11.2. Электрофильтры

Самые низкие эксплутационные затраты свойственны электрофильтрам. Энергия расходуется избирательно, только на пылевые частицы, а воздух проходит через них с малыми скоростями и поэтому электрофильтры характеризуются малыми гидравлическими сопротивле-

ниями..

Принцип действия электрофильтров основой на ионизации воздуха пропускаемого между электрофильтрами в неоднородной высокой напряженности.

Например, между проводом подсоединенному к отрицательному полюсу и заземленной пластины возникает сильная неоднородность силовых линий у провода.

У , А

участок коронирования

Uзап. U, кв.

участок насыщения

По мере повышения разности потенциалов (U) на электродах миллиамперметр (мА) показывает сначала пропорциональное увеличение тока, затем происходит стабилизация.

Далее начинается быстрый рост силы тока, что соответствует моменту начала интенсивной ионизации газа в межэлектродном пространстве.

Проявляется она внешне в тихом потрескивании и шипении и сопровождается также запахом О₃ и слабым голубовато – фиолетовым освещением провода. Это указывает на возникновение коронного разряда. Напряжение, при котором возникает коронный разряд, называется критическим или напряжением «зажигания» короны.

При этом находящиеся в каждом газе электроны и ионы разгоняются до таких скоростей, что при столкновении с нейтральными молекулами выбивают из них по одному или несколько электронов.

В результате эти молекулы распадаются на положительные ионы и свободные электроны, которые также разгоняются и лавинообразно ионизируют все большее число молекул, создается электронный коронный разряд – так в газах газовые ионы осаждаются на пылевые частицы.

При адсорбции отрицательных зарядов эти частицы движутся криволинейно в направлении положительно заряженной пластины. Скорость дрейфа пылевых частиц к этой пластине составляет:

, м/с (11.1)

где

d – диаметр частиц;

- проводимость материала частиц;

-коэффициент динамической вязкости.

Электроды, вокруг которых возникают разряды, называются коронирующие, а противоположные электроды (в нашем случае заземление пластины) – осадительными.

В качестве коронирующих электродов используется нихромовая проволока d=1,5-2мм или игольчатые коронирующие электроды.

Пылеосадительные камеры относятся к аппаратам грубой очистки. Пылеосадительные камеры работают по принципу осаждение пыли за счет сил тяжести, к медленному движению воздуха в этой камере.

L

вход. гр. воздух Н

патрубок

чистого воздуха

направление пластины

патрубок выпуск.

шнек пыли

Теоретический коэффициент эффективности пылеосадительной камеры равен:

, (11.2)

где

С_ц – количество улавливаемой пыли;

С – общее количество пыли.

Если у нас b – ширина камеры; L – длина камеры, тогда расход воздуха на высоте h₀ равен:

= h₀ b U, (11.3)

расход воздуха во всей камере:

=U b Н, (11.4)

расход пыли на высоте h₀ и Н равен:

_ц= U b h₀ C, (11.5)

где

h₀ – высота критической траектории.

= U b М C, (11.6)

. (11.7)

Из этого видно, что чем меньше высота пылеосадительной камеры, тем выше ее эффективность.

Минимальный диаметр частиц, осевший в камере определяется:

. (11.8)

Для того чтобы в пылеосадительной камере улавливались частицы с более маленьким d, необходимо: увеличить L камеры; уменьшить объем и высоту. Для уменьшения высоты камеры в ней устанавливаются непроницаемые горизонтальные разделительные полки.

В многополочных камерах можно улавливать частицы с d = 15-20 мкм.

Основной недостаток: зарастание пространства между полками из-за сложного удаления осевшей пыли.

Скорость дрейфа частиц при игольчатых электродах существенно увеличивается не только за счет легкого образования короны (большая неоднородность поля острия), но и за счет V_x ветра.

Электрический ветер – направленное движение ионов в сторону осадительного электрода.

1 для игольчатых электродов

97. 

