Рис.6.3. Изменение тока,

Концентрации и заряда частиц по длине электрофильтра

На представленном рисунке можно выделить три характерные зоны. В зоне I происходит сравнительно быстрая зарядка частиц до заряда, при котором ток из-за запирания коронного разряда падает практически до нуля. Концентрация частиц из-за кратковременности этой стадии изменяется незначительно. В зоне II из-за осаждения частиц концентрация уменьшается, что приводит к частичному отпиранию тока короны и медленной подзарядке частиц, такой, что плотность объемного заряда частиц всегда остается близкой к запирающей. При приближении заряда к предельному скорость зарядки резко уменьшается. Начиная с этого момента (зона III электрофильтра) уменьшение концентрации не может быть скомпенсировано увеличением заряда частиц и коронный разряд постепенно отпирается, что сопровождается ростом тока.

6.5. Формирование слоя частиц на электроде и

Возникновение обратного коронного разряда

Сопротивление пыли, которая улавливается электродами, может изменяться в очень широких пределах, что в свою очередь существенно влияет на процесс улавливания пыли. Условно пыль разделяют на три группы по уровням удельного сопротивления.

К первой группе относится хорошо проводящая пыль, имеющая удельное сопротивление _v  10² Омм. Пыль первой группы улавливается плохо, так как при осаждении частицы быстро перезаряжаются, отталкиваются от электрода и уносятся потоком газа.

К

Рис. 6.4. Распределение

Напряженности поля внутри порошкового слоя для

1  диэлектрических;

2  полупроводящих;

3  проводящих частиц

пыли второй группы относят пыль, удельное объемное сопротивление которой лежит в пределах 10²  _v  10⁸ Омм. Пыль второй группы улавливается хорошо в электрофильтрах. Заряд частиц пыли равномерно стекает на осадительный электрод по мере осаждения новых частиц и подхода к слою ионов. Таким образом частицы хорошо удерживаются на поверхности слоя в процессе пылеулавливания.

К пыли третьей группы относится пыль с удельным объемным сопротивлением _v  10⁸ Омм. Эта пыль наиболее трудно улавливается из-за возникновения обратной короны. Частицы, осевшие на осадительный электрод, долго сохраняют свой заряд из-за высокого сопротивления частиц пыли. Заряды, содержащиеся в слое, определяют распределение напряженности электрического поля в слое.

На рис. 6.4 представлены три характерных случая распределения напряженности поля внутри слоя частиц в зависимости от их проводимости.

Посмотрим, как изменяется напряженность электрического поля в слое для заряженных диэлектрических частиц. По уравнению Пуассона:

.

Для одномерного случая

.

Разделяем переменные и интегрируем:

Решением является: E = E_k/_сл + x/(_сл₀). То есть получили линейную зависимость от координаты x.

Итак, для диэлектрических и полупроводящих частиц по мере роста толщины слоя напряженность растет и может даже существенно превысить внешнюю напряженности поля, несмотря на то, что _возд < _сл. В газовых включениях, имеющихся внутри слоя, начинаются ионизационные процессы, которые приведут к пробою всего слоя. В результате пробоя образуется кратер, порошок из которого выбрасывается в межэлектродный промежуток. После пробоя слоя вокруг кратера начинается также разряд по поверхности, который снимает поверхностный заряд. В результате этих ионизационных процессов начинается эмиссия ионов противоположного знака в межэлектродный промежуток. Это явление носит название обратного коронного разряда. Установлено, что пробой слоя наступает при _v > 10⁸  10⁹ Омм. Это соотношение принято считать критерием возникновения обратного коронного разряда.

Время возникновения обратного коронного разряда легко определить из условия зарядки слоя без учета утечек зарядов через слой.

E_сл_сл  E_к =  /₀, где Е_сл напряженность в слое частиц, Е_к напряженность поля коронного разряда у поверхности слоя.

Учитывая, что  = jt, получим при возникновении обратной короны:

E_пр сл_сл  E_к =jt_ок/₀, где Е_{пр сл} пробивная напряженность в слое частиц, t_ок время возникновения обратного коронного разряда.

Время возникновения обратного коронного разряда будет равно:

t_ок = 2 _сл₀(E_пр сл  E_к/_сл)/j.

Здесь введен поправочный коэффициент равный 2, который учитывает переход от начальной формы к интенсивному обратному коронному разряду, оказывающему существенное влияние на процессы в электрофильтре.

Наличие обратного коронного разряда отрицательно влияет на процесс очистки газа в электрофильтре в силу следующих причин:

1. Из-за появления в межэлектродном промежутке объемного заряда противоположного знака снижается напряженность поля у поверхности осадительного электрода;

2. Происходит частичная разрядка и даже перезарядка частиц порошка приближающихся к осадительному электроду;

3. Усиливается вторичный унос частиц с поверхности слоя в результате их перезарядки.

При интенсивном обратном коронном разряде процесс осаждения может полностью прекратиться. Наибольшее распространение получили три способа борьбы с этим вредным явлением:

1. Кондиционирование топочных газов, например, введением аммиака, приводит к снижению удельного объемного сопротивления ниже критического уровня;

2. Импульсное питание коронирующих электродов, снижающее поток ионов к поверхности слоя. Уменьшение плотности тока приводит к замедлению нарастания напряжения на слое и, следовательно, к уменьшению вероятности возникновения обратной короны;

3. Знакопеременное питание электрофильтра позволяет изменять полярность постоянного напряжения на коронирующих электродах электрофильтра на противоположную в момент, когда напряжение на слое приблизится к напряжению возникновения обратной короны. Таким образом, на осадительном электроде формируется общий слой пыли, состоящий из тонких противоположно заряженных слоев пыли, что в конечном итоге снижает напряженность электрического поля в слое пыли и уменьшает вероятность возникновения обратной короны.