Електрично чишћење гаса – физичка основа рада електрофилтера

Ако прођете прашњави гас кроз зону деловања јаког електричног поља, онда теоретски честице прашине стекну електрични набој и почеће да се убрзава, крећући се дуж линија силе електричног поља до електрода, након чега следи таложење на њима.

Међутим, у условима једноликог електричног поља неће бити могуће постићи ударну јонизацију са генерисањем масених јона, јер ће у том случају сигурно доћи до уништавања процепа између електрода.

Али ако је електрично поље нехомогено, онда ударна јонизација неће довести до слома јаза. То се може постићи, на пример, применом шупљи цилиндрични кондензатор, у близини централне електроде, на којој ће напон електричног поља Е бити много већи него у близини спољашње цилиндричне електроде.

У близини централне електроде јачина електричног поља ће бити максимална, док ће се удаљавати од ње ка спољној електроди, јачина Е ће се прво брзо и значајно смањити, а затим наставити да опада, али спорије.

Повећањем напона примењеног на електроде, прво добијамо константну струју засићења, а даљим повећањем напона моћи ћемо да уочимо повећање јачине електричног поља на централној електроди до критичне вредности и почетак удара. јонизација у његовој близини.

Како се напон даље повећава, ударна јонизација ће се ширити на све већу површину у цилиндру и струја у процепу између електрода ће се повећати.

Као резултат, доћи ће до коронског пражњења генерисање јона ће бити довољно за пуњење честица прашине, иако до коначног разбијања јаза никада неће доћи.

За добијање коронског пражњења за пуњење честица прашине у гасу није погодан само цилиндрични кондензатор, већ и другачија конфигурација електрода које могу да обезбеде нехомогено електрично поље између њих.

На пример, широко распрострањена електрофилтери, у коме се нехомогено електрично поље производи помоћу серије електрода за пражњење постављених између паралелних плоча.

Одређивање критичног напона и критичног напона при коме се јавља корона врши се на основу одговарајућих аналитичких зависности.

У нехомогеном електричном пољу између електрода се формирају два региона са различитим степеном нехомогености. Подручје короне промовише стварање јона супротног предзнака и слободних електрона у близини танке електроде.

Слободни електрони, заједно са негативним јонима, јуре ка позитивној спољашњој електроди, где јој дају свој негативни набој.

Корона се овде одликује значајном запремином, а главни простор између електрода је испуњен слободним електронима и негативно наелектрисаним јонима.

У цевастим електрофилтерима, гас који треба да се отпраши пролази кроз вертикалне цеви пречника 20 до 30 цм, са електродама од 2 — 4 мм које су развучене дуж централних осе цеви. Цев је сабирна електрода, пошто се заробљена прашина таложи на њеној унутрашњој површини.

Плочасти таложник има низ електрода за пражњење које су центриране између плоча, а прашина се таложи на плочама.Када прашњави гас прође кроз такав таложник, јони се апсорбују на честицама прашине и тако се честице брзо пуне. Током пуњења, честице прашине се убрзавају док се крећу ка сабирној електроди.

Одреднице брзине кретања прашине у спољашњој зони коронско пражњење су интеракција електричног поља са наелектрисањем честице и аеродинамичке силе ветра.

Сила која узрокује да се честице прашине крећу према сабирној електроди— Кулонова сила интеракције наелектрисања честица са електричним пољем електрода… Како се честица креће према сабирној електроди, активна кулонова сила је уравнотежена силом отпора главе. Брзина померања честице ка сабирној електроди може се израчунати изједначавањем ове две силе.

На квалитет таложења честица на електроди утичу фактори као што су: величина честица, њихова брзина, проводљивост, влажност, температура, квалитет површине електроде итд.Али најважнија ствар је електрични отпор прашине. Највећа отпор прашина је подељена у групе:

Прашина са специфичним електричним отпором мањим од 104 Охм * цм

Када таква честица дође у контакт са позитивно наелектрисаном сабирном електродом, она одмах губи свој негативни набој, моментално добијајући позитивно наелектрисање на електроди. У овом случају, честица се одмах може лако однети са електроде, а ефикасност чишћења ће пасти.

