Відповідь питання 7 сухі електричні фільтри

Застосування: металургійна і машинобудівна промисловість для очищення повітря від дрібнодисперсного пилу.

Спосіб пиловловлення – електричний, базується на ударній іонізації газу в зоні коронуючого розряду, передачі заряду іонів частинками пилу і осадженні останніх на коронуючих і осаджувальних електродах.

Сепарація пилу в електрофільтрах

Електрична очистка – один з найдосконаліших видів очистки газів від пилу. Цей процес базується на ударній іонізації газу в зоні коронуючого розряду, передачі заряду іонів частинками пилу і осадження останніх на осаджувальних та коронуючих електродах.

Забруднені гази, які поступають в електрофільтр, завжди виявляються частково іонізованими за рахунок різних зовнішніх факторів (за рахунок тертя у стінки трубопроводів та обладнання), тому вони можуть проводити струм, потрапляючи в простір між двома електродами. Величина сили струму залежить від числа іонів і напруги між електродами. Призбільшенні напруги, в рух між електродами залучається все більше іонів і величина струму зросає до тих пір, поки до руху не залучаються всі іони, які присутні в газі. При цьому величина струму стає постійною (струм насичення), не зважаючи на подальший ріст напруги. При деякій достатньо високій напрузі іони і електрони, які рухаються між електродами, настільки прискорюються, що при зіткненні з молекулами газу іонізують їх, перетворюючи нейтральні молекули газу в позитивні іони і електрони. Новостворені іони і електрони прискорюють електричним полем і, в свою чергу, іонізують нові молекули газу. Цей процес, який названий ударною іонізацією газу, протікає тривало тільки в неоднорідному електричному полі, яке характерно для циліндричного конденсатора. У просторі між заземленими коронуючим та осаджувальним електродами утворюється електричне поле змінної напруги за силовими лініями, які направлені від коронуючого до осаджувального електроду або навпаки. На електроди подається постійна напруга.

Коронуючий розряд виникає при високих напругах, які досягають 50 кВ і більше. Аерозольні частинки, які потрапляють в зону між коронуючим і осаджувальним електродами, адсорбують на своїй поверхні іони, набуваючи електричного заряду і електричним полем одержують прискорення, яке направлене в сторону електроду зі зарядом протилежного знаку. Процес заряджання частинок залежить від рухливості іонів, траекторії руху і часу перебування частинок в зоні коронуючого розряду. Враховуючи, що в повітрі і в димових газах рухливість негативних іонів вища, ніж в позитивних, в електрофільтрах часто створюється корона негативної полярності. Час заряджання частинок невеликий і вимірюється долями секунди.

Рух заряджувальних частинок до осаджувального електроду проходить під дією аеродинамічних сил, сил взаємодії електричного поля і заряду частинки, сил тяжіння і сили тиску електричного вітру. Під дією аеродинамічних сил частинки рухаються за напрямком основного потоку газу зі швидкістю, що наближається до швидкості газового потоку, яка складає 0,5-2,0 м/с. Основою, яка викликає рух частинок до осаджуального електроду є сила взаємодї між електричним полем і зарядом частинки.

Електричний вітер, який виникає в місцях генерації іонів, тобто у коронуючого електрода, і викликає циркуляцію газу в міжелектродному просторі зі швидкістю 0,5-1,0 м/с, зумовлений механічною взаємодією іонів, які рухаються, з молекули газу і частинками пилу. Цей вітер впливає на рух частинок до осаджувального електроду і на переміщення іонів і частинк пилу в міжелектродному просторі. Отже, негативно заряджені частинки пилу рухаються до осаджувального електроду, а позитивно заряджені частинки пилу осаджуються на негативному коронуючому електроді. Більшість частинок пилу набувають негативного заряду, тому основна маса пилу виділяється на осаджувальному електроді.

Важливе значення на процес осадження пилу на електродах має електрична протидія шарів пилу. За величиною електричної протидії розрізняють три групи пилу:

• пил з малою питомою електричною протидією (<10⁴ Ом∙см). при зіткненні з електродом, пил миттєво втрачає свій заряд набуваючи заряду електроду, після чого між електродом і частинками пилу виникає електростатичне відштовхування, яке прагне повернути частинки пилу в газовий потік;

• пил з питомою електричною протидією ~ 10⁴-10¹⁰ Ом∙см. Такий пил добре осаджується на електродах і легко видаляється з них при струшуванні;

• пил з питомою електричною протидією понад 10¹⁰ Ом∙см. Такий пил найважче вловлюється в електрофльтрах, тому що на електродах частинки пилу повільно розряджаються, що затрудняє їх осадження. Для зниження питомої електричної протидії пилу проводять зволоження запиленого газу.

