Электрическая очистка газов

Общие положения

При пропускании запыленного газового потока через сильное электрическое поле частицы пыли получают электрический заряд и ускорение, заставляющее их двигаться вдоль силовых линий поля с последующим осаждением на электродах. Вследствие того, что силы, вызывающие осаждение частиц пыли, приложены только к этим частицам, а не ко всему потоку газа, расход энергии при электрической очистке значительно ниже, чем для большинства других пылеулавливающих аппаратов.

При подаче напряжения на обкладки плоского конденсатора в цепи возникает незначительная сила тока, которая с повышением напряжения сначала немного увеличивается, а затем сохраняет постоянное значение, называемое током насыщения. Это объясняется тем, что при постоянном уровне ионизации газа в движение приходят все имеющиеся в газовом промежутке ионы. При некотором критическом значении приложенного напряжения кинетическая энергия движущихся ионов достигает такой величины, что они при столкновении с нейтральными молекулами расщепляют последние на положительные и отрицательные ионы. Образовавшиеся ионы ускоряются электрическим полем и, в свою очередь, ионизируют новые молекулы газа. Процесс ионизации приобретает цепной характер и называется ударной ионизацией. Благодаря равномерности электрического поля между обкладками конденсатора, ударная ионизация протекает равномерно во всех точках межэлектродного промежутка и сила тока мгновенно возрастает - наступает искровой разряд. Поэтому для осуществления ударной ионизации без пробоя межэлектродного промежутка необходима организация ударной ионизации в неравномерном электрическом поле.

При подаче напряжения на обкладки цилиндрического конденсатора напряженность поля вблизи центрального электрода будет значительно больше, чем у внешнего. По мере удаления от центрального электрода напряженность поля сначала уменьшается очень быстро, а потом медленнее. По мере роста напряжения область ударной ионизации расширяется и сила тока, проходящего через межэлектродный промежуток, повышается. Этот участок (1-2) диаграммы (рис.5.1) соответствует так называемому коронному разряду, при котором генерация ионов достаточна для осуществления зарядки пылевых частиц при отсутствии пробоя межэлектродного промежутка. При дальнейшем повышении напряжения область коронного разряда настолько увеличивается, что происходит искровой разряд (пробой).

Рис. 5.1. Зависимость силы тока i коронного разряда от величины приложенного напряжения.

Во внутренней зоне коронного разряда в равном количестве образуются ионы положительного и отрицательного знаков. Так как объем внешней зоны коронного разряда во много раз больше объема внутренней, то основная масса частиц пыли получает отрицательный заряд. Этим обусловлено осаждение основной массы пыли на положительном осадительном электроде. Лишь относительно небольшая часть частиц осаждается на отрицательном коронирующем электроде.

На процесс осаждения частиц влияют многочисленные факторы - проводимость и размер частиц, скорость, температура и влажность газа, состояние поверхности электрода и т.д.

Эффективность улавливания частиц пыли в электрофильтрах в значительной степени зависит от удельного электрического сопротивления слоя уловленной пыли. По величине удельного электрического сопротивления улавливаемые частицы пыли можно разделить на три группы:

1) пыли с малым электрическим сопротивлением (менее 10⁴ Ом×см), снижающие эффективность осаждения из-за подверженности процессу вторичного уноса;

2) пыли с удельным сопротивлением 10⁴-10¹⁰ Ом×см, хорошо осаждающиеся на электродах и легко удаляемые встряхиванием;

3) пыли с высоким удельным электрическим сопротивлением (более 10¹⁰ Ом×см), которые труднее всего улавливаются в электрофильтрах. Пыли этой группы часто образуют плотный и прочный слой, трудно удаляемый с электродов.

Слой пыли, осажденной на электроде, обычно имеет поры и трещины, в связи с чем электрическое поле преобразуется в поле между двумя остриями, легко пробиваемому при невысоких напряжениях. Высокая напряженность поля в трещинах вызывает возникновение коронного разряда, сопровождаемого выделением ионов. Выделяющиеся положительные ионы движутся к коронирующему электроду навстречу заряженным частицам пыли и частично нейтрализуют заряд последних. Это явление, называемое обратной короной, резко ухудшает работу электрофильтра. Появление обратной короны сопровождается значительным увеличением потребляемого тока (в несколько раз выше нормального) при сниженном напряжении на электродах.

В настоящее время применяют два основных типа электрофильтров, схема которых приведена на рис.5.2.

Рис. 5.2. Принципиальные схемы электрофильтров:

а - пластинчатый электрофильтр; б - трубчатый электрофильтр;

1 - коронирующий электрод; 2 - осадительный электрод; 3 - источник высоковольтного питания.

В трубчатых электрофильтрах (рис. 5.2, б) запыленный газ пропускают по вертикально расположенным трубам диаметром 200 – 250 мм, по оси которых натянут коронирующий электрод 1 - провод диаметром 2 - 4 мм. Другим осадительным электродом служит сама труба 2, на внутренней поверхности которой и оседает основная масса уловленной пыли.

В пластинчатых электрофильтрах (рис. 5.2, а) коронирующими электродами 1 являются также провода того или иного сечения, натянутые в ряд между параллельными пластинами, которые служат осадительными электродами 2.

Электрическое поле создается присоединением коронирующих и осадительных электродов к источнику выпрямленного тока 3 (рис.5.2) высокого напряжения (50 – 100 кВ).

Кроме формы осадительных электродов электрофильтры классифицируются по расположению зон зарядки (однозонные и двухзонные); по направлению движения газового потока (горизонтальные и вертикальные); по числу последовательно расположенных полей (однопольные и многопольные); по числу параллельно работающих секций (односекционные и многосекционные); по выводу уловленной пыли из электрофильтра (сухие и мокрые).

Дата добавления: 2015-07-11