Elektrische gasreiniging - de fysieke basis van de werking van elektrostatische stofvangers

Als je een stoffig gas door de actiezone van een sterk elektrisch veld laat gaan, dan zijn er theoretisch stofdeeltjes een elektrische lading krijgen en zal beginnen te versnellen, langs de krachtlijnen van het elektrische veld naar de elektroden bewegen, gevolgd door afzetting erop.

Onder de omstandigheden van een uniform elektrisch veld zal het echter niet mogelijk zijn om impactionisatie te verkrijgen met het genereren van massa-ionen, aangezien in dit geval zeker de vernietiging van de opening tussen de elektroden zal plaatsvinden.

Maar als het elektrische veld inhomogeen is, zal de impactionisatie niet leiden tot het doorbreken van de opening. Dit kan bijvoorbeeld door te solliciteren holle cilindrische condensator, nabij de centrale elektrode, waarop de elektrische veldspanning E veel groter zal zijn dan nabij de buitenste cilindrische elektrode.

Nabij de centrale elektrode zal de elektrische veldsterkte maximaal zijn, terwijl de sterkte E van de buitenste elektrode wordt verwijderd, zal deze eerst snel en aanzienlijk afnemen en vervolgens blijven afnemen, maar langzamer.

Door de spanning op de elektroden te verhogen, verkrijgen we eerst een constante verzadigingsstroom en door de spanning verder te verhogen, kunnen we een toename van de elektrische veldsterkte bij de centrale elektrode waarnemen tot een kritische waarde en het begin van een schok. ionisatie in de buurt.

Naarmate de spanning verder wordt verhoogd, zal de impactionisatie zich over een steeds groter gebied in de cilinder verspreiden en zal de stroom in de opening tussen de elektroden toenemen.

Hierdoor zal dus een corona-ontlading optreden het genereren van ionen zal voldoende zijn om stofdeeltjes op te laden, hoewel het definitieve doorbreken van de kloof nooit zal gebeuren.

Om een ​​corona-ontlading te verkrijgen om stofdeeltjes in een gas op te laden, is niet alleen een cilindrische condensator geschikt, maar ook een andere configuratie van elektroden die een inhomogeen elektrisch veld daartussen kunnen opwekken.

Bijvoorbeeld wijdverbreid elektrofilters, waarin een inhomogeen elektrisch veld wordt geproduceerd met behulp van een reeks ontladingselektroden die tussen parallelle platen zijn gemonteerd.

De bepaling van de kritische spanning en de kritische spanning waarbij corona optreedt, wordt gemaakt vanwege de overeenkomstige analytische afhankelijkheden.

In een inhomogeen elektrisch veld worden tussen de elektroden twee gebieden met verschillende mate van inhomogeniteit gevormd. Het coronagebied bevordert de vorming van ionen met tegengesteld teken en vrije elektronen nabij de dunne elektrode.

Vrije elektronen haasten zich samen met negatieve ionen naar de positieve buitenste elektrode, waar ze deze hun negatieve lading geven.

De corona onderscheidt zich hier door een aanzienlijk volume en de hoofdruimte tussen de elektroden is gevuld met vrije elektronen en negatief geladen ionen.

In buisvormige elektrostatische stofvangers wordt het te ontstoffen gas door verticale buizen geleid met een diameter van 20 tot 30 cm, met langs de centrale assen van de buizen gespannen elektroden van 2 tot 4 mm. De buis is een verzamelelektrode, aangezien het opgesloten stof zich op het binnenoppervlak nestelt.

Een plaatafscheider heeft een rij ontladingselektroden gecentreerd tussen de platen, en het stof bezinkt op de platen.Wanneer een stoffig gas door zo'n stofafscheider gaat, worden ionen geabsorbeerd op de stofdeeltjes en worden de deeltjes dus snel opgeladen. Tijdens het opladen worden de stofdeeltjes versneld terwijl ze naar de verzamelelektrode bewegen.

Determinanten van de snelheid van stofbeweging in de buitenste zone Corona ontlading zijn de interactie van het elektrische veld met de deeltjeslading en de aerodynamische windkracht.

De kracht die ervoor zorgt dat stofdeeltjes naar de verzamelelektrode bewegen— Coulombkracht van interactie van de lading van de deeltjes met het elektrische veld van de elektroden… Terwijl het deeltje naar de verzamelelektrode beweegt, wordt de actieve coulombkracht gecompenseerd door de hoofdweerstandskracht. De driftsnelheid van een deeltje naar de verzamelelektrode kan worden berekend door deze twee krachten gelijk te stellen.

De kwaliteit van de deeltjesafzetting op de elektrode wordt beïnvloed door factoren als: deeltjesgrootte, hun snelheid, geleidbaarheid, vochtigheid, temperatuur, kwaliteit van het elektrode-oppervlak, enz.Maar het belangrijkste is de elektrische weerstand van het stof. De grootste weerstand stof is verdeeld in groepen:

Stof met een specifieke elektrische weerstand van minder dan 104 Ohm * cm

Wanneer zo'n deeltje in contact komt met een positief geladen verzamelelektrode, verliest het onmiddellijk zijn negatieve lading en krijgt het direct een positieve lading op de elektrode. In dit geval kan het deeltje onmiddellijk gemakkelijk van de elektrode worden weggevoerd en zal de reinigingsefficiëntie afnemen.

