Elektrisk gasrening - den fysiska grunden för driften av elektrostatiska filter

Om du passerar en dammig gas genom verkningszonen för ett starkt elektriskt fält, då teoretiskt dammpartiklar få en elektrisk laddning och kommer att börja accelerera, röra sig längs kraftlinjerna för det elektriska fältet till elektroderna, följt av avsättning på dem.

Under förhållanden med ett enhetligt elektriskt fält kommer det emellertid inte att vara möjligt att erhålla stötjonisering med generering av massjoner, eftersom förstörelsen av gapet mellan elektroderna säkert kommer att inträffa i detta fall.

Men om det elektriska fältet är inhomogent, kommer stötjoniseringen inte att leda till att gapet bryts. Detta kan uppnås till exempel genom att ansöka ihålig cylindrisk kondensator, nära den centrala elektroden, på vilken den elektriska fältspänningen E kommer att vara mycket större än nära den yttre cylindriska elektroden.

Nära den centrala elektroden kommer den elektriska fältstyrkan att vara maximal, medan den flyttas bort från den till den yttre elektroden, kommer styrkan E först snabbt och avsevärt att minska och sedan fortsätta att minska, men långsammare.

Genom att öka spänningen på elektroderna får vi först en konstant mättnadsström, och genom att ytterligare öka spänningen kommer vi att kunna observera en ökning av den elektriska fältstyrkan vid den centrala elektroden till ett kritiskt värde och början av chock jonisering nära den.

När spänningen höjs ytterligare kommer stötjoniseringen att spridas över ett allt större område i cylindern och strömmen i gapet mellan elektroderna ökar.

Som ett resultat kommer därför en koronaurladdning att inträffa jongenerering kommer att vara tillräcklig för att ladda dammpartiklar, även om det slutliga brytandet av gapet aldrig kommer att ske.

För att erhålla en koronaurladdning för att ladda dammpartiklar i en gas är inte bara en cylindrisk kondensator lämplig, utan också en annan konfiguration av elektroder som kan ge ett inhomogent elektriskt fält mellan dem.

Till exempel utbredd elektrofilter, i vilket ett inhomogent elektriskt fält alstras med användning av en serie urladdningselektroder monterade mellan parallella plattor.

Bestämningen av den kritiska spänningen och den kritiska spänningen vid vilken corona inträffar görs på grund av motsvarande analytiska beroenden.

I ett inhomogent elektriskt fält bildas två regioner med olika grader av inhomogenitet mellan elektroderna. Koronaregionen främjar genereringen av joner med motsatta tecken och fria elektroner nära den tunna elektroden.

Fria elektroner, tillsammans med negativa joner, rusar till den positiva yttre elektroden, där de ger den sin negativa laddning.

Koronan här kännetecknas av en betydande volym, och huvudutrymmet mellan elektroderna är fyllt med fria elektroner och negativt laddade joner.

I rörformiga elektrostatiska filteranordningar leds gasen som skall avdammas genom vertikala rör med en diameter på 20 till 30 cm, med 2 — 4 mm elektroder utsträckta längs rörens centrala axlar. Röret är en uppsamlingselektrod, eftersom det fångade dammet lägger sig på dess inre yta.

En plattavskiljare har en rad urladdningselektroder centrerade mellan plattorna och dammet lägger sig på plattorna När en dammig gas passerar genom en sådan absorberas joner på dammpartiklarna och partiklarna laddas därmed snabbt. Under laddningen accelereras dammpartiklarna när de rör sig mot uppsamlingselektroden.

Bestämningsfaktorer för dammrörelsens hastighet i den yttre zonen coronaurladdning är interaktionen mellan det elektriska fältet med partikelladdningen och den aerodynamiska vindkraften.

Kraften som får dammpartiklar att röra sig mot uppsamlingselektroden— Coulomb kraft för interaktion mellan partiklarnas laddning och elektrodernas elektriska fält… När partikeln rör sig mot uppsamlingselektroden, balanseras den aktiva coulombkraften av huvudets dragkraft. Drivhastigheten för en partikel till uppsamlingselektroden kan beräknas genom att likställa dessa två krafter.

Kvaliteten på partikelavsättningen på elektroden påverkas av sådana faktorer som: partikelstorlek, deras hastighet, ledningsförmåga, fuktighet, temperatur, kvaliteten på elektrodens yta, etc.Men det viktigaste är dammets elektriska motstånd. Den största motstånd damm är indelat i grupper:

Damm med ett specifikt elektriskt motstånd på mindre än 104 Ohm * cm

När en sådan partikel kommer i kontakt med en positivt laddad uppsamlingselektrod förlorar den omedelbart sin negativa laddning och får omedelbart en positiv laddning på elektroden. I detta fall kan partikeln omedelbart lätt föras bort från elektroden, och rengöringseffektiviteten kommer att sjunka.

