Elektrisk gassrensing - det fysiske grunnlaget for driften av elektrostatiske utskillere

Hvis du passerer en støvete gass gjennom virkningssonen til et sterkt elektrisk felt, vil det teoretisk sett støvpartikler få en elektrisk ladning og vil begynne å akselerere, bevege seg langs kraftlinjene til det elektriske feltet til elektrodene, etterfulgt av avsetning på dem.

Imidlertid vil det under forholdene med et jevnt elektrisk felt ikke være mulig å oppnå slagionisering med generering av masseioner, siden i dette tilfellet vil ødeleggelsen av gapet mellom elektrodene sikkert oppstå.

Men hvis det elektriske feltet er inhomogent, vil ikke støtioniseringen føre til nedbrytning av gapet. Dette kan oppnås for eksempel ved å søke hul sylindrisk kondensator, nær den sentrale elektroden, på hvilken den elektriske feltspenningen E vil være mye større enn nær den ytre sylindriske elektroden.

I nærheten av den sentrale elektroden vil den elektriske feltstyrken være maksimal, mens den beveger seg bort fra den til den ytre elektroden, vil styrken E først raskt og betydelig reduseres, og deretter fortsette å avta, men saktere.

Ved å øke spenningen som påføres elektrodene får vi først en konstant metningsstrøm, og ved å øke spenningen ytterligere vil vi kunne observere en økning i den elektriske feltstyrken ved sentralelektroden til en kritisk verdi og begynnelsen av støt ionisering i nærheten.

Etter hvert som spenningen økes ytterligere vil slagioniseringen spre seg over et stadig større område i sylinderen og strømmen i gapet mellom elektrodene vil øke.

Som et resultat vil det derfor oppstå en koronautslipp ionegenerering vil være tilstrekkelig til å lade støvpartikler, selv om det endelige bruddet på gapet aldri vil skje.

For å oppnå en koronautladning for å lade støvpartikler i en gass, er ikke bare en sylindrisk kondensator egnet, men også en annen konfigurasjon av elektroder som kan gi et inhomogent elektrisk felt mellom dem.

For eksempel utbredt elektrofiltre, hvor et inhomogent elektrisk felt produseres ved bruk av en serie utladningselektroder montert mellom parallelle plater.

Bestemmelsen av den kritiske spenningen og den kritiske spenningen som korona oppstår ved, gjøres på grunn av de tilsvarende analytiske avhengighetene.

I et inhomogent elektrisk felt dannes to regioner med ulik grad av inhomogenitet mellom elektrodene. Koronaregionen fremmer generering av motsatte fortegnsioner og frie elektroner nær den tynne elektroden.

Frie elektroner, sammen med negative ioner, skynder seg til den positive ytre elektroden, hvor de gir den sin negative ladning.

Koronaen her utmerker seg med et betydelig volum, og hovedrommet mellom elektrodene er fylt med frie elektroner og negativt ladede ioner.

I rørformede elektrostatiske utskillere føres gassen som skal fjernes gjennom vertikale rør med en diameter på 20 til 30 cm, med 2 - 4 mm elektroder strukket langs rørenes sentrale akser. Røret er en samleelektrode, ettersom det fangede støvet legger seg på dens indre overflate.

En platefeller har en rad med utladningselektroder sentrert mellom platene, og støvet legger seg på platene Når en støvete gass passerer gjennom en slik feller absorberes ioner på støvpartiklene og dermed lades partiklene raskt. Under lading akselereres støvpartiklene når de beveger seg mot oppsamlingselektroden.

Determinanter for hastigheten på støvbevegelsen i den ytre sonen koronautslipp er samspillet mellom det elektriske feltet med partikkelladningen og den aerodynamiske vindkraften.

Kraften som får støvpartikler til å bevege seg mot oppsamlingselektroden— Coulomb-kraften for interaksjon av ladningen til partiklene med det elektriske feltet til elektrodene… Når partikkelen beveger seg mot samleelektroden, balanseres den aktive coulomb-kraften av hodets dragkraft. Driftshastigheten til en partikkel til samleelektroden kan beregnes ved å likestille disse to kreftene.

Kvaliteten på partikkelavsetningen på elektroden påvirkes av slike faktorer som: partikkelstørrelse, deres hastighet, ledningsevne, fuktighet, temperatur, kvaliteten på elektrodeoverflaten, etc.Men det viktigste er den elektriske motstanden til støvet. Den største motstand støv er delt inn i grupper:

Støv med en spesifikk elektrisk motstand på mindre enn 104 Ohm * cm

Når en slik partikkel kommer i kontakt med en positivt ladet samleelektrode, mister den umiddelbart sin negative ladning, og får øyeblikkelig en positiv ladning på elektroden. I dette tilfellet kan partikkelen umiddelbart lett bæres bort fra elektroden, og renseeffektiviteten vil falle.

