Очистка газов на электрофильтрах

Электрическая очистка - один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс (рис. 17-19) основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах.

 

пробой

Рис. 17. Схема расположения электродов в электрофильтре

Рис. 18. Зависимость силы тока от напряжения между электродами

Загрязненные газы, поступающие в электрофильтр, всегда частично иони-зированны за счет различных внешних воздействий (рентгеновских лучей, ра­диоактивных излучений, космических лучей, нагрева газа и др.), поэтому, по­падая в пространство между электродами, они способны проводить ток. При увеличении напряжения между электродами вовлекается все большее число ионов и величина тока растет до тех пор, пока в движении не окажутся все ио­ны, имеющиеся в газе. При этом величина силы тока становится постоянной (ток насыщения), несмотря на дальнейший рост напряжения. При некотором достаточно большом напряжении движущиеся ионы и электроны настолько ус­коряются, что, сталкиваясь с молекулами газа, ионизируют их, превращая ней­тральные молекулы в положительные ионы и электроны. Образовавшиеся но­вые ионы и электроны ускоряются электрическим полем и ионизируют новые молекулы газа. Этот процесс называется ударной ионизацией газа.

Ударная ионизация газа протекает устойчиво лишь в неоднородном элек­трическом поле, характерном для цилиндрического конденсатора. В зазоре ме­жду коронирующим и осадительным электродами создается электрическое по­ле убывающей напряженности с силовыми линиями, направленными от осади-тельного к коронирующему электроду или наоборот.

 

Рис. 19. Принципиальная схема работы электрофильтра: а - процесс электрического осаждения частиц; б - электрофильтр с трубчатым электродом;

в - электрофильтр с пластинчатым электродом; 1 - коронирующий электрод;

2 - осадительный электрод; 3 - агрегат электропитания; 4 - электрон; 5 - молекула газа;

6 - осаждаемая частица; 7 - очищаемый газ; 8 очищенный газ; 9 - изолятор

Аэрозольные частицы, поступающие в зону между коронирующим и оса­дительным электродами, адсорбируют на своей поверхности ионы, приобретая электрический заряд, и получают тем самым ускорение, направленное в сторо­ну электрода с зарядом противоположного знака.

Движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием аэродинамических сил, силы взаимодействия электрического поля и заряда частицы, силы тяжести и силы давления электрического ветра.

Основной силой, вызывающей движение частицы к осадительному элек­троду, является сила взаимодействия между электрическим полем и зарядом частицы.

Таким образом, отрицательно заряженные аэрозольные частицы движутся к осадительному электроду под действием аэродинамических сил и электриче­ских сил, а положительно заряженные частицы оседают на отрицательном ко-ронирующем электроде. Ввиду того, что объем внешней зоны коронного разря­да во много раз больше объема внутренней, большинство частиц пыли получает заряд отрицательного знака. Поэтому основная масса пыли осаждается на по­ложительном осадительном электроде и лишь относительно небольшая - на от­рицательном коронирующем электроде.

Важное значение на процесс осаждения пыли на электродах имеет элек­трическое сопротивление слоев пыли. По величине электрического сопротив­ления пыль делят на:

1) пыли с малым удельным электрическим сопротивлением (менее
10⁴ Ом см), которые при соприкосновении с электродом мгновенно теряют свой
заряд и приобретают заряд, соответствующий знаку электрода, после чего меж­
ду электродом и частицей возникает сила отталкивания, стремящаяся вернуть
частицу в газовый поток. Противодействует этой силе только сила адгезии и,
если она оказывается недостаточной, то резко снижается эффективность про­
цесса очистки;

2) пыли с удельным электрическим сопротивлением от 10⁴ до 10¹⁰ Ом-см
хорошо осаждаются на электродах и легко удаляются с него при встряхивании;

3) пыли с удельным электрическим сопротивлением более 10¹⁰ Ом-см
труднее всего улавливаются в электрофильтрах, так как на электродах частицы
разряжаются медленно, что в значительной степени препятствует осаждению
новых частиц.

В реальных условиях снижение удельного электрического сопротивления пыли можно осуществить увлажнением запыленного газа.

Теоретическое определение эффективности очистки запыленного газа в электрофильтрах обычно производится по формуле Дейча:

Л=1-е"*^эРуд, (28)

где Fуд - удельная поверхность осадительных электродов, равная отношению поверхности осадительных элементов к расходу очищаемых газов в м²-с/м³. Эффективность очистки газа в электрофильтрах возрастает с ростом значения показателя степени (wэF_уд):

^w_эF_уд 3,0 3,7 3,9 4,6

Л 0,95 0,975 0,98 0,99

Электрофильтры используют также для глубокой очистки газа от масля­ных туманов, смолы и пыли в различных отраслях промышленности. При ис­пользовании электрофильтров для очистки воздуха от аэрозолей горючих ве­ществ необходимо, чтобы максимальная температура аэрозольной среды была

на 20-25 оС ниже температуры вспышки улавливаемой жидкости, а максималь­ная концентрация горючей компоненты - не менее чем на порядок меньше нижнего концентрационного предела воспламенения данной смеси.

Контрольные вопросы

Классификация основных методов и аппаратов очистки газовых сред.

1. Назначение, принцип действия и устройство гравитационных пылеуло­
вителей.

2. Назначение, принцип действия инерционных пылеуловителей.

3. Назначение, принцип действия, устройство и основные схемы использо­
вания центробежных пылеуловителей.

4. Назовите основные характеристики тканевых и волокнистых фильтров.

5. Назначение и устройство зернистых фильтров.

6. Методика испытания работоспособности фильтров.

7. Назначение, принцип действия и основные характеристики электро­
фильтров.