7.Физические основы электрической очистки газов.Классификация и конструкция электрофильтров.

Электрическое поле создается присоединением коронирующих и ос длительных электродов к источнику выпрямленного тока высокого напряжения(50-100 кВ). Скорость движения ионов, пропорциональна напряженности поля, составляет 60-100 м/с и характеризуется величиной называемой подвижности ионов к. Из выражения:w=kE, к представляет собой скорость движения иона w_u при напряженности поля Е = 1 В/м. В рабочих условиях электрофильтров подвижность ионов можно считать пропорциональной абсолютной температуре и обратно пропорциональной давлению. При движении через электрофильтр запыленного газового потока частицы пыли адсорбируют на своей поверхности ионы, приобретая электрический заряд.. Сталкивание частиц пыли с ионами газа обусловливается двумя различными механизмами: а) движением ионов по силовым линиям под действием сил электрического поля; б) тепловым (броуновским) движением ионов газа и частиц пыли. Первый механизм определяет зарядку крупных частиц размером более 1мкм, а второй - зарядку мелких частиц размером менее 0,2 мкм. Для частиц промежуточных размеров действуют оба мехами зарядки. К моменту прекращения зарядки частица получает максимально возможный заряд q,Кл , который может быть вычислен по формуле, предложенной Потенье: где Е₀-диэлектрическая проницаемость вакуума;Е3-напряженность эл.поля у частицы,В/м;r-радиус частицы,м. максимально возможный заряд для крупных частиц пропорционален квадрату радиуса частицы, а для мелких частиц первой степени радиуса частицы. Согласно закону Ньютона ,давление газового потока на частицу:

где С-аэродинамический коэффициент;F-площадь поперечного сечения частицы, нормального к направлению движения,м2;Wотн-относительная скорость,равная разности скорости газового потока и скорости частицы пыли,м/с;p-плотность газа,кг/м3.Основной силой, вызывающей движение частицы к осадительному электроду,является сила взаимодействия между эл.полем и зарядом частицы(кулоновская сила).В соответствии с законом Кулона эта сила:P=neE_oc,где Еос-напряженность электрического поля в зоне осаждения. Промышленные электрофильтры используются для очистки больших объемов газа (до 1 млн м³/ч) с концентрацией частиц до 50 г/м². В них происходит улавливание частиц любых размеров с эффективностью более 99 %. Электрофильтры могут работать при температурах газов до 400—450 °С как под разрежением, так и под давлением. Гидравлическое сопротивление их равно 100— 150 Па. Затраты энергии составляют 0,1—0,5 кВт*ч на 1000 м³ очищаемого газа.

Электрофильтры подразделяются: по конструкции — на однозонные и двухзонные; по направлению газового потока — на горизонтальные и вертикальные; по конструкции осадительных электродов — на пластинчатые и трубчатые; по способу удаления пыли с электродов — на «сухие» и «мокрые»; в зависимости от количества последовательно расположенных электрических полей — на однопольные и многопольные; в зависимости от числа параллельных электрофильтров — на одно- и многосекционные.

Основными конструктивными элементами электрофильтров являются: корпус, где размещены электроды; узлы подвода, распределения и отвода очищаемых газов; устройство для удаления уловленной пыли с электродов; устройство для вывода пыли из электрофильтра; узлы ввода в электрофильтр тока высокого напряжения — изоляторные коробки.

Осадительные электроды должны обладать достаточной механической прочностью и жесткостью, иметь гладкую без острых кромок поверхность, обладать высокими аэродинамическими характеристиками . Коронирующие электроды должны иметь: точную форму — для создания интенсивного и однородного коронного разряда, удовлетворительную механическую прочность и жесткость. Они должны быть просты в изготовлении, недороги и должны обла­дать стойкостью к агрессивным средам. Сухие» электрофильтры. «Сухие» электрофильтры серии УГ (унифицированные горизонтальные) предназначены для очистки дымовых газов с температурой до 250 "С. Они имеют разную активную высоту поля: . Оса-дительные электроды изготавливают из профилированных тонкостенных широкополосных элементов (ширина 350 мм) открытого профиля, с нижним молотковым встряхиванием. Коронирующие электроды делают рамной конструкции, с боковым подвесом на кварцевых опорно-проходных изоляторах, с молотковым встряхиванием. Элементы коронирующих электродов — игольчатые (из стальной ленты с выштампованными остриями). Такие электрофильтры работают под разрежением до 3—4 кПа.

Серия ЭГА (горизонтальные, модификации А) применяется для очистки газов с температурой до 330 °С. Осадительные электроды — из широкополосных (640 мм) элементов, а коронирующие — рамные с игольчатыми элементами. «Мокрые» электрофильтры. «Мокрые» электрофильтры типов С и ПГ — однопольные вертикальные трубчатые электрофильтры. Работают под давлением до 0,03 МПа и при температуре до 60 °С. Электрофильтры типа С предназначены для улавливания смолы из газов коксохимического производства, а электрофильтры типа ПГ — для улавливания смолы и пыли.

Осадительные электроды у этих электрофильтров выполняются из стальных труб с внутренним диаметром от 250 и 260 мм соответственно, а коронирующие — из нихромовой проволоки диаметром 3 мм.