chiếu một số hạt này (khoảng 10-15%) trở lại dòng khí (được gọi là reentrainment). Lọc bụi tĩnh điện khô thường không thích hợp cho các ứng dụng hạt submicron vì kích thước hạt, điện trở suất và các vấn đề khác.

2. ESP ướt (WESP)

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện ướt được sử dụng để loại bỏ các dòng khí ướt (bão hòa) của các hạt. Máy sử dụng bình xịt nước để điều hòa / bẫy các hạt để thu gom và cũng để làm sạch các hạt khỏi bề mặt thu gom. WESPs thu thập các chất dạng hạt không thích hợp cho ESP khô, bao gồm các chất rắn dính, ẩm, dễ cháy, nổ hoặc có điện trở suất cao. WESP cũng có thể loại bỏ các hạt rất mịn (submicron) mà các ESP khô không thể thu nhận một cách hiệu quả. Việc sử dụng nước cũng mang lại cho các thiết bị này khả năng lọc khí. Hầu hết các thiết bị lọc bụi ướt đều có thiết kế hình ống.

Tuy nhiên, WESP đắt hơn ESP khô. Bởi vì chúng kết hợp nước và khí ăn mòn, chúng phải được thiết kế từ vật liệu chống ăn mòn đắt tiền hơn. Một nhược điểm khác của WESPs là PM được thu thập dưới dạng bùn thay vì chất rắn khô. Hình thức này không phù hợp với các vật liệu có giá trị cao hoặc có thể tái chế và tốn kém hơn để xử lý và thải bỏ. Nếu nước đang được tái chế và tái sử dụng, hệ thống cũng phải kết hợp bước lọc nước.

Thông số kỹ thuật hiệu suất

Các thông số kỹ thuật quan trọng nhất cần xem xét khi chọn ESP là xếp hạng luồng không khí và kích thước hạt tối thiểu.

• Tốc độ dòng khí hoặc lưu lượng thể tích là tốc độ dòng chảy chấp nhận được hoặc phạm vi tốc độ dòng chảy của dòng khí qua ESP, được đo bằng feet khối trên phút (cfm). Nó mô tả (các) tốc độ dòng chảy chấp nhận được mà ESP được thiết kế để hỗ trợ.
• Kích thước hạt tối thiểu cho biết đường kính tối thiểu của hạt vật chất mà ESP có thể thu giữ, được đo bằng micromet (µm). Đánh giá này xác định hiệu quả phạm vi khả năng của bộ lọc bụi.