Tài liệu Nhiet_dien

MỤC LỤC MỤC LỤC..............................................................................................................................1 LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................................3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN.........................................................................................................................4 1.1. Tổng quan chung về hệ thống lọc bụi tĩnh điện..........................................................4 1.1.1. Công nghệ lọc bụi tĩnh điện..................................................................................4 1.1.2. Phân loại các hệ thống lọc bụi tĩnh điện...............................................................5 1.1.3. Ưu nhược điểm của hệ thống lọc bụi tĩnh điện....................................................6 CHƯƠNG 2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN............................................................................................................................7 2.1. Cấu tạo thực tế về mặt cơ khí......................................................................................7 2.1.1.Vỏ thiết bị lọc bụi...................................................................................................7 2.1.2. Cơ cấu phân phối và điều phối khí vào thiết bị....................................................7 2.1.3. Điện cực lắng........................................................................................................8 2.1.4. Điện cực quầng sáng.............................................................................................9 2.1.5. Hệ thống rung, gõ................................................................................................10 2.1.6. Phễu.....................................................................................................................10 2.1.7.Thiết bi tạo điện áp cao........................................................................................10 2.1.8. Phân bố điện áp cao.............................................................................................11 2.1.9. Khóa nối đất và thiết bị nối đất...........................................................................11 1 2.1.10. Hệ thống cài đặt cơ khí.....................................................................................11 2.2. Cấu trúc điện – điện tử của hệ thống lọc bụi tĩnh điện.............................................12 2.2.1. Hệ thống điều áp xoay chiều một pha (hoặc ba pha).........................................12 2.2.2. Máy biến áp.........................................................................................................13 2.2.3. Bộ chỉnh lưu........................................................................................................14 2.2.4. Hệ thống mạch điều khiển và mạch đo...............................................................15 2.3. Nguyên lý làm sạch bụi bằng điện............................................................................15 2.4. Phân tích các quá trình khi làm sạch khí bụi bằng lọc bụi tĩnh điện........................17 2.4.1. Quá trình tích điện của hạt bụi............................................................................17 2.4.2. Sự chuyển động của hạt bụi trong điện trường tĩnh...........................................18 2.4.3. Sự lắng bụi trên bề mặt điện cực lắng................................................................19 2.4.4. Đặc tính Volt-Ampe của quầng sáng..................................................................19 2.4.5. Hiệu suất thu bụi.................................................................................................20 2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của lọc bụi tĩnh điện......................21 2.5.1. Ảnh hưởng do tính chất khí cần làm sạch..........................................................21 2.5.2. Ảnh hưởng do bụi bám trên các điện cực...........................................................21 2.5.3. Ảnh hưởng của hàm lượng bụi ban đầu trong khí..............................................22 2.5.4. Ảnh hưởng do làm bẩn điện cực quầng sáng và điện cực lắng đến hiệu suất thu bụi..................................................................................................................................22 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG LỌC BỤI...........................23 3.1. Các thông số cần điều khiển của hệ thống lọc bụi tĩnh điện....................................23 3.2. Tính toán và mô phỏng..............................................................................................23 2 LỜI MỞ ĐẦU Điện năng có tầm quan trọng rất lớn đối với đời sống con người nói chung cũng như sự phát triển kinh tế của một quốc gia nói riêng. Với các điều kiện sinh hoạt, điện được dùng để chiếu sáng, chạy quạt, ti vi…Với các xí nghiệp công nghiệp điện năng để thực hiện cơ khí hóa, tự động hóa các quá trình sản xuất làm cho năng suất lao động ngày một tăng cao tiết kiệm nguồn nguyên liệu, giảm nhẹ điều kiện làm việc của con người. Trong nông nghiệp điện năng được dùng để khống chế ảnh hưởng của thiên nhiên, nâng cao năng suất trồng trọt, chăn nuôi, cải tạo môi trường sống cho con người. Trong giao thông vận tải làm tăng khả năng chuyên chở, giảm nguyên liệu và chi phí vận hành. Tuy nhiên trong các nhà máy điện lại có một số nhà máy thải ra ngoài không khí một lượng khói bụi đáng kể, thậm chí trong một số nhà máy nếu khí thải không được lọc bụi thì lượng bụi thải ra thật là kinh khủng. Tiêu biểu nhất trong các nhà máy điện là nhà máy nhiệt điện, nếu bụi đốt lò hơi thải thẳng lên trời không thông qua bộ lọc thì sẽ đưa bụi than bay phát tán khắp các vùng xung quanh. Lượng bụi khủng khiếp đó nếu thải ra ngoài sẽ phá hỏng môi trường sinh thái xung quanh, đe dọa trực tiếp cuộc sống của con người, không những của công nhân sản xuất mà còn cả những người dân sinh sống xung quanh trong vùng. Như vậy là một điều cấp thiết là cần phải có một hệ thống lọc bụi thích hợp ở trong các nhà máy để bảo vệ môi trường mà lọc bụi tĩnh điện là một trong số đó. Sau một kì học dưới sự dạy dỗ của thầy giáo, em đã học hỏi được rất nhiều kiến thức và bước đầu áp dụng các kiến thức đó vào phân tích tổng quan cũng như chuyên sâu về hệ thống lọc bụi tĩnh điện trong nhà máy nhiệt điện. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, Tiến sĩ Nguyễn Huy Phương đã dạy dỗ cũng như giúp đỡ em hoàn thành bài tập lớn này. Trong quá trình làm bài do kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều nên chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót nên em mong thầy giáo xem xét và chỉnh sửa để bài tập có thể hoàn thiện hơn! Em xin chân thành cảm ơn thầy !!!. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN. 1.1. Tổng quan chung về hệ thống lọc bụi tĩnh điện. 1.1.1. Công nghệ lọc bụi tĩnh điện. Nền khoa học công nghiệp ngày càng phát triển vượt bậc, kéo theo là sự phát triến không ngừng của các nhà máy xí nghiệp dần đáp ứng được nhu cầu của con người về mọi mặt. Nhưng mặt trái của nó là kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng. Hiện nay, ở Việt Nam và cũng như 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. Một số nhà máy công nghiệp thường xuyên thải ra môi trường lượng khí thải rất lớn như nhà máy nhiệt điện, nhà máy xi măng, nhà máy cán thép...vv. Ở Việt Nam, tại những vùng tập trung nhiều công nghiệp, tình trạng khói bụi, khí độc hại thải ra mồi 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. Hình 1.1. Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (Electrostatic Precipitator) trong nhà máy nhiệt điện. 4 Khi thiết kế hệ thống lọc bụi vấn đề đặt ra đối với các nhà máy là chọn hệ thống lọc bụi nào cho phù hợp với nhà máy của mình trong số rất nhiều phương pháp lọc bụi hiện nay. Các phương pháp lọc bụi thường được sử dụng hiện nay:  Lọc bụi sử dụng buồng lắng bụi.  Lọc bụi kiếu ly tâm-xiclon.  Lọc bụi kiếu quán tính.  Lọc bụi bằng lưới lọc, vải,thép, giấy,...  Lọc bụi tĩnh điện. Trong đó phương pháp lọc bụi tĩnh điện là phương pháp tương đối hiệu quả đối với các nhà máy công nghiệp có một lượng bụi lớn như nhà máy nhiệt điện, xi măng, nhà máy sản xuất phân bón hóa học, công nghiệp gốm...vv. Nó có các ưu điếm cơ bản như: hiệu suất thu bụi cao, chi phí năng lượng thấp, có thế làm việc với áp xuất chân không hoặc áp suất cao và đặc biệt là nó có thể điều khiến và tự động hóa hoàn toàn. Hệ thống này thường được đặt ở các đầu ống dẫn khí xả ra môi trường của các nhà máy, được đưa qua hệ thống lọc bụi tĩnh điện khí trước khi xả ra môi trường. 1.1.2. Phân loại các hệ thống 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 lồ 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 5 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 40°c 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. 1.1.3. Ưu nhược điểm của hệ thống 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 dẫn 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 0,1μm và nồng độ bụi giảm từ vài gam đến 50 g/cm3. - Nhiệt độ của khí có thể đạt được tới 500°c. - 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. 6 CHƯƠNG 2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN. 2.1. Cấu tạo thực tế về mặt cơ khí. Phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản, thành phần, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm không khí, các tính chất vật lý, hóa học của bụi, yêu cầu và mức độ làm sạch ... mà cấu tạo thiết bị lọc bụi có các kiếu khác nhau. Nhưng cấu tạo thực tế của chúng đều có những bộ phận cấu trúc cơ bản sau: 2.1.1.Vỏ thiết bị lọc bụi. Thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ. vỏ được chế tạo bằng thép lá, bê tông gạch, các tấm trì hoặc vật liệu khác. Chọn vật liệu phải căn cứ vào nhiệt độ của khí thải và tính ăn mòn hóa học của khí thải. 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 sửa chữa thiết bị. Phía ngoài vỏ được bọc cách nhiệt. 2.1.2. Cơ cấu phân phối và điều phối khí vào thiết bị. Vấn đề phân bố điều khí trên bề mặt cắt ngang dòng chảy là một yêu cầu quan trọng trong khi thiết kế và vận hành thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Để phân phối khí đồng đều trên toàn bộ tiết diện cắt ngang dòng chảy và ngăn chặn dòng khó lọt qua vùng không có tác dụng thu bụi. Người ta lắp đặt cơ cấu phân phối khí được đặt trước vùng thu bụi. Cơ cấu phân phối khí là hệ thống lưới hoặc tấm có đục lỗ. Tổng tiết diện của các lỗ cho khi đi qua chiếm 35% ~ 45% tiết diện của tấm. Phía trước lưới là các cánh chỉnh hướng dòng khí. Đe thuận tiện cho việc sửa chữa và vận hành thì mỗi điện trường sẽ có một bunke chứa bụi. cấu trúc của bunke được chọn theo tính bám dính của bụi. Tính bám dính của bụi được thay đổi đáng kể theo thời gian lưu bụi trong bunke. Sau một thời gian làm việc lượng bụi bám dính lớn do đó phải định kì tháo bụi khỏi bunke. Tuy nhiên khi tháo bunke không tránh được việc không khí chứa bụi qua bunke và thiết bị làm giảm hiệu suất lọc bụi. 7 Hình 2.1. Cấu tạo thực tế của hệ thống lọc bụi tĩnh điện. Tính lưu động của bụi còn phụ thuộc vào nhiệt độ của bụi. Khi nhiệt độ giảm thì độ ấm của khí tăng lên và bụi trở lên dính nhớt. Đe bụi không dính kết và không đóng tảng, người ta cách nhiệt cho các bunke. Trong một số trường hợp bunke còn được nung nóng phía dưới Khi bụi bám dính còn có thế được bố trí các thanh rung trong bunke. Việc bố trí này còn được tiến