Осаждение под действием электрического поля

В электрическом поле тонкодисперсным частицам сообщается электрический заряд, под действием которого происходит их осаж­дение. Разделение пыл ей, дымов и туманов в электрическом поле имеет значительные преимущества перед другими способами осаж­дения.

Разделение газовых неоднородных смесей в электрическом поле осуществляется на электродах. Для разделения пылей и дымов при­меняются сухие фильтры, для разделения туманов — мокрые.

Простейший электрофильтр — это два электрода, один из кото­рых — анод — выполняется в виде трубы или пластины, а другой — катод — в виде проволоки, которая натянута внутри трубчатого анода либо между пластинчатыми анодами, выполненными из про­волочной сетки. Аноды заземляют.

При соединении электродов с источником постоянного тока на электродах создается разность потенциалов, равная 4...6 кВ/см, обеспечивающая плотность тока 0,05...0.5 мА на 1 м длины катода.

Газовая смесь поступает внутрь трубчатых электродов или между пластинчатыми. Благодаря высокой разности потенцилов на электродах и неоднородности электрического поля (сгущение сило­вых линий происходит у электрода с меньшей площадью поверхно­сти — катода) в слое газа у отрицательного электрода — катода — образуется поток электронов, направленный к аноду. В результате соударений электронов с нейтральными молекулами газа газ иони­зируется. Такая ионизация называется ударной. Признаком иониза­ции газа является образование «короны» у катода, поэтому катод называют коронирующим электродом. В результате ионизации образуются положительные и отрицательные ионы. Положитель­ные ионы собираются около катода, а отрицательные с большой скоростью движутся к аноду, заряжая взвешенные в газе частицы и увлекая их с собой. Частицы пыли или тумана оседают на аноде, покрывая его слоем осадка.

Скорость электроосаждения колеблется от нескольких сантиме­тров до нескольких десятков сантиметров в секунду. Она зависит от размера взвешенных частиц и гидродинамического сопротивления газовой среды.

Скорость электроосаждения может увеличиваться под влиянием «электрического ветра», возникающего в результате передачи импульса движущихся ионов газа газовой среде и взвешен­ным частицам.

При определении скорости частиц в электрическом поле предпо­лагается ламинарный режим.

Трубчатый сухой электрофильтр показан на рис.11. Пыль или дым поступают в нижнюю часть фильтра под решетку 6, в которой закреплены электроды, и рас­пределяются по трубчатым электродам — анодам (5). Внутри трубчатых электродов располо­жены коронирующие электро­ды — катоды (4). Электроды закре­плены на общей раме (3), опира­ющейся на изоляторы (2). Под дей­ствием электрического поля происходит электроосаждение взвешенных в газе частиц. Осев­шие на аноде частицы периоди­чески стряхиваются ударным приспособлением (1) и собираются в конической нижней части (7) фильтра.

Осадок из фильтра удаляется с помощью выгружного устройства, а очищенный газ выходит из верхней части фильтра.

Разработаны секционные электрофильтры, в которых газ про­ходит через ряд последовательно соединенных секций.

В электрофильтре с пластинчатыми электродами анодами слу­жат пластины, а коронирующими электродами (катодами) — прово­лока, натянутая между пластинами.

Степень очистки газа в электрофильтрах зависит от электропро­водности пыли: если взвешенные частицы хорошо проводят ток, то частица заряд отдает моментально и приобретает заряд электрода. В этом случае возникает кулоновая сила отталкивания, что приво­дит к уносу частиц с газом из фильтра и снижает степень очистки. При плохой проводимости тока частицы образуют на электроде плотный слой отрицательно заряженных частиц, который противо­действует основному электрическому полю.

При высокой концентрации взвешенных частиц в газе степень его очистки тоже снижается из-за осаждения ионов на частицах, что приводит к снижению количества перенесенных зарядов и, следова­тельно, силы тока.

Для снижения концентрации частиц в газе перед электрофиль­трами устанавливают дополнительные газовые фильтры.

КОНТОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Где происходит грубая очистка пыли?

2. Где осуществляется очистка газа под действием центробежных сил?

3. Что применяют в качестве фильтра в рукавном и патронном фильтре?

4. В каких случаях применяют мокрую очистку газов? Недостатки мокрой очистки.

5. Как называются аппараты для мокрой очистки?

6. Конструкция электрофильтров.

Рис. 6. Рукавный фильтр:

1 — рама; 2 — встряхивающий механизм; 3 —корпус; 4 — рукав; 5 — шнек

Очищенный газ

Рис. 7. Патронный фильтр:

1 — крышка; 2 — коллектор; 3 — решетка; 4 — корпус; 5 — фильтровальный элемент; 6 — днище; 7 — сборник пыли

Вода

Очищенный газ

Рис. 8. Насадочный скруббер: 1 — разбрызгиватель; 2 — насадка

Запыленный газ

Рис. 9. Пенный скруббер: 1- корпус; 2 — регулирующий порог; 3 – перфорированная тарелка.

Рис.11. Трубчатый электрофильтр:

1— встряхивающее устройство; 2 — изолятор; 3 — рама; 4 — коронирующий электрод; 5 —трубчатый электрод — анод; 6 — решетка; 7 —сборник для пыли

Рис. 10. Скруббер Вентури:

1 — разделитель; 2 — завихритель потока; 3 — труба Вентури; 4 — вентилятор