Pembersihan gas elektrik - asas fizikal operasi precipitator elektrostatik
Jika anda melepasi gas berdebu melalui zon tindakan medan elektrik yang kuat, maka secara teorinya zarah debu memperoleh cas elektrik dan akan mula memecut, bergerak di sepanjang garisan daya medan elektrik ke elektrod, diikuti dengan pemendapan padanya.
Walau bagaimanapun, di bawah keadaan medan elektrik yang seragam, pengionan impak tidak akan dapat diperoleh dengan penjanaan ion jisim, kerana dalam kes ini pemusnahan jurang antara elektrod pasti akan berlaku.
Tetapi jika medan elektrik tidak homogen, maka pengionan hentaman tidak akan membawa kepada pecahan jurang. Ini boleh dicapai, sebagai contoh, dengan memohon kapasitor silinder berongga, berhampiran elektrod pusat, di mana tegasan medan elektrik E akan lebih besar daripada berhampiran elektrod silinder luar.
Berhampiran elektrod pusat, kekuatan medan elektrik akan menjadi maksimum, sambil bergerak menjauhinya ke elektrod luar, kekuatan E akan mula-mula dengan cepat dan ketara berkurangan, dan kemudian terus berkurangan, tetapi lebih perlahan.
Dengan meningkatkan voltan yang digunakan pada elektrod, kita mula-mula memperoleh arus tepu yang berterusan, dan dengan meningkatkan lagi voltan, kita akan dapat melihat peningkatan dalam kekuatan medan elektrik pada elektrod pusat kepada nilai kritikal dan permulaan kejutan. pengionan berhampirannya.
Apabila voltan dinaikkan lagi, pengionan hentaman akan merebak ke kawasan yang semakin besar dalam silinder dan arus dalam jurang antara elektrod akan meningkat.
Akibatnya, pelepasan korona akan berlaku, oleh itu penjanaan ion akan mencukupi untuk mengecas zarah habuk, walaupun pemecahan terakhir jurang tidak akan berlaku.
Untuk mendapatkan pelepasan korona untuk mengecas zarah habuk dalam gas, bukan sahaja kapasitor silinder sesuai, tetapi juga konfigurasi elektrod yang berbeza yang boleh memberikan medan elektrik yang tidak homogen di antara mereka.
Contohnya, meluas penapis elektrik, di mana medan elektrik yang tidak homogen dihasilkan menggunakan satu siri elektrod nyahcas yang dipasang di antara plat selari.
Penentuan tegasan kritikal dan tegasan kritikal di mana korona berlaku dibuat disebabkan kebergantungan analitikal yang sepadan.
Dalam medan elektrik yang tidak homogen, dua kawasan dengan darjah ketidakhomogenan yang berbeza terbentuk di antara elektrod. Rantau korona menggalakkan penjanaan ion tanda bertentangan dan elektron bebas berhampiran elektrod nipis.
Elektron bebas, bersama dengan ion negatif, bergegas ke elektrod luar positif, di mana mereka memberikannya cas negatifnya.
Korona di sini dibezakan dengan isipadu yang ketara, dan ruang utama antara elektrod diisi dengan elektron bebas dan ion bercas negatif.
Dalam pemendakan elektrostatik tiub, gas yang akan dinyahhabuk disalurkan melalui tiub menegak 20 hingga 30 cm diameter, dengan elektrod 2 - 4 mm diregangkan di sepanjang paksi pusat tiub. Tiub adalah elektrod pengumpul, kerana habuk yang terperangkap mendap di permukaan dalamannya.
Precipitator plat mempunyai deretan elektrod nyahcas berpusat di antara plat, dan habuk mengendap pada plat. Apabila gas berdebu melalui precipitator sedemikian, ion diserap pada zarah habuk dan dengan itu zarah dicas dengan cepat. Semasa mengecas, zarah habuk dipercepatkan apabila ia bergerak ke arah elektrod pengumpul.
Penentu halaju pergerakan habuk di zon luar pelepasan korona adalah interaksi medan elektrik dengan cas zarah dan daya angin aerodinamik.
Daya yang menyebabkan zarah habuk bergerak ke arah elektrod pengumpul— Daya Coulomb interaksi cas zarah dengan medan elektrik elektrod… Apabila zarah bergerak ke arah elektrod pengumpul, daya coulomb aktif diimbangi oleh daya seret kepala. Halaju hanyutan zarah ke elektrod pengumpul boleh dikira dengan menyamakan dua daya ini.
Kualiti pemendapan zarah pada elektrod dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti: saiz zarah, kelajuan, kekonduksian, kelembapan, suhu, kualiti permukaan elektrod, dsb.Tetapi perkara yang paling penting ialah rintangan elektrik habuk. Yang paling besar rintangan debu dibahagikan kepada kumpulan:
Habuk dengan rintangan elektrik tertentu kurang daripada 104 Ohm * cm
Apabila zarah sedemikian bersentuhan dengan elektrod pengumpul bercas positif, ia serta-merta kehilangan cas negatifnya, serta-merta memperoleh cas positif pada elektrod. Dalam kes ini, zarah boleh segera dibawa pergi dari elektrod, dan kecekapan pembersihan akan menurun.
