Pulizia del gas elettrico: la base fisica del funzionamento dei precipitatori elettrostatici

Se fai passare un gas polveroso attraverso la zona di azione di un forte campo elettrico, quindi teoricamente particelle di polvere acquisire una carica elettrica e inizierà ad accelerare, muovendosi lungo le linee di forza del campo elettrico verso gli elettrodi, seguito dalla deposizione su di essi.

Tuttavia, nelle condizioni di un campo elettrico uniforme, non sarà possibile ottenere la ionizzazione per impatto con la generazione di ioni di massa, poiché in questo caso si verificherà sicuramente la distruzione dello spazio tra gli elettrodi.

Ma se il campo elettrico è disomogeneo, la ionizzazione dell'impatto non porterà alla rottura del divario. Ciò può essere ottenuto, ad esempio, applicando condensatore cilindrico cavo, in prossimità dell'elettrodo centrale, sul quale la sollecitazione del campo elettrico E sarà molto maggiore che in prossimità dell'elettrodo cilindrico esterno.

Vicino all'elettrodo centrale, l'intensità del campo elettrico sarà massima, mentre allontanandosi da esso verso l'elettrodo esterno, la forza E diminuirà prima rapidamente e in modo significativo, quindi continuerà a diminuire, ma più lentamente.

Aumentando la tensione applicata agli elettrodi, otteniamo dapprima una corrente di saturazione costante, e aumentando ulteriormente la tensione, potremo osservare un aumento dell'intensità del campo elettrico all'elettrodo centrale fino a un valore critico e l'inizio dello shock ionizzazione vicino ad esso.

Man mano che la tensione viene ulteriormente aumentata, la ionizzazione da impatto si diffonderà su un'area sempre più ampia nel cilindro e la corrente nello spazio tra gli elettrodi aumenterà.

Di conseguenza, si verificherà quindi una scarica a corona la generazione di ioni sarà sufficiente per caricare le particelle di polvere, anche se la rottura definitiva del divario non avverrà mai.

Per ottenere una scarica corona al fine di caricare le particelle di polvere in un gas, è adatto non solo un condensatore cilindrico, ma anche una diversa configurazione di elettrodi in grado di fornire un campo elettrico disomogeneo tra di loro.

Ad esempio, diffuso elettrofiltri, in cui viene prodotto un campo elettrico disomogeneo utilizzando una serie di elettrodi di scarica montati tra piastre parallele.

La determinazione dello stress critico e dello stress critico a cui si verifica la corona viene effettuata a causa delle corrispondenti dipendenze analitiche.

In un campo elettrico disomogeneo, tra gli elettrodi si formano due regioni con diversi gradi di disomogeneità. La regione della corona promuove la generazione di ioni di segno opposto ed elettroni liberi vicino all'elettrodo sottile.

Gli elettroni liberi, insieme agli ioni negativi, si precipitano verso l'elettrodo esterno positivo, dove gli conferiscono la loro carica negativa.

La corona qui si distingue per un volume significativo e lo spazio principale tra gli elettrodi è pieno di elettroni liberi e ioni caricati negativamente.

Nei precipitatori elettrostatici tubolari, il gas da depolverare viene fatto passare attraverso tubi verticali da 20 a 30 cm di diametro, con elettrodi da 2 a 4 mm tesi lungo l'asse centrale dei tubi. Il tubo è un elettrodo collettore, poiché la polvere intrappolata si deposita sulla sua superficie interna.

Un precipitatore a piastre ha una fila di elettrodi di scarica centrati tra le piastre e la polvere si deposita sulle piastre.Quando un gas polveroso passa attraverso un tale precipitatore, gli ioni vengono assorbiti dalle particelle di polvere e quindi le particelle si caricano rapidamente. Durante la carica, le particelle di polvere vengono accelerate mentre si muovono verso l'elettrodo di raccolta.

Determinanti della velocità di movimento della polvere nella zona esterna scarica a corona sono l'interazione del campo elettrico con la carica delle particelle e la forza aerodinamica del vento.

La forza che fa muovere le particelle di polvere verso l'elettrodo di raccolta— Forza di Coulomb di interazione della carica delle particelle con il campo elettrico degli elettrodi… Mentre la particella si muove verso l'elettrodo di raccolta, la forza di Coulomb attiva è bilanciata dalla forza di trascinamento della testa. La velocità di deriva di una particella verso l'elettrodo di raccolta può essere calcolata eguagliando queste due forze.

La qualità della deposizione delle particelle sull'elettrodo è influenzata da fattori quali: dimensione delle particelle, loro velocità, conduttività, umidità, temperatura, qualità della superficie dell'elettrodo, ecc.Ma la cosa più importante è la resistenza elettrica della polvere. Il più grande resistenza la polvere è divisa in gruppi:

Polveri con resistenza elettrica specifica inferiore a 104 Ohm*cm

Quando una tale particella entra in contatto con un elettrodo collettore caricato positivamente, perde immediatamente la sua carica negativa, acquisendo istantaneamente una carica positiva sull'elettrodo. In questo caso, la particella può essere immediatamente facilmente portata via dall'elettrodo e l'efficienza della pulizia diminuirà.

Polveri con resistenza elettrica specifica da 104 a 1010 Ohm * cm.

Tale polvere si deposita bene sull'elettrodo, viene facilmente rimossa dal tubo, il filtro funziona in modo molto efficiente.

Polveri con resistenza elettrica specifica superiore a 1010 Ohm*cm.

La polvere non viene facilmente catturata dal precipitatore elettrostatico. Le particelle precipitate vengono espulse molto lentamente, lo strato di particelle caricate negativamente sull'elettrodo diventa più spesso. Lo strato caricato impedisce la deposizione di nuove particelle in arrivo. L'efficienza della pulizia diminuisce.

Polvere con la più alta resistenza elettrica: magnesite, gesso, ossidi di piombo, zinco, ecc. Maggiore è la temperatura, più intensamente aumenta prima la resistenza alla polvere (a causa dell'evaporazione dell'umidità), quindi la resistenza diminuisce. Inumidendo il gas e aggiungendovi dei reagenti (o particelle di fuliggine, coke), si può ridurre la resistenza della polvere.

Entrando nel filtro, parte della polvere può essere captata dal gas e portata nuovamente via, ciò dipende dalla velocità del gas e dal diametro dell'elettrodo di raccolta. Il trascinamento secondario può essere ridotto sciacquando immediatamente la polvere già intrappolata con acqua.

Caratteristica corrente-tensione del filtro è determinata da alcuni fattori tecnologici.Maggiore è la temperatura, maggiore è la corrente corona; tuttavia, la tensione operativa stabile del filtro diminuisce a causa di una diminuzione della tensione di rottura. Un'umidità più elevata significa una corrente corona inferiore. Maggiore velocità del gas significa minore corrente.

Più pulito è il gas - maggiore è la corrente corona, più polveroso è il gas - minore è la corrente corona. La linea di fondo è che gli ioni si muovono più di 1000 volte più velocemente della polvere, quindi quando le particelle sono cariche, la corrente corona diminuisce e più polvere c'è nel filtro, minore è la corrente corona.

Per condizioni estremamente polverose (Z1 da 25 a 35 g/m23) la corrente corona può scendere quasi a zero e il filtro smetterà di funzionare. Questo si chiama bloccaggio della corona.

Una corona bloccata si traduce in una mancanza di ioni per fornire una carica sufficiente alle particelle di polvere. Sebbene la corona raramente si blocchi completamente, il precipitatore elettrostatico non funziona bene in ambienti polverosi.

Nella metallurgia vengono utilizzati più spesso gli elettrofiltri a piastre, caratterizzati da un'elevata efficienza, che rimuovono fino al 99,9% di polvere con un basso consumo energetico.

Quando si calcola un elettrofiltro, vengono calcolate le sue prestazioni, l'efficienza operativa, il consumo di energia per creare una corona, nonché la corrente degli elettrodi. Le prestazioni del filtro si trovano dall'area della sua sezione attiva:

Conoscendo l'area della sezione attiva dell'elettrofiltro, viene selezionato un design del filtro appropriato utilizzando tabelle speciali. Per trovare l'efficienza del filtro, utilizzare la formula:

Se la dimensione delle particelle di polvere è commisurata al percorso libero medio delle molecole di gas (circa 10-7 m), la velocità della loro deviazione può essere trovata dalla formula:

La velocità di deriva di grandi particelle di aerosol si trova con la formula:

L'efficienza del filtro per ogni frazione di polvere viene prodotta separatamente, dopodiché viene stabilita l'efficienza complessiva del precipitatore elettrostatico:

L'intensità operativa del campo elettrico nel filtro dipende dalla sua costruzione, dalla distanza tra gli elettrodi, dal raggio degli elettrodi corona e dalla mobilità degli ioni. Il normale intervallo di tensione operativa per un elettrofiltro va da 15 * 104 a 30 * 104 V / m.

Le perdite per attrito di solito non vengono calcolate, ma semplicemente considerate pari a 200 Pa. Il consumo di energia per creare una corona si trova con la formula:

La corrente durante la raccolta della polvere metallurgica è stabilita come segue:

La distanza interelettrodica dell'elettrofiltro dipende dalla sua costruzione. La lunghezza degli elettrodi di raccolta viene scelta in base al grado di raccolta della polvere richiesto.

I precipitatori elettrostatici generalmente non vengono utilizzati per catturare la polvere da dielettrici puliti e conduttori puliti. Il problema è che le particelle altamente conduttive si caricano facilmente, ma vengono anche rapidamente espulse dall'elettrodo collettore e vengono quindi immediatamente rimosse dal flusso di gas.

Le particelle dielettriche si depositano sull'elettrodo collettore, ne riducono la carica e portano alla formazione della corona inversa, che impedisce il corretto funzionamento del filtro. Il normale contenuto di polvere di funzionamento per il precipitatore elettrostatico è inferiore a 60 g / m23 e la temperatura massima alla quale vengono utilizzati i precipitatori elettrostatici è di +400 ° C.

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