Elektrinis dujų valymas – elektrostatinių nusodintuvų veikimo fizinis pagrindas

Jei praleidžiate dulkėtas dujas per stipraus elektrinio lauko veikimo zoną, teoriškai dulkių dalelės įgyti elektros krūvį ir pradės greitėti, judėdami pagal elektrinio lauko jėgos linijas į elektrodus, o po to ant jų nusėda.

Tačiau vienodo elektrinio lauko sąlygomis nebus įmanoma pasiekti smūginės jonizacijos generuojant masės jonus, nes tokiu atveju tarpas tarp elektrodų tikrai bus sunaikintas.

Bet jei elektrinis laukas yra nehomogeniškas, tada smūginė jonizacija nesukels tarpo suskaidymo. Tai galima pasiekti, pavyzdžiui, taikant tuščiaviduris cilindrinis kondensatorius, šalia centrinio elektrodo, ant kurio elektrinio lauko įtempis E bus daug didesnis nei šalia išorinio cilindrinio elektrodo.

Prie centrinio elektrodo elektrinio lauko stipris bus maksimalus, o tolstant nuo jo prie išorinio elektrodo stipris E iš pradžių greitai ir žymiai sumažės, o po to toliau mažės, bet lėčiau.

Padidinus elektrodams taikomą įtampą, pirmiausia gauname pastovią soties srovę, o toliau didindami įtampą, galėsime stebėti elektrinio lauko stiprumo padidėjimą centriniame elektrode iki kritinės reikšmės ir smūgio pradžią. jonizacija šalia jo.

Toliau didinant įtampą, smūginė jonizacija pasklis vis didesniame cilindro plote ir padidės srovė tarpe tarp elektrodų.

Dėl to atsiras vainiko iškrova jonų susidarymo pakaks dulkių dalelėms įkrauti, nors galutinis atotrūkis niekada neįvyks.

Norint gauti vainikinį išlydį, norint įkrauti dulkių daleles dujose, tinka ne tik cilindrinis kondensatorius, bet ir kitokia elektrodų konfigūracija, galinti užtikrinti nehomogenišką elektrinį lauką tarp jų.

Pavyzdžiui, plačiai paplitęs elektrofiltrai, kuriame nehomogeniškas elektrinis laukas sukuriamas naudojant eilę išlydžio elektrodų, sumontuotų tarp lygiagrečių plokščių.

Kritinis įtempis ir kritinis įtempis, kuriam esant atsiranda korona, nustatomi dėl atitinkamų analitinių priklausomybių.

Nehomogeniškame elektriniame lauke tarp elektrodų susidaro dvi skirtingo nehomogeniškumo laipsnio sritys. Koronos sritis skatina priešingo ženklo jonų ir laisvųjų elektronų susidarymą šalia plono elektrodo.

Laisvieji elektronai kartu su neigiamais jonais veržiasi į teigiamą išorinį elektrodą, kur suteikia jam neigiamą krūvį.

Korona čia išsiskiria dideliu tūriu, o pagrindinė erdvė tarp elektrodų užpildyta laisvaisiais elektronais ir neigiamai įkrautais jonais.

Vamzdiniuose elektrostatiniuose nusodintuvuose dulkės nuvalomos per vertikalius 20–30 cm skersmens vamzdžius, išilgai centrinių vamzdelių ašių ištempus 2–4 mm elektrodus. Vamzdis yra surenkantis elektrodas, nes įstrigusios dulkės nusėda ant jo vidinio paviršiaus.

Plokštelinis nusodintuvas turi iškrovimo elektrodų eilę, kurios centre yra tarp plokštelių, o dulkės nusėda ant plokštelių.Kai per tokį nusodintuvą praeina dulkėtos dujos, ant dulkių dalelių susigeria jonai ir taip dalelės greitai pasikrauna. Įkrovimo metu dulkių dalelės pagreitėja judant link surenkančio elektrodo.

Dulkių judėjimo greitį išorinėje zonoje lemiantys veiksniai korona iškrova yra elektrinio lauko sąveika su dalelių krūviu ir aerodinamine vėjo jėga.

Jėga, dėl kurios dulkių dalelės juda link surinkimo elektrodo – Dalelių krūvio ir elektrodų elektrinio lauko sąveikos kulono jėga… Dalelei judant link surenkančio elektrodo, aktyvioji kulono jėga yra subalansuota galvos pasipriešinimo jėga. Dalelės dreifo greitį iki surenkančio elektrodo galima apskaičiuoti prilyginant šias dvi jėgas.

Dalelių nusėdimo ant elektrodo kokybei įtakos turi tokie veiksniai kaip: dalelių dydis, jų greitis, laidumas, drėgmė, temperatūra, elektrodo paviršiaus kokybė ir kt.Tačiau svarbiausia – dulkių elektrinė varža. Didžiausias pasipriešinimas dulkės skirstomos į grupes:

Dulkės, kurių savitoji elektrinė varža mažesnė nei 104 omų * cm

Kai tokia dalelė liečiasi su teigiamai įkrautu renkančiu elektrodu, ji iš karto praranda neigiamą krūvį, akimirksniu įgydama teigiamą elektrodo krūvį. Tokiu atveju dalelę galima iš karto lengvai nunešti nuo elektrodo, o valymo efektyvumas sumažės.

Dulkės, kurių savitoji elektrinė varža yra nuo 104 iki 1010 omų * cm.

