Электрофильтры
Электрофильтры подразделяют на трубчатые и пластинчатые, согласно формы электродов; а в зависимости от состояния удаляемых из газа частиц – на сухие и мокрые. В сухих электрофильтрах очистка газа происходит при температуре выше температуры конденсации воды из воздуха (выше точки росы) и улавливается сухая пыль. Мокрые электрофильтры предназначены для удаления влажной пыли, а также для осаждения взвешенных в газе капель жидкости.
На рис. 3.11 представлены схемы электрофильтров.
рис. 3.11. Схемы электрофильтров:
а – трубчатого, б - пластинчатого:
1 – коронирующие электроды; 2 – осадительные электроды;
3 – рама крепления коронирующих электродов;
4 – устройства для встряхивания электродов; 5 – изоляторы.
Трубчатый электрофильтр представляет собой аппарат в котором расположены осадительные электроды 2, выполненные в виде труб диаметром 0,15 – 0,3 м и длиной 3 – 4 м. По оси труб проходят коронирующие электроды 1 из проволоки диаметром 1,5 – 2 мм, которые подвешены к раме 3, опирающейся на изоляторы 5. На провод 1 подают отрицательный заряд при этом напряженность поля вблизи него наиболее высока и постепенно
убывает с приближением к положительно заряженной трубе или пластике 2, становясь недостаточной для электрического пробоя. При напряженности поля, обеспечивающей полную ионизацию газа, между электродами возникает коронный разряд, сопровождающейся образованием светящейся «короны» вокруг проволоки. Поэтому электрод 1 получил название коронирующего. Положительно заряженный электрод – осадительного. Таким образом, коронирующие электроды присоединяют к отрицательному полюсу источники тока, а осадительные – к положительному. При повышении разности потенциалов до нескольких десятков киловатт (кВ) кинетическая энергия ионов и электронов (заряженных частиц, содержащихся в газе) становится достаточной для того, чтобы они, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, расщепляли их на ионы и свободные электроны. Вновь образовавшиеся заряды при своем движении также ионизируют газ. В результате образование ионов происходит лавинообразно, газ полностью ионизируется. Образовавшиеся в области «короны» положительные ионы движутся к коронирующему электроду и нейтрализуются на нем. Отрицательные ионы и свободные электроны перемещаются к осадительному электроду. Соприкасаясь со встречными пылинками и капельками, находящимися в газе они сообщают им свой заряд и увлекают их к осадительному электроду. В результате дисперсные частицы оседают на этом электроде. Запыленный газ входит в аппарат через боковой нижний штуцер и далее двигается внутри труб 2. Твердые пылевые частицы (капли) оседают на стенках, а очищенный газ выходит через верхний боковой штуцер аппарата (рис. 3.10, а). В сухих электрофильтрах осевшие твердые частицы пыли удаляют периодически, путем встряхивания электродов с помощью специального устройства 4. В мокрых электрофильтрах осевшие частицы удаляют периодически или непрерывно в результате промывания внутренней поверхности электродов водой.
Аналогично устроены и работают пластинчатые электрофильтры (рис. 3.10, б). Основное отличие их от трубчатых состоит в том, что осадительные электроды выполнены в виде прямоугольных пластин или сеток, натянутых на рамы 3.
Пластинчатые электрофильтры более компактны, чем трубчатые, с них легче удалить осадок. В свою очередь, трубчатые электроды позволяют получить большую напряженность (Е,В) электрического поля и поэтому более производительны и обеспечивают лучшее разделение.
Хотя электрофильтры работают при высоком напряжении постоянного тока (40 – 75 кВ), расход электроэнергии в них невелик и обычно составляет 0,2 – 0,3 кВт · ч на 1000 м3 газа. Гидравлическое сопротивление ( p, Па) электрофильтров меньше, чем большинства других аппаратов газоочистки и составляет 150 – 200 Па. Степень очистки достигает 95 – 99%. Электрофильтры способны очищать больше объемы газов, размер отделяемых частиц 0,01 – 100 мкм при температуре газов до 4500 С. Чем выше напряженность поля и меньше скорость газа а аппарате, тем выше эффект разделения.
Степень очистки газов в электрофильтре во многом зависит от электропроводности частиц пыли и их адгезионной способности. Если частицы хорошо проводят ток, а силы адгезии (прилипания) невелики, то частица, достигнув осадительного электрода разрядится и вновь попадет в поток газа. Это снижает степень очистки. Если частицы плохо проводят ток, а силы адгезии велики, то на электроде образуется плотный слой отрицательно заряженных частиц, противодействующих основному электрическому полю. При большой толщине этого слоя напряжение в его порах может превысить критическое и вызвать коронирование газа у осадительного электрода – «обратную корону». Это явление также снижает эффективность очистки. Его можно предотвратить своевременной очисткой электрода. При очистке газов с высокой концентрацией твердых частиц возможно падение силы тока практически до нуля – «запирание короны». Оно связано с тем, что в таких условиях ток переносится исключительно заряженными частицами пыли, а их подвижность мала по сравнению с подвижностью ионов. Для борьбы с этим явлением необходимо уменьшить концентрацию взвешенных частиц, проведя предварительную очистку газа каким – либо другим методом, или же снизить скорость поступающего газа, уменьшая тем самым нагрузку на электрофильтр. Теоретический учет всех факторов, влияющих на эффект разделения, практически невозможен, поэтому эффективность газоочистки обычно определяют экспериментально.
Электрофильтры характеризуются относительно высокой стоимостью, сложны в эксплуатации, непригодны для очистки газов от частиц с малым электросопротивлением.