Elektriline gaasipuhastus - elektrostaatiliste filtrite töö füüsiline alus

Kui lasete tolmust gaasi läbi tugeva elektrivälja toimetsooni, siis teoreetiliselt lasevad tolmuosakesed omandada elektrilaeng ja hakkab kiirenema, liikudes mööda elektrivälja jõujooni elektroodidele, millele järgneb nendele sadestumine.

Ühtlase elektrivälja tingimustes ei ole aga massiioonide tekitamisega võimalik saavutada löökionisatsiooni, kuna sel juhul toimub elektroodide vahelise pilu hävimine.

Kuid kui elektriväli on ebahomogeenne, siis löögiionisatsioon ei too kaasa lõhe lagunemist. Seda on võimalik saavutada näiteks taotledes õõnes silindriline kondensaator, keskelektroodi lähedal, mille elektrivälja pinge E on palju suurem kui välise silindrilise elektroodi lähedal.

Keskelektroodi lähedal on elektrivälja tugevus maksimaalne, eemaldudes sellest välisele elektroodile, väheneb tugevus E esmalt kiiresti ja oluliselt ning seejärel väheneb, kuid aeglasemalt.

Suurendades elektroodidele rakendatavat pinget, saame esmalt konstantse küllastusvoolu ning pinget veelgi suurendades on võimalik jälgida elektrivälja tugevuse suurenemist keskelektroodil kriitilise väärtuseni ja löögi algust. ionisatsioon selle lähedal.

Pinge edasisel suurendamisel levib löögiionisatsioon silindris järjest suuremale alale ja vool elektroodide vahes suureneb.

Selle tulemusena tekib koroonaheide ioonide genereerimisest piisab tolmuosakeste laadimiseks, kuigi lõhe lõplikku murdmist ei juhtu kunagi.

Koroonalahenduse saamiseks tolmuosakeste laadimiseks gaasis ei sobi mitte ainult silindriline kondensaator, vaid ka elektroodide erinev konfiguratsioon, mis võib nende vahel luua ebahomogeense elektrivälja.

Näiteks laialt levinud elektrofiltrid, milles paralleelsete plaatide vahele paigaldatud tühjenduselektroodide seeria abil tekitatakse ebahomogeenne elektriväli.

Kriitilise pinge ja kriitilise pinge, mille juures koroona tekib, määramine toimub vastavate analüütiliste sõltuvuste tõttu.

Ebahomogeenses elektriväljas moodustub elektroodide vahele kaks erineva ebahomogeensusastmega piirkonda. Koroonapiirkond soodustab vastasmärgiga ioonide ja vabade elektronide teket õhukese elektroodi läheduses.

Vabad elektronid koos negatiivsete ioonidega tormavad positiivsele välisele elektroodile, kus nad annavad sellele negatiivse laengu.

Siinset koroonat eristab märkimisväärne maht ning elektroodide vaheline põhiruum on täidetud vabade elektronide ja negatiivselt laetud ioonidega.

Torukujulistes elektrostaatilistes filtrites juhitakse tolmust eemaldatav gaas läbi vertikaalsete 20–30 cm läbimõõduga torude, mille torude kesktelgedele on venitatud 2–4 mm elektroodid. Toru on koguv elektrood, kuna kinni jäänud tolm settib selle sisepinnale.

Plaatfiltril on plaatide vahele tsentreeritud tühjenduselektroodide rida ja tolm settib plaatidele.Kui tolmune gaas läbib sellise sadesti, neelduvad ioonid tolmuosakestele ja seega saavad osakesed kiiresti laetud. Laadimise ajal tolmuosakesed kogumiselektroodi poole liikudes kiirenevad.

Tolmu liikumise kiiruse määrajad välistsoonis koroonaheide on elektrivälja vastasmõju osakeste laengu ja aerodünaamilise tuulejõuga.

Jõud, mis põhjustab tolmuosakeste liikumist kogumiselektroodi poole – Osakeste laengu ja elektroodide elektrivälja vastasmõju kulonjõud… Kui osake liigub kogumiselektroodi poole, tasakaalustab aktiivne kuloni jõud pea tõmbejõuga. Osakese triivikiirust kogumiselektroodile saab arvutada nende kahe jõu võrdsustamise teel.

Osakeste sadestumise kvaliteeti elektroodile mõjutavad sellised tegurid nagu: osakeste suurus, nende kiirus, juhtivus, niiskus, temperatuur, elektroodi pinna kvaliteet jne.Kõige tähtsam on aga tolmu elektritakistus. Suurim vastupanu tolm on jagatud rühmadesse:

Tolm, mille elektriline eritakistus on väiksem kui 104 Ohm * cm

Kui selline osake puutub kokku positiivselt laetud kogumiselektroodiga, kaotab see kohe oma negatiivse laengu, omandades elektroodil koheselt positiivse laengu. Sel juhul saab osakese koheselt elektroodilt eemale kanda ja puhastamise efektiivsus langeb.

Tolm, mille elektriline eritakistus on 104 kuni 1010 Ohm * cm.