Tokios dulkės gerai nusėda ant elektrodo, lengvai iškratomos iš vamzdžio, filtras veikia labai efektyviai.

Dulkės, kurių savitoji elektrinė varža didesnė nei 1010 omų * cm.

Elektrostatinis nusodintuvas nelengvai sulaiko dulkes. Nusodintos dalelės išmetamos labai lėtai, neigiamai įkrautų dalelių sluoksnis ant elektrodo tampa storesnis. Įkrautas sluoksnis neleidžia nusodinti naujai atvykstančių dalelių. Sumažėja valymo efektyvumas.

Dulkės, turinčios didžiausią elektrinę varžą — magnezitas, gipsas, švino oksidai, cinkas ir kt. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo intensyviau pirmiausia didėja atsparumas dulkėms (dėl drėgmės išgaravimo), o vėliau varža sumažėja. Sudrėkindami dujas ir įdėdami į jas kai kurių reagentų (arba suodžių dalelių, kokso), galite sumažinti dulkių atsparumą.

Patekus į filtrą, dalį dulkių gali sugerti dujos ir vėl nusinešti, tai priklauso nuo dujų greičio ir surenkančio elektrodo skersmens. Antrinį įsiurbimą galima sumažinti nedelsiant nuplaunant jau įstrigusias dulkes vandeniu.

Filtro srovės-įtampos charakteristika lemia kai kurie technologiniai veiksniai.Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnė vainikinė srovė; tačiau stabili filtro darbinė įtampa mažėja sumažėjus gedimo įtampai. Didesnė drėgmė reiškia mažesnę vainikinę srovę. Didesnis dujų greitis reiškia mažesnę srovę.

Kuo švaresnės dujos – kuo didesnė vainikinė srovė, tuo dulkesnės dujos – tuo mažesnė vainikinė srovė. Esmė ta, kad jonai juda daugiau nei 1000 kartų greičiau nei dulkės, todėl įkraunant daleles mažėja vainikinė srovė ir kuo daugiau dulkių filtre, tuo mažesnė vainikinė srovė.

Esant itin dulkėtoms sąlygoms (Z1 25–35 g/m23) vainikinė srovė gali nukristi iki beveik nulio ir filtras nustos veikti. Tai vadinama karūnos užraktu.

Užrakinus vainiką, trūksta jonų, kad būtų pakankamai įkrautos dulkių dalelės. Nors karūnėlė retai visiškai užsifiksuoja, elektrostatinis nusodintuvas neveikia gerai dulkėtoje aplinkoje.

Metalurgijoje dažniausiai naudojami plokšteliniai elektrofiltrai, pasižymintys dideliu efektyvumu, su mažomis energijos sąnaudomis pašalinantys iki 99,9% dulkių.

Skaičiuojant elektrofiltrą, apskaičiuojamas jo veikimas, veikimo efektyvumas, energijos sąnaudos vainikai sukurti, taip pat elektrodų srovė. Filtro našumas nustatomas pagal jo aktyvios sekcijos plotą:

Žinant aktyviosios elektrofiltro dalies plotą, naudojant specialias lenteles parenkama tinkama filtro konstrukcija. Norėdami sužinoti filtro efektyvumą, naudokite formulę:

Jei dulkių dalelių dydis yra proporcingas vidutiniam laisvajam dujų molekulių keliui (apie 10-7 m), tada jų nukrypimo greitį galima rasti pagal formulę:

Didelių aerozolių dalelių dreifo greitis randamas pagal formulę:

Filtro efektyvumas kiekvienai dulkių frakcijai gaminamas atskirai, po to nustatomas bendras elektrostatinio nusodintuvo efektyvumas:

Elektrinio lauko veikimo intensyvumas filtre priklauso nuo jo konstrukcijos, atstumo tarp elektrodų, vainikinių elektrodų spindulio ir jonų judrumo. Įprastas elektrofiltro darbinės įtampos diapazonas yra nuo 15 * 104 iki 30 * 104 V / m.

Trinties nuostoliai dažniausiai neskaičiuojami, o tiesiog laikomi 200 Pa. Energijos sąnaudos koronai sukurti apskaičiuojamos pagal formulę:

Srovė renkant metalurgines dulkes nustatoma taip:

Elektrofiltro atstumas tarp elektrodų priklauso nuo jo konstrukcijos. Surenkamųjų elektrodų ilgis parenkamas priklausomai nuo reikiamo dulkių surinkimo laipsnio.

Elektrostatiniai nusodintuvai paprastai nenaudojami dulkėms iš švarių dielektrikų ir švarių laidininkų surinkti. Problema ta, kad labai laidžios dalelės lengvai įkraunamos, tačiau jos taip pat greitai išstumiamos ties surinkimo elektrodu, todėl iš karto pašalinamos iš dujų srauto.

Dielektrinės dalelės nusėda ant surinkimo elektrodo, sumažina jo krūvį ir sukelia atvirkštinės vainikinės formos susidarymą, o tai neleidžia filtrui tinkamai veikti. Normalus elektrostatinio nusodintuvo veikimo dulkių kiekis yra mažesnis nei 60 g / m23, o maksimali temperatūra, kurioje naudojami elektrostatiniai nusodintuvai, yra +400 ° C.

Taip pat žiūrėkite šia tema:

Elektrostatiniai filtrai — įrenginys, veikimo principas, taikymo sritys