В электрофильтре очистка газов от твердых и жидких частиц происходит под действием электрических сил. Частицам сообщается электрический заряд, и они под действием электрического поля осаждаются из газового потока.
ОбЩиЙ вид электрофильтра приведен на рис. 7.1.
Процесс обеспыливания в электрофильтре и принцип работы электрофильтра состоит из следующих стадий: пылевые частицы, проходя с потоком газа электрическое поле, получают заряд; заряженные частицы перемещаются к электродам с противоположным знаком; осаждаются на этих электродах; удаляется пыль, осевшая на электродах.
Основными элементами электрофильтра являются коронирующий и осадительный электроды. Первый электрод в простейшем виде представляет собой проволоку, натянутую в трубке или между пластинами, второй
— представляет собой поверхность трубки или пластины, окружающей ко-ронирующий электрод (рис. 7.2).
На коронирующие электроды подается постоянный ток высокого напряжения 30.60 кВ. Коронирующий электрод обычно имеет отрицательную полярность, осадительный электрод заземлен. Это объясняется тем, что корона при такой полярности более устойчива, подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных. Последнее обстоятельство связано с ускорением зарядки пылевых частиц.
Ного знака. Частицы сильно заряжаются на первых 100.200 мм пути и смещаются к заземленным осадительным электродам под воздействием интенсивного поля короны. Процесс в целом протекает очень быстро, на полное осаждение частиц требуется всего несколько секунд. По мере накопления частиц на электродах их стряхивают или смывают.
Коронный разряд характерен для неоднородных электрических полей. Для их создания в электрофильтрах применяют системы электродов типа точка (острие) — плоскость, линия (острая кромка, тонкая проволока) — плоскость или цилиндр.
В поле короны электрофильтра реализуются два различных механизма зарядки частиц. Наиболее важна зарядка ионами, которые движутся к частицам под действием внешнего электрического поля. Вторичный процесс зарядки обусловлен диффузией ионов, скорость которой зависит от энергии теплового движения ионов, но не от электрического поля. Зарядка в поле преобладает для частиц диаметром более 0,5 мкм, а диффузионная
— для частиц мельче 0,2 мкм; в промежуточном диапазоне (0,2. 0,5 мкм) важны оба механизма.
Заряд частицы, достигаемый за время X, определяется следующим уравнением:
Около 90 % заряда частица получает через отрезок времени, равный
На практике напряженность поля обычно лежит в пределах 300.600 кВ/м, но может превышать 1000 кВ/м в специальных системах. Ионная плотность имеет порядок 1013. 1014 м-3, но в специальных случаях может быть значительно выше.
Временная постоянная зарядки 10 составляет 0,11 секунд при относи-
Тельно малой ионной плотности 10 ми уменьшается до 0,001 с при вы-
М» время зарядки составит 0,1 с. Это время соответствует длине пути газа в осадителе, равной 0,1.0,2 м, так что зарядка протекает на незначительном расстоянии от входа в электрофильтр.
Скорость дрейфа (перемещения) взвешенных частиц возрастает с напряженностью поля, однако при определенном значении напряжения на электродах наступает пробой газового промежутка и возникает дуга. Поэтому оптимальным значением напряжения на электродах считается максимально близкое к пробойному.
Так как электрическая прочность газового промежутка при отрицательной короне выше, чем при положительной, в системах очистки промышленных выбросов подают на коронируюЩиЙ электрод отрицательное напряжение выпрямленного тока. Однако в отрицательной короне образуется значительное количество озона, который может инициировать в атмосфере множество реакций, приводящих к ее вторичному загрязнению. Электрофильтры для систем вентиляции и коНдициОнирования воздуха работают только с положительной короной.
В наибольшей мере процесс улавливания пыли в электрофильтре зависит от электрического сопротивления пыли. По величине сопротивления пыли делят на три группы:
Снижение УЭС пыли достигается добавкой к газу ряда реагентов, например, сернистого ангидрида, аммиака, хлоридов кальция и натрия и др. Такой же результат дает добавление в газ электропроводных частиц сажи или кокса.
Высокое сопротивление ряда пылей может быть понижено охлаждением пылегазового потока ниже 130оС или его нагреванием свыше 350°С.
Скорость дрейфа частиц в электрическом поле в значительной мере зависит от размеров частиц. Эта зависимость имеет сложный характер ввиду различия механизмов перемещения частиц разных размеров. Считается, что в диапазоне размеров менее 0,1. 0,3 мкм скорость перемещения частиц в электрическом поле уменьшается с их укрупнением, в диапазоне от 0,3 до 20 мкм