Selline tolm settib hästi elektroodile, raputatakse kergesti torust välja, filter töötab väga tõhusalt.

Tolm, mille elektriline eritakistus on üle 1010 Ohm * cm.

Elektrostaatiline filtrid ei võta tolmu kergesti kinni. Sadestunud osakesed väljutatakse väga aeglaselt, negatiivselt laetud osakeste kiht elektroodil muutub paksemaks. Laetud kiht takistab äsja saabuvate osakeste ladestumist. Puhastamise efektiivsus väheneb.

Suurima elektritakistusega tolm — magnesiit, kips, pliioksiidid, tsink jne. Mida kõrgem on temperatuur, seda intensiivsemalt suureneb esmalt tolmutakistus (niiskuse aurustumise tõttu) ja seejärel takistus langeb. Niisutades gaasi ja lisades sellele mõningaid reaktiive (või tahmaosakesi, koksi), saate vähendada tolmu vastupidavust.

Filtrisse sisenedes võib gaas osa tolmust üles korjata ja uuesti minema kanda, see sõltub gaasi kiirusest ja kogumiselektroodi läbimõõdust. Sekundaarset kaasahaaramist saab vähendada, loputades juba kinnijäänud tolmu koheselt veega.

Filtri voolu-pinge karakteristikud selle määravad mõned tehnoloogilised tegurid.Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on koroonavool; filtri stabiilne tööpinge aga väheneb läbilöögipinge vähenemise tõttu. Kõrgem õhuniiskus tähendab madalamat koroonavoolu. Suurem gaasi kiirus tähendab väiksemat voolu.

Mida puhtam gaas — mida suurem on koroonavool, seda tolmusem gaas —, seda madalam on koroonavool. Põhimõte on see, et ioonid liiguvad rohkem kui 1000 korda kiiremini kui tolm, seega osakeste laetumisel koroonavool väheneb ja mida rohkem on filtris tolmu, seda väiksem on koroonavool.

Äärmiselt tolmuste tingimuste korral (Z1 25 kuni 35 g / m23) võib koroonavool langeda peaaegu nullini ja filter lakkab töötamast. Seda nimetatakse krooni lukustamiseks.

Lukustatud koroona põhjustab tolmuosakestele piisava laengu tagamiseks ioonide puudumist. Kuigi kroon lukustub harva täielikult, ei tööta elektrostaatiline filtrid tolmuses keskkonnas hästi.

Metallurgias kasutatakse kõige sagedamini plaatelektrifiltreid, mida iseloomustab kõrge efektiivsus, mis eemaldab väikese energiatarbimisega kuni 99,9% tolmust.

Elektrofiltri arvutamisel arvutatakse selle jõudlus, töö efektiivsus, energiakulu koroona tekitamiseks, samuti elektroodide vool. Filtri jõudlus määratakse selle aktiivse sektsiooni pindala järgi:

Teades elektrofiltri aktiivse sektsiooni pindala, valitakse spetsiaalsete tabelite abil sobiv filtri disain. Filtri efektiivsuse leidmiseks kasutage valemit:

Kui tolmuosakeste suurus on proportsionaalne gaasimolekulide keskmise vaba teekonnaga (umbes 10-7m), saab nende kõrvalekalde kiiruse leida valemiga:

Suurte aerosooliosakeste triivikiirus leitakse järgmise valemiga:

Filtri efektiivsus iga tolmufraktsiooni jaoks toodetakse eraldi, mille järel määratakse elektrostaatilise filtri üldine efektiivsus:

Elektrivälja tööintensiivsus filtris sõltub selle ehitusest, elektroodide vahelisest kaugusest, koroonaelektroodide raadiusest ja ioonide liikuvusest. Elektrofiltri tavaline tööpinge vahemik on 15 * 104 kuni 30 * 104 V / m.

Hõõrdekadusid tavaliselt ei arvutata, vaid lihtsalt eeldatakse, et need on 200 Pa. Energiakulu koroona tekitamiseks leitakse järgmise valemi abil:

Vool metallurgilise tolmu kogumisel määratakse järgmiselt:

Elektrofiltri elektroodidevaheline kaugus sõltub selle konstruktsioonist. Kogumiselektroodide pikkus valitakse sõltuvalt vajalikust tolmu kogumise astmest.

Elektrostaatilisi sadesteid ei kasutata üldiselt puhaste dielektrikute ja puhaste juhtmete tolmu püüdmiseks. Probleem on selles, et kõrge juhtivusega osakesed on kergesti laetavad, kuid need paiskuvad kiiresti välja ka kogumiselektroodil ja eemaldatakse seetõttu kohe gaasivoost.

Dielektrilised osakesed settivad kogumiselektroodile, vähendavad selle laengut ja põhjustavad pöördkorooni moodustumist, mis ei lase filtril korralikult töötada. Elektrifiltri tavaline töötolmusisaldus on alla 60 g / m23 ja elektrifiltrite maksimaalne temperatuur on +400 ° C.

Vaata ka sellel teemal:

Elektrostaatilised filtrid — seade, tööpõhimõte, kasutusalad