Damm med ett specifikt elektriskt motstånd på 104 till 1010 Ohm * cm.

Sådant damm lägger sig bra på elektroden, skakas lätt ut ur röret, filtret fungerar mycket effektivt.

Damm med ett specifikt elektriskt motstånd på mer än 1010 Ohm * cm.

Damm fångas inte lätt upp av det elektrostatiska filteret. De utfällda partiklarna stöts ut mycket långsamt, lagret av negativt laddade partiklar på elektroden blir tjockare. Det laddade lagret förhindrar avsättning av nyanlända partiklar. Rengöringseffektiviteten minskar.

Damm med det högsta elektriska motståndet — magnesit, gips, oxider av bly, zink, etc. Ju högre temperatur, desto mer intensivt ökar dammmotståndet först (på grund av avdunstning av fukt), och sedan sjunker motståndet. Genom att fukta gasen och lägga till några reagenser (eller partiklar av sot, koks) kan du minska dammets motstånd.

När det kommer in i filtret kan en del av dammet tas upp av gasen och förs bort igen, detta beror på gashastigheten och diametern på uppsamlingselektroden. Sekundär medryckning kan minskas genom att omedelbart skölja det redan instängda dammet med vatten.

Filtrets strömspänningskarakteristik bestäms av vissa tekniska faktorer.Ju högre temperatur, desto högre koronaström; emellertid minskar filtrets stabila driftspänning på grund av en minskning av genomslagsspänningen. Högre luftfuktighet betyder lägre koronaström. Högre gashastighet betyder lägre ström.

Ju renare gas – desto högre coronaström, desto dammigare gas – desto lägre coronaström. Summan av kardemumman är att jonerna rör sig mer än 1000 gånger snabbare än dammet, så när partiklarna laddas minskar koronaströmmen och ju mer damm det är i filtret desto lägre blir koronaströmmen.

För extremt dammiga förhållanden (Z1 25 till 35 g / m23) kan koronaströmmen sjunka till nästan noll och filtret slutar fungera. Detta kallas kronlåsning.

En låst korona resulterar i brist på joner för att ge tillräcklig laddning till dammpartiklarna. Även om kronan sällan låser sig helt, fungerar det elektrostatiska filteret inte bra i dammiga miljöer.

Inom metallurgi används oftast plattelektrofilter, som kännetecknas av hög effektivitet, som tar bort upp till 99,9% av damm med låg energiförbrukning.

Vid beräkning av ett elektrofilter beräknas dess prestanda, drifteffektivitet, energiförbrukning för att skapa en korona, såväl som elektrodernas ström. Filtrets prestanda hittas av området för dess aktiva sektion:

Genom att känna till området för den aktiva delen av elektrofiltret väljs en lämplig filterdesign med hjälp av speciella tabeller. För att hitta filtereffektiviteten, använd formeln:

Om storleken på dammpartiklarna är proportionerlig med den genomsnittliga fria vägen för gasmolekylerna (ca 10-7m), kan hastigheten på deras avvikelse hittas med formeln:

Drifthastigheten för stora aerosolpartiklar hittas av formeln:

Filtrets effektivitet för varje dammfraktion produceras separat, varefter den totala effektiviteten för den elektrostatiska avskiljaren fastställs:

Driftsintensiteten för det elektriska fältet i filtret beror på dess konstruktion, avståndet mellan elektroderna, radien på koronaelektroderna och jonernas rörlighet. Det vanliga driftsspänningsområdet för ett elektrofilter är från 15 * 104 till 30 * 104 V / m.

Friktionsförluster beräknas vanligtvis inte, utan antas helt enkelt vara 200 Pa. Energiförbrukningen för att skapa en corona hittas av formeln:

Strömmen vid uppsamling av metallurgiskt damm fastställs enligt följande:

Elektrofiltrets mellanelektrodavstånd beror på dess konstruktion. Längden på uppsamlingselektroderna väljs beroende på den erforderliga graden av dammuppsamling.

Elektrostatiska filter används i allmänhet inte för att fånga upp damm från rena dielektrika och rena ledare. Problemet är att mycket ledande partiklar lätt laddas, men de stöts också snabbt ut vid uppsamlingselektroden och avlägsnas därför omedelbart från gasströmmen.

Dielektriska partiklar lägger sig på uppsamlingselektroden, minskar dess laddning och leder till bildandet av omvänd korona, vilket hindrar filtret från att fungera korrekt. Den normala dammhalten för det elektrostatiska filteret är under 60 g / m23, och den maximala temperaturen vid vilken elektrostatiska filter används är +400 ° C.

Se även om detta ämne:

Elektrostatiska filter — enhet, funktionsprincip, användningsområden