Støv med en spesifikk elektrisk motstand på 104 til 1010 Ohm * cm.

Slikt støv legger seg godt på elektroden, ristes lett ut av røret, filteret fungerer veldig effektivt.

Støv med en spesifikk elektrisk motstand på mer enn 1010 Ohm * cm.

Støv fanges ikke lett opp av den elektrostatiske utskilleren. De utfelte partiklene skytes ut veldig sakte, laget med negativt ladede partikler på elektroden blir tykkere. Det ladede laget forhindrer avsetning av nyankomne partikler. Rengjøringseffektiviteten reduseres.

Støv med høyest elektrisk motstand — magnesit, gips, oksider av bly, sink, etc. Jo høyere temperatur, jo mer intenst øker støvmotstanden først (på grunn av fordampning av fuktighet), og deretter synker motstanden. Ved å fukte gassen og legge til noen reagenser (eller partikler av sot, koks), kan du redusere motstanden til støvet.

Når det kommer inn i filteret, kan noe av støvet tas opp av gassen og føres bort igjen, dette avhenger av gasshastigheten og diameteren på oppsamlingselektroden. Sekundær medriving kan reduseres ved umiddelbart å skylle det allerede innestengte støvet med vann.

Strøm-spenningskarakteristikk for filteret bestemmes av noen teknologiske faktorer.Jo høyere temperatur, jo høyere er koronastrømmen; imidlertid reduseres den stabile driftsspenningen til filteret på grunn av en reduksjon i sammenbruddsspenningen. Høyere luftfuktighet betyr lavere koronastrøm. Høyere gasshastighet betyr lavere strøm.

Jo renere gass - jo høyere koronastrøm, jo ​​støvere gass - jo lavere koronastrøm. Konklusjonen er at ionene beveger seg mer enn 1000 ganger raskere enn støvet, så når partiklene lades, avtar koronastrømmen og jo mer støv det er i filteret, jo lavere er koronastrømmen.

For ekstremt støvete forhold (Z1 25 til 35 g / m23) kan koronastrømmen falle til nesten null og filteret vil slutte å virke. Dette kalles kronelåsing.

En låst korona resulterer i mangel på ioner for å gi tilstrekkelig ladning til støvpartiklene. Selv om kronen sjelden låser seg helt, fungerer ikke elektrofilteret godt i støvete omgivelser.

I metallurgi brukes plateelektrofiltre oftest, preget av høy effektivitet, som fjerner opptil 99,9% støv med lavt energiforbruk.

Når du beregner et elektrofilter, beregnes dets ytelse, effektivitet, energiforbruk for å lage en korona, samt strømmen til elektrodene. Ytelsen til filteret er funnet av området til den aktive delen:

Når du kjenner området til den aktive delen av elektrofilteret, velges en passende filterdesign ved hjelp av spesielle tabeller. For å finne filtereffektiviteten, bruk formelen:

Hvis størrelsen på støvpartiklene er i samsvar med den gjennomsnittlige frie banen til gassmolekylene (ca. 10-7m), kan hastigheten på deres avvik finnes ved formelen:

Driftshastigheten til store aerosolpartikler er funnet ved formelen:

Effektiviteten til filteret for hver støvfraksjon produseres separat, hvoretter den totale effektiviteten til den elektrostatiske utskilleren fastsettes:

Driftsintensiteten til det elektriske feltet i filteret avhenger av konstruksjonen, avstanden mellom elektrodene, radiusen til koronaelektrodene og mobiliteten til ioner. Det vanlige driftsspenningsområdet for et elektrofilter er fra 15 * 104 til 30 * 104 V / m.

Friksjonstap er vanligvis ikke beregnet, men bare antatt å være 200 Pa. Energiforbruket for å lage en korona er funnet av formelen:

Strømmen ved oppsamling av metallurgisk støv er etablert som følger:

Interelektrodeavstanden til elektrofilteret avhenger av konstruksjonen. Lengden på oppsamlingselektrodene velges avhengig av nødvendig grad av støvoppsamling.

Elektrostatiske utskillere brukes vanligvis ikke til å fange opp støv fra rene dielektrikum og rene ledere. Problemet er at svært ledende partikler lett lades, men de kastes også raskt ut ved samleelektroden og fjernes derfor umiddelbart fra gasstrømmen.

Dielektriske partikler legger seg på samleelektroden, reduserer ladningen og fører til dannelse av omvendt korona, som hindrer filteret i å fungere som det skal. Det normale driftsstøvinnholdet for elektrofilteret er under 60 g / m23, og den maksimale temperaturen som elektrofilteret brukes ved er +400 ° C.

Se også om dette emnet:

Elektrostatiske filtre — enhet, driftsprinsipp, bruksområder