Stof met een specifieke elektrische weerstand van 104 tot 1010 Ohm * cm.

Dergelijk stof nestelt zich goed op de elektrode, wordt gemakkelijk uit de buis geschud, het filter werkt zeer efficiënt.

Stof met een specifieke elektrische weerstand van meer dan 1010 Ohm * cm.

Stof wordt niet gemakkelijk opgevangen door de elektrostatische stofvanger. De neergeslagen deeltjes worden zeer langzaam uitgeworpen, de laag negatief geladen deeltjes op de elektrode wordt dikker. De geladen laag voorkomt de afzetting van nieuw aankomende deeltjes. De reinigingsefficiëntie neemt af.

Stof met de hoogste elektrische weerstand - magnesiet, gips, loodoxiden, zink, enz. Hoe hoger de temperatuur, hoe intenser de stofweerstand eerst toeneemt (door verdamping van vocht), en daarna daalt de weerstand. Door het gas te bevochtigen en er wat reagentia (of roetdeeltjes, cokes) aan toe te voegen, kun je de weerstand van het stof verminderen.

Bij het binnenkomen van het filter kan een deel van het stof door het gas worden opgepikt en weer worden afgevoerd, dit is afhankelijk van de gassnelheid en de diameter van de verzamelelektrode. Secundaire meevoering kan worden verminderd door het reeds ingesloten stof onmiddellijk met water af te spoelen.

Stroom-spanningskarakteristiek van het filter wordt bepaald door een aantal technologische factoren.Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de coronastroom; de stabiele bedrijfsspanning van het filter neemt echter af als gevolg van een afname van de doorslagspanning. Hogere luchtvochtigheid betekent lagere coronastroom. Hogere gassnelheid betekent lagere stroom.

Hoe schoner het gas - hoe hoger de coronastroom, hoe stoffiger het gas - hoe lager de coronastroom. Het komt erop neer dat de ionen meer dan 1000 keer sneller bewegen dan het stof, dus wanneer de deeltjes worden opgeladen, neemt de coronastroom af en hoe meer stof er in het filter zit, hoe lager de coronastroom.

Bij extreem stoffige omstandigheden (Z1 25 tot 35 g/m23) kan de coronastroom tot bijna nul dalen en zal het filter niet meer werken. Dit wordt kroonvergrendeling genoemd.

Een gesloten corona resulteert in een gebrek aan ionen om de stofdeeltjes voldoende op te laden. Hoewel de kroon zelden volledig vergrendelt, presteert de elektrostatische stofvanger niet goed in stoffige omgevingen.

In de metallurgie worden plaatelektrofilters het meest gebruikt, gekenmerkt door een hoog rendement, waarbij tot 99,9% van het stof wordt verwijderd met een laag energieverbruik.

Bij het berekenen van een elektrofilter worden de prestaties, de efficiëntie van de werking, het energieverbruik om een ​​corona te creëren, evenals de stroom van de elektroden berekend. De prestaties van het filter worden bepaald door het gebied van zijn actieve sectie:

Als u het gebied van het actieve gedeelte van het elektrofilter kent, wordt een geschikt filterontwerp geselecteerd met behulp van speciale tabellen. Gebruik de formule om de filterefficiëntie te vinden:

Als de grootte van de stofdeeltjes overeenkomt met het gemiddelde vrije pad van de gasmoleculen (ongeveer 10-7 m), dan kan de snelheid van hun afwijking worden gevonden met de formule:

De driftsnelheid van grote aerosoldeeltjes wordt gevonden met de formule:

Het rendement van het filter wordt voor elke stoffractie afzonderlijk geproduceerd, waarna het totale rendement van de elektrostatische stofvanger wordt bepaald:

De werkintensiteit van het elektrische veld in het filter hangt af van de constructie, de afstand tussen de elektroden, de straal van de corona-elektroden en de mobiliteit van ionen. Het gebruikelijke spanningsbereik voor een elektrofilter is van 15 * 104 tot 30 * 104 V / m.

Wrijvingsverliezen worden meestal niet berekend, maar aangenomen dat ze 200 Pa zijn. Het energieverbruik om een ​​corona te creëren wordt gevonden door de formule:

De stroom bij het verzamelen van metallurgisch stof wordt als volgt vastgesteld:

De afstand tussen de elektroden van het elektrofilter is afhankelijk van de constructie. De lengte van de verzamelelektroden wordt gekozen afhankelijk van de vereiste mate van stofopvang.

Elektrostatische stofvangers worden over het algemeen niet gebruikt om stof van schone diëlektrica en schone geleiders op te vangen. Het probleem is dat sterk geleidende deeltjes gemakkelijk worden opgeladen, maar ook snel bij de verzamelelektrode worden uitgeworpen en dus direct uit de gasstroom worden verwijderd.

Diëlektrische deeltjes nestelen zich op de verzamelelektrode, verminderen de lading en leiden tot de vorming van een omgekeerde corona, waardoor het filter niet goed werkt. Het normale stofgehalte voor de elektrostatische stofvanger is lager dan 60 g / m23 en de maximale temperatuur waarbij elektrostatische stofvangers worden gebruikt, is +400 ° C.

Zie ook over dit onderwerp:

Elektrostatische filters — apparaat, werkingsprincipe, toepassingsgebieden