Принципиальная схема электрофильтра и степень очистки газов

Принципиальная схема электрофильтра представлена на рис. 1.

Принципиальная схема электрофильтра
Рис.1. Принципиальная схема электрофильтра
1 — осадительные электроды;
2 — коронирующие электроды.

Между двумя плоскими осадительными электродами расположен ряд коронирующих проводов. В промежуток между коронирующими и осадительными электродами поступает запыленный газ. В поле коронного разряда, возникающего при подаче высокого напряжения на провода, частицы заряжаются и под действием поля движутся к осадительным плоскостям, с которых они периодически удаляются.

Таким образом, концентрация взвешенных частиц по мере прохождения через электрофильтр постепенно уменьшается.

Степень очистки газов в электрофильтре

Степень очистки газа в электрофильтре является основной характеристикой эффективности его работы. Она определяется содержанием пыли или жидких частиц в газе до поступления в электрофильтр и после выхода из него:

η = [Zвх — Zвых]/Zвх = 1 — Zвых/Zвх,

где Zвх — концентрации пыли на входе в электрофильтр; Zвых — концентрация пыли на выходе из электрофильтра.

Осаждение частиц происходит из области, непосредственно примыкающей к электроду. Убыль частиц в этой области восполняется за счет дрейфа частиц в электрическом поле и за счет увлечения их турбулентными потоками.

Так как течение газа в электрофильтре всегда турбулентное, то именно оно способствует выравниванию распределения концентрации частиц в межэлектродном промежутке.

В результате действия всех факторов: дрейфа частиц в поле, осаждения частиц на электродах и турбулентных пульсаций в межэлектродном промежутке устанавливается определенное распределение концентрации (рис.2).

Распределение концентрации в межэлектродном промежутке
Рис.2. Распределение концентрации в межэлектродном промежутке
1 — осадительные электроды;
2 — коронирующие электроды.

Будем считать, что закон распределения концентрации частиц не меняется по длине электрофильтра, а уменьшается лишь абсолютное значение концентрации.

Степень очистки определяется средней по сечению концентрацией пыли, которую мы обозначим Zx, где за координату x принимается расстояние от входа в электрофильтр до рассматриваемого сечения.

Количество осажденной пыли определяется концентрацией пыли у осадительного электрода Zос.

Так как мы приняли, что закон распределения концентрации неизменен по длине электрофильтра, то Zос/Zx= χ есть величина постоянная на любом удалении от входа в электрофильтр.

Масса пыли g, содержащаяся в объеме межэлектродного промежутка длиной dx, отстоящем от входа в электрофильтр на расстоянии x, равна:

g = Zx2bHdx

где H — расстояние между осадительными электродами, b — ширина осадительного электрода.

Уменьшение массы пыли за счет осаждения за время dτ на поверхность электродов площадью 2bdx будет равна:

dg = -Zос2bνdx dτ

где ν — скорость дрейфа под действием поля у поверхности осадительного электрода.

Объединяя записанные соотношения, получаем:

dg/g = — [Zос/Zx 2b/2b [νdx dτ]/[H dx] = — χνdτ/H

или

[dZx/Zx] = — χνdτ/H

После интегрирования последнего дифференциального уравнения, учитывая, что dτ = dx/u получаем:

Zвых = Zвх exp(-[νχl]/[uH])

где l — длина электрофильтра, а u — скорость газа в электрофильтре.
Таким образом, степень очистки газа электрофильтром равна:

ν = 1 — exp(-[νχl]/[uH])

Для повышения эффективности улавливания пыли необходимо с одной стороны увеличивать скорость движения частиц к осадительному электроду и длину электрофильтра, а с другой стороны уменьшать скорость газового потока и ширину межэлектродного расстояния.

Если мы имеем дело с полидисперсным составом пыли (частицы разного размера), то расчеты ведутся по каждой фракции в отдельности, а затем интегральная степень очистки определяется как сумма средневзвешенных степеней очистки отдельных фракций:

ν = ∑iνigi

где gi — доля i-ой фракции.
Скорость движения частиц к осадительному электроду (скорость дрейфа частиц) определяется главным образом действием электрических сил. Поэтому, как было показано в первой части, установившаяся скорость движения частиц может быть записана в виде:

v = qE/[6πμα]

для α > 1 мкм q ~ C1a2E или v ~ aE2.
Из полученного соотношения следует, что в первую очередь в электрофильтре осаждаются крупные частицы, а затем мелкие, у которых скорость дрейфа мала.

Квадратичный характер зависимости скорости от напряженности поля свидетельствует о целесообразности работы электрофильтра на предельно возможных напряжениях, что очевидно, соответствует предпробивному режиму. При этом предпочтительнее работать на отрицательной полярности питающего напряжения, т.к. при этом коронный разряд более устойчивый, а пробивное напряжение значительно выше.


Оставить комментарий





Статистика

Рейтинг@Mail.ru