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 ρv ≤ 102 Ом×м. Пыль первой группы улавливается плохо, так как при осаждении частицы быстро перезаряжаются, отталкиваются от электрода и уносятся потоком газа.

К пыли второй группы относят пыль, удельное объемное сопротивление которой лежит в пределах 102 < ρv < 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 ρv ≥ 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.1 представлены три характерных случая распределения напряженности поля внутри слоя частиц в зависимости от их проводимости.

Распределение напряженности поля внутри порошкового слоя
Рис.1. Распределение напряженности поля внутри порошкового слоя для:
1 — диэлектрических;
2 — полупроводящих;
3 — проводящих частиц.

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

div E = ρ/εслε0

Для одномерного случая

dE/dx = ρ/εслε0

Разделяем переменные и интегрируем:

∫dE = ρ/εслε0∫dx

Решением является: E = Ekсл + ρx/(εслε0). 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 εвозд < εсл. 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 ρv > 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.

Eслεсл — Eк = σ/ε0

где Eсл — напряженность в слое частиц, Eк напряженность поля коронного разряда у поверхности слоя.

Учитывая, что σ = Jt, получим при возникновении обратной короны:

Eпр слεсл — Eк =Jtок0

где Епр сл — пробивная напряженность в слое частиц, tок — время возникновения обратного коронного разряда.

Время возникновения обратного коронного разряда будет равно:

tок = 2 εслε0(Eпр сл — Eксл)/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 из-менять 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.


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru