§ 4. Теоретическая эффективность электрической очистки газа

Степень очистки газа в электрофильтре можно определить теоретически, если в известной степени идеализировать условия работы электрофильтра, считая, что пыль монодисперсна, концентрация ее в поперечном сечении одинакова, скорость газа и скорость дрейфа постоянны, вторичный унос и присосы воздуха отсутствуют. При соблюдении этих условий, в случае трубчатого электрофильтра количество пыли dm, оседающее на единице длины осадительного электрода радиуса R за время dt, равно:

,

где w_д скорость движения заряженных частиц к осадительному электроду; z_x — концентрация пыли на расстоянии х от входа газа в электрофильтр.

Полное количество пыли, содержащееся в объеме, соответствующем единице длины трубчатого электрофильтра: .

Количество пыли, оседающее за время dt, уменьшает концентрацию пыли в этом объеме на dz и снижает массу пыли на величину .

Приравнивая правые части полученных уравнений, получим . Интегрируя это выражение в пределах z₁—z₂ за время нахождения газа в электрофильтре t, получим

. (11.34)

Время нахождения газа в электрофильтре

t = L/w_г, (11.35)I

где L — активная длина электрофильтра.

Следовательно, степень очистки

. (11.36)

Кривая изменения η = f(L) при прочих постоянных условиях асимптотически приближается к максимуму. Для пластинчатого электрофильтра соответственно может быть получено выражение

, (11.37)

где Н — расстояние между коронирующими и осадительными электродами.

Для электрофильтров обоих типов коэффициент эффективности очистки может быть представлен в обобщенном виде, называемом иногда уравнением Дейча:

, (11.38)

где f - удельная поверхность осаждения, т.е. поверхность осадительных электродов, приходящуюся на 1 м³/с очищаемого газа, м².

Для трубчатого электрофильтра

; (11.39)

для пластинчатого электрофильтра

(11.40)

Из формулы (11.38) следует, что эффективность электрофильтра с увеличением показателя степени w_дf повышается, асимптотически приближаясь к 100%:

wдf	0,9	1,6	2,3	3,0	3,7	3,9	4,6
η, %	60	80	90	95	97,5	98	99

Изменение показателя w_дf при постоянной скорости дрейфа прямо пропорционально изменению размеров электрофильтра. Например, чтобы повысить коэффициент эффективности очистки с 90 до 99%, необходимо увеличить размеры электрофильтра в отношении 4,6/2,3, т.е. в два раза.

Как указывалось выше, теоретически определенный степень очистки справедлива лишь для идеализированных условий работы электрофильтра. Основная определяющая его величина — скорость дрейфа частиц пыли к осадительному электроду - трудно определима, так как зависит от многих факторов, которые на данном этапе невозможно учесть в теоретических расчетах. Поэтому к полученным расчетом результатам следует относиться очень осторожно, сопоставляя их с практическими данными работы электрофильтров в аналогичных условиях.

Контрольные вопросы.

1. Коронный разряд, его роль в электрической очистке газов.

2. Как происходит зарядка частиц пыли в электрическом поле?

3. Как определяют скорость дрейфа крупных и мелких частиц пыли?

4. Роль удельного электрического сопротивления слоя пыли.

5. Явление обратной короны и меры борьбы с ним.

6. Как строятся вольтамперные характеристики электрофильтров? Влияние на них конструктивных и технологических факторов.

7. Явление запирания короны и меры борьбы с ним.

8. Как составить дифференциальное уравнение процесса электрической очистки газа и определить теоретическую степень очистки?