90 2 для проволочных электродов

И, м/с

1 2

Дрейфу частиц к осадительному электроду препятствуют:

а) Силы сопротивления воздуха;

б) Электрическое поле, создаваемое зарядами, скопившимися в слое пыли на осадительном электроде. Поэтому, для устойчивости работы электрофильтра необходима регенерация осадительных электродов. Осуществляется она ударно – молотковым механизмом, осуществляемая встряхиванием осадительных и коронных электродов.

По форме осадительных электродов электрофильтры делятся на 2 группы:

а ) трубчатые.

выход очищенного воздуха

изолятор агрегат питания

(высоковольтный выпрямитель)

коронирующий электрод

трубчатый осадительный электрод

В ход запыл.

в оздуха

шнек (узел выгрузки пыли).

б) пластинчатые. Схема пластичного электрического фильтра (унифицированный горизонтальный фильтр).

I II III коронирующий

электрод

в ход запыл. выход очищенного

воздуха воздуха

газораспр. решетка механизм встряхивания

осадительный электрод (пластичный)

Электрофильтры с мокрыми осадительными электродами

а) Прямоточный электрод с посадкой пыли на водную поверхность.

запыл. воздух

очищенный воздух

вода

осадительный электрод

в промышленную канализацию

б) Радиальный электрофильтр.

коронирующий электрод выход очищенного воздуха

цилиндрический корпус

вода осадительный электрод

вход

з апыленного

воздуха в канализацию

в канализацию

Выводы:

Электрическая очистка газов от пыли имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами:

1. Возможность получения высокой степени очистки (99-99,9 );

2. Необходимое гидравлическое сопротивление – до 150 Па; Скорость воздуха в фильтрах 1-2 м/с;

3. Незначительный расход электроэнергии (до 8,8 кВт/ч на 1000 м³ очищенного газа);

4. Возможность очистки горячих газов;

5. Возможность полной автоматизации очистки.

Недостатки:

1. Высокие капитальные затраты;

2. Большие габариты;

3. Сложность обслуживания (требует высококвалифицированных профессионалов), из-за повышенной опасности (высокое напряжение).

Общие принципы выбора пылеуловителя

Необходимо учитывать:

1. Требуемую степень очистки или ПДК на выбросе;

2. Свойства пыли (дисперсный состав, жироскопичность, склонность к коагуляции, опасность цементироваться, воспламеняться, взрываться). Например: цементную пыль нельзя улавливать в мокрых фильтрах, а взрывоопасную (порошок) нельзя улавливать в электрофильтрах и в рукавных фильтрах;

3. Запыленность очищенного воздуха и пределы ее изменения;

4. Температура и влажность воздуха;

5. Объем очищенного воздуха;

6. Способ удаления уловленной пыли.

При выборе типа пылеуловителей необходимо учитывать основные их показатели:

1. Инерционные пылеуловители улавливают только крупную пыль, поэтому их целесообразно применять в 1 стадии очистки перед электрофильтрами или рукавными фильтрами;

2. Мокрый пылеуловитель эффективно улавливает пыль крупнее 2-5 мкм;

3. Трубами коагуляторами Вентури можно улавливать наиболее тонкую пыль, наиболее эффективны рукавные фильтры, они несколько дешевле электрофильтров по капитальным затратам, но имеют большие эксплутационные затраты из-за гидравлического сопротивления;

4. При выборе пылеуловителя необходимо правильно определить оптимальный режим работы аппарата, т.к. при его перегрузке резко ухудшается эффективность пылезадержания.

Например: в циклонах снижение объемов очищаемого воздуха приводит к резкому падению эффективности из-за снижения закрутки воздуха; в рукавных фильтрах наоборот, снижение эффективности происходит при повышенных воздушных нагрузках из-за проскока защепленных частиц в тканях с увеличением скорости фильтрации воздуха.

При выборе пылеуловителя для очистки больших объемов воздуха необходимо учитывать конкретные условия и возможности предприятия (наличие места для установки пылеуловителя, возможность снабжения водой, осветления и сброс, возможность снабжения электроэнергией).Как правило, выбор типов пылеуловителей большей производительности осуществляется на основании технико-экономических расчетов и сопоставления нескольких вариантов.