Debu dengan rintangan elektrik tertentu 104 hingga 1010 Ohm * cm.
Debu sedemikian mendap dengan baik pada elektrod, mudah digoncang keluar dari paip, penapis berfungsi dengan sangat cekap.
Debu dengan rintangan elektrik tertentu lebih daripada 1010 Ohm * cm.
Habuk tidak mudah ditangkap oleh precipitator elektrostatik. Zarah yang dimendakkan dikeluarkan dengan sangat perlahan, lapisan zarah bercas negatif pada elektrod menjadi lebih tebal. Lapisan bercas menghalang pemendapan zarah yang baru tiba. Kecekapan pembersihan berkurangan.
Habuk dengan rintangan elektrik tertinggi — magnesit, gipsum, oksida plumbum, zink, dll. Semakin tinggi suhu, semakin kuat rintangan habuk meningkat terlebih dahulu (disebabkan oleh penyejatan kelembapan), dan kemudian rintangan menurun. Dengan melembapkan gas dan menambah beberapa reagen (atau zarah jelaga, kok), anda boleh mengurangkan rintangan habuk.
Memasuki penapis, sebahagian daripada habuk mungkin diambil oleh gas dan dibawa pergi semula, ini bergantung pada halaju gas dan diameter elektrod pengumpul. Entrainment sekunder boleh dikurangkan dengan segera membilas habuk yang telah terperangkap dengan air.
Ciri voltan semasa penapis ditentukan oleh beberapa faktor teknologi.Semakin tinggi suhu, semakin tinggi arus korona; bagaimanapun, voltan kendalian stabil penapis berkurangan disebabkan oleh penurunan voltan pecahan. Kelembapan yang lebih tinggi bermakna arus korona yang lebih rendah. Halaju gas yang lebih tinggi bermakna arus yang lebih rendah.
Semakin bersih gas - semakin tinggi arus korona, semakin berdebu gas - semakin rendah arus korona. Intinya ialah ion bergerak lebih daripada 1000 kali lebih cepat daripada habuk, jadi apabila zarah dicas, arus korona berkurangan dan lebih banyak habuk dalam penapis, semakin rendah arus korona.
Untuk keadaan yang sangat berdebu (Z1 25 hingga 35 g / m23) arus korona boleh turun kepada hampir sifar dan penapis akan berhenti berfungsi. Ini dipanggil penguncian mahkota.
Korona yang terkunci mengakibatkan kekurangan ion untuk memberikan cas yang mencukupi kepada zarah habuk. Walaupun mahkota jarang terkunci sepenuhnya, precipitator elektrostatik tidak berfungsi dengan baik dalam persekitaran berdebu.
Dalam metalurgi, penapis elektro plat paling kerap digunakan, dicirikan oleh kecekapan tinggi, mengeluarkan sehingga 99.9% habuk dengan penggunaan tenaga yang rendah.
Apabila mengira penapis elektro, prestasinya, kecekapan operasi, penggunaan tenaga untuk mencipta korona, serta arus elektrod dikira. Prestasi penapis ditemui oleh kawasan bahagian aktifnya:
Mengetahui kawasan bahagian aktif penapis elektro, reka bentuk penapis yang sesuai dipilih menggunakan jadual khas. Untuk mencari kecekapan penapis, gunakan formula:
Jika saiz zarah habuk adalah sepadan dengan laluan bebas purata molekul gas (kira-kira 10-7m), maka kelajuan sisihan mereka boleh didapati dengan formula:
Halaju hanyutan zarah aerosol besar didapati dengan formula:
Kecekapan penapis untuk setiap pecahan habuk dihasilkan secara berasingan, selepas itu kecekapan keseluruhan precipitator elektrostatik diwujudkan:
Keamatan operasi medan elektrik dalam penapis bergantung pada pembinaannya, jarak antara elektrod, jejari elektrod korona dan mobiliti ion. Julat voltan operasi biasa untuk penapis elektro ialah dari 15 * 104 hingga 30 * 104 V / m.
Kerugian geseran biasanya tidak dikira, tetapi hanya diandaikan sebagai 200 Pa. Penggunaan tenaga untuk mencipta korona didapati dengan formula:
Arus semasa mengumpul habuk metalurgi ditetapkan seperti berikut:
Jarak antara elektrod penapis elektro bergantung pada pembinaannya. Panjang elektrod pengumpul dipilih bergantung pada tahap pengumpulan habuk yang diperlukan.
Precipitator elektrostatik biasanya tidak digunakan untuk menangkap habuk daripada dielektrik bersih dan konduktor bersih. Masalahnya ialah zarah yang sangat konduktif mudah dicas, tetapi ia juga cepat dikeluarkan pada elektrod pengumpul dan oleh itu segera dikeluarkan dari aliran gas.
Zarah dielektrik mengendap pada elektrod pengumpul, mengurangkan casnya dan membawa kepada pembentukan korona terbalik, yang menghalang penapis daripada berfungsi dengan baik. Kandungan habuk operasi biasa untuk precipitator elektrostatik adalah di bawah 60 g / m23, dan suhu maksimum di mana precipitator elektrostatik digunakan ialah +400 ° C.
Lihat juga mengenai topik ini:
Penapis elektrostatik — peranti, prinsip operasi, kawasan penggunaan