Прашина са специфичним електричним отпором од 104 до 1010 Охм * цм.

Таква прашина се добро таложи на електроди, лако се истресе из цеви, филтер ради веома ефикасно.

Прашина са специфичним електричним отпором већим од 1010 Охм * цм.

Електростатички филтер не може лако ухватити прашину. Преципитиране честице се избацују веома споро, слој негативно наелектрисаних честица на електроди постаје дебљи. Наелектрисани слој спречава таложење новопристиглих честица. Ефикасност чишћења се смањује.

Прашина са највећим електричним отпором — магнезит, гипс, оксиди олова, цинка, итд. Што је температура виша, то интензивније расте прво отпорност на прашину (због испаравања влаге), а затим отпор опада. Влажењем гаса и додавањем неких реагенса (или честица чађи, кокса) можете смањити отпорност прашине.

Уласком у филтер, гас може да покупи део прашине и поново однесе, што зависи од брзине гаса и пречника сабирне електроде. Секундарно увлачење се може смањити тренутним испирањем већ заробљене прашине водом.

Струјно-напонска карактеристика филтера одређена је неким технолошким факторима.Што је температура виша, то је већа корона струја; међутим, стабилан радни напон филтера опада услед смањења пробојног напона. Већа влажност значи нижу коронску струју. Већа брзина гаса значи мању струју.

Што је гас чишћи — што је струја короне већа, то је гас прашњавији — струја короне је нижа. Суштина је да се јони крећу више од 1000 пута брже од прашине, тако да када се честице напуне, корона струја се смањује и што је више прашине у филтеру, то је нижа корона струја.

За екстремно прашњаве услове (З1 25 до 35 г/м23) корона струја може пасти на скоро нулу и филтер ће престати да ради. Ово се зове закључавање круне.

Закључана корона доводи до недостатка јона који би обезбедили довољно наелектрисања честицама прашине. Иако се круна ретко потпуно закључава, електростатички филтер не ради добро у прашњавим срединама.

У металургији се најчешће користе плочасти електрофилтери, који се одликују високом ефикасношћу, уклањају до 99,9% прашине уз ниску потрошњу енергије.

Приликом прорачуна електрофилтера израчунавају се његове перформансе, ефикасност рада, потрошња енергије за стварање короне, као и струја електрода. Перформансе филтера се налазе по површини његовог активног одељка:

Познавајући површину активног дела електрофилтера, помоћу посебних табела се бира одговарајући дизајн филтера. Да бисте пронашли ефикасност филтера, користите формулу:

Ако је величина честица прашине сразмерна средњем слободном путу молекула гаса (око 10-7м), онда се брзина њиховог одступања може наћи по формули:

Брзина померања великих честица аеросола се налази по формули:

Ефикасност филтера за сваку фракцију прашине се производи посебно, након чега се утврђује укупна ефикасност електрофилтера:

Радни интензитет електричног поља у филтеру зависи од његове конструкције, растојања између електрода, полупречника коронских електрода и покретљивости јона. Уобичајени опсег радног напона за електрофилтер је од 15 * 104 до 30 * 104 В / м.

Губици због трења се обично не израчунавају, већ се једноставно претпостављају да су 200 Па. Потрошња енергије за стварање короне налази се по формули:

Струја при сакупљању металуршке прашине утврђује се на следећи начин:

Међуелектродно растојање електрофилтера зависи од његове конструкције. Дужина сабирних електрода се бира у зависности од потребног степена сакупљања прашине.

Електростатички филтери се углавном не користе за хватање прашине са чистих диелектрика и чистих проводника. Проблем је у томе што се честице високе проводљивости лако пуне, али се такође брзо избацују на сабирну електроду и стога се одмах уклањају из струје гаса.

Диелектричне честице се таложе на сабирној електроди, смањују њено наелектрисање и доводе до стварања реверзне короне, што спречава да филтер ради исправно. Нормални радни садржај прашине за електрофилтер је испод 60 г / м23, а максимална температура на којој се користе електрофилтер је +400 ° Ц.

Погледајте и на ову тему:

Електростатички филтери — уређај, принцип рада, области примене