hành theo chu kỳ. Chú ý rằng: các thanh rung 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. Vì nếu bụi không chuyến động được mà máy rung cứ làm việc thì bụi sẽ bị nén chặt. 2.1.3. Điện cực lắng. Chúng thường có dạng ống trụ tròn có đường kính 200mm ~ cho đến 300 mm. Chiều dài từ 3m đến 5m. Đôi khi sử dụng các ống có tiết diện vuông, sáu cạnh. Các điện cực lắng là các tấm phẳng nhẵn đôi khi chỉ sử dụng trong các thiết bị lọc ướt vì nếu dùng trong các thiết bị lọc khô khi rung cơ học để rũ bụi thì khó tránh khỏi bụi quấn theo khí ra ngoài. Do đó người ta thường gắn thêm vào các điện cực lắng các túi chứa hoặc máng chứa bụi. 8 Hình 2.2. Hình ảnh các điện cực trong thực tế. 2.1.4. Điện cực quầng sáng. Phải có cấu trúc thích hợp đế tạo ra sự phóng điện quầng sáng đều và có cường độ lớn. Điện cực quầng sáng phải bền cơ học, phải cứng vững, chụi được tác dụng của cơ cấu rung lắc, phải chống được sự ăn mòn và bền ở nhiệt độ cao. Trong thiết bị thu bụi có năng suất cao thì tống chiều dài các điện cực quầng sáng trong một thiết bị đạt tới vài kilomet, bởi vậy điện cực quầng sáng phải đơn giản về chế tạo và giá thành thấp. Ta có thế phân điện cực quầng sáng thành hai loại chính:  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.  Các điện cực quầng sáng có các điểm phóng điện cố định phân bố dọc theo chiều dài của điện cực. Các điện cực trong nhóm hai cho phép ta có thế tính toán được cuồng sáng theo ý muốn tùy thuộc sự thay đổi số lượng và bước bố trí các điếm phóng điện. Nó tùy thuộc chiều cao của các mũi kim phóng điện. 9 2.1.5. Hệ thống rung, gõ. Để thiết bị lọc bụi hoạt động ở hiệu suất tối ưu, lượng bụi iắng 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 thống thường được hoạt động thống 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. 2.1.6. 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 điểu khiển bằng nhiệt tĩnh tiêu thụ 1.5 kW/ m 2, 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. 2.1.7.Thiết bi 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 10 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 khống thể xảy ra. 2.1.8. 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. 2.1.9. Khóa nối đất và thiết bị 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. 2.1.10. 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 11 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. 2.2. Cấu trúc điện – điện tử của hệ thống lọc bụi tĩnh điện. Hình 2.3. Sơ đồ cấu trúc điện – điện tử của hệ thống lọc bụi tĩnh điện. 2.2.1. Hệ thống điều áp xoay chiều một pha (hoặc ba pha).  Sơ đồ. 12 Hình 2.4. Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha.  Nhiệm vụ : Nhiệm vụ của hệ thống 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.  Nguyên lý hoạt động : Để đơn giản ta xét hệ thống điều áp xoay chiều một pha với tải thuần trở và nguồn vào hình sin. Các thyristor được cấp xung điều khiển với góc điều khiển là α. Điện áp đưa vào là điện áp lưới hình sin. Với sự luân phiên đóng mở của cặp Thyristor Điện áp ra sau sẽ được giảm xuống mức cần thiết để điều chỉnh ổn định điện áp làm việc.Từ đồ thị cho thấy tuy điện áp cũng như dòng ra không còn sin nữa nhưng vẫn có dạng đối xứng. Hình 2.5. Đồ thị điện áp vào và dòng điện ra với các xung điều khiển. 2.2.2. Máy biến áp.  Nhiệm vụ : 13 Thiết bị dùng để nâng điện áp sơ cấp lấy từ đầu ra của hệ thống mạch điều áp xoay chiều lên hàng chục KV để sau đó đưa tới bộ chỉnh lưu tạo điện áp một chiều đưa ra cao áp lọc.  Hoạt động : Sau khi qua bộ điều áp thì điên áp đưa vào biến áp thường không sin, nhưng theo phân tích ở trên thì điên áp là đối xứng, có thể tách thành các thành phần bậc 1 và bậc cao, trong đó không có thành phần một chiều. Do vậy các thành phần xoay chiều của điên áp sơ cấp MBA (hay điên áp hiêu dụng sơ cấp) vẫn được khuếch đại qua máy biến áp U2=m.U1với m là tỉ số biến đổi của máy biến áp. 2.2.3. Bộ chỉnh lưu.  Sơ đồ : Hình 2.6. Cầu chỉnh lưu một pha.  Nhiệm vụ : Là bộ chỉnh lưu cầu một pha biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều 14 cung cấp cho bộ lọc bụi tĩnh điện.Ở đây điện áp xoay chiều cung cấp cho hệ thống chỉnh lưu cầu là điện áp xoay chiều có biên độ rất lớn, cỡ hàng chục KV nên diode chỉnh lưu phải sử dụng là diode cao áp, trong trường hợp không có loại thiết bị diode có mức điện áp cao như vậy thì ta có thể sử dụng ghép nối tiếp nhiều diode có mức điện áp thấp hơn.  Hoạt động : Khi có điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu của hệ thống chỉnh lưu,ở nửa chu kì dương của điện áp thì các diode D1 và D2 mở dẫn dòng ra phía tải, điện áp ra dương theo hướng từ trên xuống. Ở nửa chu kì âm các diode D3 và D4 dẫn dòng ra phía tải, điện áp ra tính từ trên xuống vẫn dương.Vậy trong cả chu kì điện áp vào xoay chiều, điện áp ra luôn dương. Điện áp vào đã được chỉnh lưu. 2.2.4. Hệ thống mạch điều khiển và mạch đo. Hệ thống mạch điều khiển và mạch đo giúp chúng ta tạo ra một hệ thống đo và xử lý tín hiệu hệ thống nhằm đảm bảo các thông số đầu ra của nguồn điện ra cấp cho các điện cực được giữ ổn định bất kể với sự thay đổi của tải hay nguồn đầu vào. Trong thực tế các hệ thống đo điện áp hay dòng điện có rất nhiều dạng như dùng cầu phân áp, IC chuyên dụng...vv còn hệ thống điều khiển có thể là các vi điều khiển,vi xử lý, DSP hay các chíp điều khiển chuyên dụng. 2.3. Nguyên lý làm sạch bụi bằng điện. 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 sự va đập ion mãnh liệt. Biểu hiện bên ngoài của sự ion hoá khí mãnh liệt là nhìn thấy một quầng sáng bao phủ quang điện cực. 15 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 bể mặt điện cực. Lượng bụi được lắng chủ yếu trên bề mặt các điện cực lắng. Hình 2.7. Quá trình ion hóa và lắng bụi. 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 16 mặt điện cực người ta định kỳ rung lắc điện cực, hoặc xối nước rửa điện cực và thu lấy bụi. 2.4. Phân tích các quá trình khi làm sạch khí bụi bằng lọc bụi tĩnh điện. 2.4.1. Quá trình tích điện của 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 1 μm 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. qth  n.e  0.19*109 * r 2 * E (C ) . Trong đó :  qth - Điện tích tới hạn của hạt bụi.  n - Số lượng điện tích hạt bụi tích được.  r - Bán kính của hạt bụi. 17  E - Cường độ điện trường. 2.4.2. Sự chuyển động của hạt bụi trong điện trường tĩnh. 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 vế 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 1μm 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 0.17 *1011 * E [m/s]   Đối với những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 1μm 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 0.17 *1011 * E [m/s]  Trong đó : - E là cường độ điện trường. 18 - r là bán kính của hạt bụi. - μ là hệ số nhớt động lực của khí trong thực tế. 2.4.3. Sự lắng bụi trên bề mặt 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. 2.4.4. 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 phẩn 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 20°C 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: Eth  30.3*   (1  0.298 )[kV/cm]  * R1 . Trong đó: 19  R1 là bán kính của điện cực quầng sáng.  Eth là cường độ điện trường tới hạn.  δ là tỉ số khối lượng của khí trong điều kiện làm việc 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 th  Eth * R1*ln R2 [V] R1 .  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 cồng thức: U th  Eth * R1(  2R1  ln )[V] a a . Trong đó:  Uth - Điện áp tới hạn (điện áp bắt đầu xuất hiện quầng sáng ).  Eth - Cường độ điện trường tới hạn.  R - Bán kính điện cực quầng sáng.  H- Khoảng cách giữa các quầng sángvà 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. 20