Конструкція електрофільтрів визначається умовами його роботи з врахуванням складу та властивостей очищувальних газів, концентрації та властивостей пилу, параметрів газового потоку, необхідної ефективності тощо. В прмисловості залежно від способу видалення пилу з електродів , електрофільтри поділяють на мокрі та сухі, а також з періодичним або постійним видаленням пилу.

Сухі електрофільтри рекомендують для тонкої очистки газів від пилу різного виду. В корпусі електрофільтра встановлені коронуючий та осаджувальний електроди, а ріномірний підвід очищувального газу до електродів досягається встановленням розпоідльної решітки на вході у фільтр. Перодична очистка електродів проводиться струшуванням за допомогою спеціального механізму.

В мокрих фільтрах на коронуючий електрод подається висока постійна напруга до 100 кВ. При критичній напрузі електричного поля, яка за нормальних умов складає до 15 кВ/см, у поверхні коронуючого електроду проходить інтенсивна ударна іонізація газу, яка супроводжується виникненням коронуючого розряду, що не розповсюджується на весь електродний простір. Напруженість поля зменшується в напрямку осаджувального електроду. Виникненню коронуючого розряду відповідає критична напруга, яка в промислових електрофільтрах складає 20-40 кВ. газові іони різної полярності, які утворюються в зоні корони під дією електричного поля рухаються до протилежно заряджених електродів, внаслідок чого в міжелектродному просторі виникає струм, який називають струмом корони.

Для очистки вентиляційних викидів з малою концентрацією пилу використовуються двохзонні фільтри різних типів. Потік повітря в такому фільтрі проходить послідовно крізь зони іонізації і осадження, а також через противиносний пористий фільтр. Накопичений на електродах пил періодично змивають водою.

Забруднений газ проходить крізь іонізатор, до складу якого входять позитивні і негативні електроди. Іонізатор зроблено так, щоб при швидкості ~ 2м/с частинки пилу встигли зарядитись, але ще не осіли на електродах. Заряджені частинки газовим потоком захоплуюються в осаджувач, який становить систему платин – електродів. Заряджені частинки осаджуються в полі осаджувача на пластинах протилежної полярності. Відстань між пластинами (6-7 мм) обирають так, щоб при порівняно невеликій напрузі (7 кВ) між пластинами досягалась напруженість 80-100 В/м, що достатньо для осадження частинок мікронних та субмікронних розмірів.

Для одержання високої ефективності очистки необхідно забезпечити рівномірний підвід газу до електрофільтру. Це забезпечується використанням розподільних пристроїв.

При використанні електрофільтрів для очистки повітря від аерозолів горючих речовин необхідно, щоб максимальна температура аерозольної суміші була нат 20-25^оС нижчою від температури спалаху вловлювальної рідини, а максимальна концентрація горючої рідини в аерозольній суміші – не менше ніж на один порядок нижчою нижньої концентрації межі займистості даної суміші. Це дозволяє усунути можливість запалення фільтрату в електрофільтрі.

Електрфільтри відрізняються універсальністю, яка полягає в наступному:

• ступінь дисперсності пилу практично не впливає на ефективність очистки газу, яка досягає 99,0-99,9%, при високій продуктивності (до 10⁶ м³/год);

• концентрація пилу також не впливає на ступінь очистки газу;

• широкий діапазон температур очищувальних газів;

• малий гідравлічний опір (100-200 Па);

• малі питомі витрати енергії на очистку газів (0,1-0,5 кВт∙год на 1000 м³ газу).

Електрофльтри мають три основні недоліки. Перший полягає в тому, що використання електрофльтрів вимагає відносно великих питомих капіталовкладень. Другий недолік полягає в тому, що при збільшенні напруги на електродах для інтенсифікації процесу вловлення часток пилу можливий пробій міжелектродного простору і, як наслідок, виникнення іскрового або дугового розряду, що порушує роботу електрофільтрів. Третій недолік полягає в тому, що необхідне постійне навантаження по газу.