б ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ

В результате изучения данной главы студент должен: знать

• назначение, принцип действия и конструкции электрофильтров;

уметь

• проводить оценку эффективности очистки газов в электрофильтрах;

владеть

• методиками расчета аппаратов электрической очистки газов.

Физические основы работы электрофильтров

При пропускании запыленного газового потока через сильное электрическое поле частицы пыли получают электрический заряд, ускорение, заставляющее их двигаться вдоль силовых линий с последующим осаждением на электродах. Вследствие того что силы, вызывающие осаждение частиц пыли, приложены только к этим частицам, а не ко всему объему газа, расход энергии при электрической очистке значительно ниже, чем в большинстве пылеулавливающих аппаратов. При подаче напряжения на обкладки плоского конденсатора в цени 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 всех движущихся ионов достигает такой величины, что они при столкновении с нейтральными молекулами расщепляют последние на положительные и отрицательные ионы. Образовавшиеся молекулы ускоряются электрическим полем и, в свою очередь, ионизируют новые молекулы газа. Этот процесс, как известно, 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 неоднородном 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 сначала уменьшается очень быстро, а затем медленнее. 11о мере роста напряжения область ударной ионизации расширяется, и сила тока, проходящего через межэлектродный промежуток, повышается.

Этот участок (1—2) диаграммы (рис. 6.1) соответствует так называемому коронному разряду, при котором генерация ионов достаточна для зарядки пылевых частиц при отсутствии пробоя межэлектродного промежутка. При дальнейшем повышении напряжения область коронного разряда настолько увеличивается, что происходит искровой разряд (пробой). Во внутренней зоне коронного разряда в равном количестве образуются положительные и отрицательные ионы. Так как объем внешней зоны коронного разряда во много раз больше объема внутренней зоны, то основная масса частиц пыли получает отрицательный заряд. Этим обусловлено осаждение основной массы пыли на положительном, осадительном электроде. Лишь 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

Зависимость силы тока коронного разряда от величины приложенного напряжения и некоторые другие факторы

Рис. 6.1. Зависимость силы тока коронного разряда от величины приложенного напряжения и некоторые другие факторы. Эффективность улавливания частиц пыли в электрофильтрах зависит от удельного электрического сопротивления слоя уловленной пыли. По величине удельного сопротивления улавливаемые частицы пыли можно разделить на три группы:

  • 1) пыли с малым электрическим сопротивлением р< <Ю4Омсм, снижающие эффективность осаждения из-за подверженности процессу вторичного уноса;
  • 2) пыли с удельным сопротивлением р = 104—Ю10 Ом см, хорошо осаждающиеся на электродах и легко удаляемые встряхиванием;
  • 3) пыли с высоким удельным сопротивлением р> > Ю10 Ом-см, которые труднее всего улавливаются в электрофильтрах. Пыли этой группы образуют прочный и плотный слой, трудноудаляемый с электродов.

Слой пыли, осажденный на электроде, обычно имеет поры, трещины, и соответственно, пики, в связи с чем сравнительно равномерное электрическое поле преобразуется в поле между двумя остриями, легко пробиваемое при невысоких напряжениях. Высокая напряженность поля в трещинах вызывает возникновение коронного разряда, сопровождающегося выделением ионов. Выделяющиеся положительные ионы движутся к коронирующему электроду навстречу отрицательнозаряженным 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, схемы которых приведены на рис. 6.2.

В трубчатых электрофильтрах 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, по внутренней поверхности которой и оседает основная масса уловленной пыли. В пластинчатых электрофильтрах коронирующими электродами 1 являются также провода того или иного сечения, натянутые в ряд между параллельными пластинами, которые служат осадительными электродами. Электрическое поле создается присоединением коронирующих и осадительных электродов к источнику выпрямленного тока высокого напряжения (50—100 кВ).

Принципиальные схемы электродов

Рис. 6.2. Принципиальные схемы электродов:

а — пластинчатый электрофильтр; б — трубчатый электрофильтр; 1 — коро- нирующий электрод; 2 — осадительный электрод; 3 — источник высоковольтного питания

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >