Старк С.Б. - Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве (1044944), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Сила тяжести для частиц пыли, как правило, невелика. Ниже приведены скорости падения частиц плотностью !000 кг/мэ в неподвижном воздухе: (Оо (О 0,3 (),003 0,00003 Диаметр частицы, мкм Скорость пацация, м/с За время пребывания в злектрофильтрс (1О- -15 с) частицы размером 10 мкм падают всего на 3 — 5 см.
В большинстве случаев сила тяжести также направлена вдоль электрода. Вследствие незначительной абсолютной величины силу тяжести можно не учитывать. Электрический ветер обусловлен механическим воздействием движущихся ионов на молекулы газа и частицы пыли. Электрический ветер возникает в местах генерации ионов, т. е. у коронирующих точек, и вызывает циркуляцию газа в межэлек- концентрация ионов во внешней зоне коронного разряда остается приблизительно постоянной. При повышенной запыленности газа эти уравнения дают только приближенные решения, точность которых уменьшается с увеличением запыленности газа. Частицы пыли, взвешенные в газе, почти всегда заряжены.
Этот заряд, получаемый главным образом за счет трения частиц о стенки оборудования и газопроводов, называют трибозарядом. Для одних материалов (кварца, оксидов металлов, металлов) трибозаряд отрицателен, для других (угля, серы, песка) положителен. Трибозаряд обычно не превышает 5 % заряда, получаемого частицей при коронном разряде. Движение заряженных частиц к осадителонотиу электроду. Скорость движения частиц во внешней зоне коронного разряда определяется совокупным действием следующих сил на частицу: аэродинамической силы движущегося газового потока; силытяжести; давлением электрического ветра; взаимодействием электрического поля и заряда частицы (кулоновская сила). Согласно закону Ньютона давление газового потока на частицу Р = СРи(отирг/2, тродном промежутке со скоростью до 0,5 — 1 м/с (рис. 11.5).
Для воздуха при комнатной температуре скорость электрического ветра ш,, может быть вычислена по формуле, предложенной Ледебуром: н!,",=5,84 10 т (Е(ч~Н ), (11.17) где Н вЂ” длина межэлектродного про- 1 1 1 межутка. В плоскости коронирующих точек г электрический ветер увлекает молекулы газа и мелкие частицы пыли к. осадительному электроду, что спо- 4 собствует процессу осаждения. Однако между коронирующими точками вектор скорости электрического ветра имеет обратное направление, т. е.
тормозит движение частиц под действием силы электрического поля. Тем не менее электрический ветер при малых 3 скоростях газа в электрофильтре (до 1 м!с), несомненно, оказывает полоРис. 11.О, Движеиие частик иод действием электрического вет. ЖИТЮЛЬНОЕ ВЛИЯНИЮ ВСЛЕДСТВИЕ ВЫРВВ. — д й - нивания концентрации ионов и взветрод; 2 — короиируюший электрод; 2 — коровируюшие точ- ШЕННЫХ Чаетиц В ПОле ЭлеКтрофильки; е — тоаектовии дввжеаиз тра Ввиду того что вопрос этот нзу молекул газа чен еще недостаточно и методика расчета не разработана, силой электрического ветра в расчетах обычно пренебрегают.
Основной силой, вызывающей движение частицы к осади- тельному электроду, является сила взаимодействия междуэлектрическим полем и зарядом частицы (кулоновская сила). В соответствии с законом Кулона эта сила равна Р=27„Е =аеЕ (11.18) где Е,. — напряженность электрического поля в зоне осаждения. Для крупных частиц величина 17„определяется формулой (11.11), для мелких частиц — формулами (11.14) и (11.15). При движении заряженной частицы к осадительному электроду действующая на нее сила электрического поля уравновешивается силой сопротивления, которую в соответствии с законом Стокса можно принять приблизительно равной: Р, = бпгршг. (11.19) Приравнивая друг к другу эти две силы, можно найти скорость движения частицы к осадительному электроду, иначе говоря, скорость дрейфа.
Для крупных частиц при Е,=Е„=Е и б 2 скорость дрейфа шд будет прямо пропорциональна их размеру и квадрату напряженности электрического поля: 144 и!в=0,118 10 мг— 1э (11.20) Для мелких частиц, приравнивая выражения (11.15) и (11.19), с учетом поправки Кенингема — Милликена получим, с: нгд — — 0,17 10 (11.21) !з где С,— поправка Кенингема — Милликена: С„=1+АХ/О здесь А — численный коэффициент, равный 0,815 — 1,68; Х вЂ” длина среднего свободного пробега молекул газа, м; )э=10-У м.
Ниже приведены данные, характеризующие скорости дрейфа заряженных частиц различных размеров в электрическом поле коронного разряда при различных значениях Е (вычисленные по приведенным формулам): г,мим...... 0,2 0,0!2 гид, мс 0 025* 0,5 1,0 5,0 !0,0 0,013 0.0!5 0,075 О,!5 0,030 0,060 0,30 0,60 ° В числителе — ири Е !Б 1О' В/м, в виэмеиателе — ири В ЗО !О' В/и. Как видно из формулы (11.21) и данных, приведенных выше, скорость движения малых частиц почти не зависит от размеров и изменяется только с изменением напряженности поля Е. Приведенные расчетные формулы следует рассматривать как приближенные, дающие, как правило, завышенные значения скоростей дрейфа.
Поэтому при расчетах электрофильтров скорость дрейфа обычно принимают с понижающим коэффициентом, достигающим иногда 0,5 по отношению к значениям, полученным по формулам (11.20) и (11.21). Осаждение заряженных частиц. Во внутренней зоне коронного разряда в равном количестве образуются ионы положительного и отрицательного знаков. Положительные ионы заряжают частицы пыли, проходящие во внутренней зоне коронного разряда, и нейтрализуются на отрицательном коронирующем электроде. Отрицательные ионы через внешнюю зону коронного разряда движутся к осадительному электроду, заряжают частицы, движущиеся в межэлектродном промежутке„и нейтрализуются на положительном осадительном электроде.
Ввиду того что объем внешней зоны коронного разряда Во много раз больше объема внутренней зоны, основная масса частиц пыли получает заряд отрицательного знака. Поэтому основная масса пыли осаждается на положительном осадительном электроде и лишь относительно небольшая часть — на отрицательном коронирующем электроде. На процесс осаждения частиц влияют многочисленные факторы: проводимость и размер частиц, скорость, температура и влажность газа, состояние поверхности электрода и т. д, Функ- 142 циональную зависимость, описывающую влияние всех этих факторов на процесс осаждения, установить пока не удалось.
Наиболее важное значение для хода процесса осаждения частиц пыли на электродах имеет электрическое сопротивление слоя пыли, по величине которого пыль можно разделить на три группы: 1) пыли с малым удельным электрическим сопротивлением ((Ю4 Ом см), которые при соприкосновении с осадительным электродом практически мгновенно теряют свой заряд и перезаряжаются, приобретая заряд, соответствующий знаку электрода. Вследствие этого между частицей и электродом возникает отталкивающая сила, стремящаяся вернуть частицу в газовый поток, которой противодействует только сила адгезии.
В большинстве случаев последняя оказывается недостаточной для удержания частицы, и возникающий вторичный унос резко снижает эффективность осаждения; 2) пыли с удельным сопротивлением Ю4 — 1Огй Ом ° см, хорошо осаждающиеся на электродах и легко удаляемые встряхиванием, не вызывающие трудностей при эксплуатации электро- фильтра; 3) пыли с удельным электрическим сопротивлением ) Ю" Ом см, которые труднее всего улавливаются в электро- фильтрах.
В этом случае оседающие на электроде частицы разряжаются медленно. В результате на электроде образуется слой отрицательно заряженных частиц, который непрерывно увеличивается за счет вновь осаждающихся частиц и поджимастся силой поля, С некоторого момента образующееся электрическое поле слоя препятствует осаждению новых частиц и эффективность электрофильтра начинает снижаться. При равномерно сформированном на электроде слое пыли на последнем возникает разность потенциалов (7г, В: (7, = (УЭС) 16, (!1.22) где УЭС вЂ” удельное электрическое сопротивление слоя пыли, Ом ° м; 1' — плотность тока короны, А/мй; 6 — толщина слоя пыли, м. Прн этом снижается на (у' — (7! напряжение коронного разряда, уменьшается ток короны и ухудшается работа электро- фильтра (рис.
11.6, а). Слой пыли, сформированный на электроде, обычно имеет поры и трещины, в связи с чем электрическое поле преобразуется в поле, аналогичное полю между двумя остриями, легко пробиваемому при невысоких напряжениях. Схематически это явление показано на рис. 11.6, б. Высокая напряженность поля в трещинах, на что показывает сгущение силовых линий, вызывает там возникновение коронного разряда, сопровождаемого выделением ионов. Выделяющиеся положительные ионы движутся к коронирующему !46 Рпс !! б. Влияние слоя пыли, Пра.эующегося на осадительпоы элеитроде, на работу лсятрофильтра: г — снижение рабояега напряжения, б — образование обрати и' вороны ! — осадитсльный литроп: у — Коронирующий лгпгрод: 3 — слой пыли, 4— ~о!тгя и трещины в слое пыли и-и и цинка, сульфида свинца).
С повышением температуры газа удельное электрическое сопротивление пыли сначала увеличивается (вследствие испарения адсорбированной влаги), а затем начинает падать (вследствие повышения теплового возбуждения электронов в частицах пыли). Снижение удельного сопротивления слоя пыли может быть достигнуто увлажнением газа (рис.
11.7), а также добавкой к нему некоторых реагентов (наг!ример, сернистого ангидрида, аммиака, хлоридов калия и натрия и т. д.). Аналогичные регультаты можно получить при добавлении в газ элсктропроводпых частиц сажи или кокса.
Удаление уловленной ныли с электродов. В сухих электро- фильтрах удаление пыли с электродов производится их встряхиванием, в мокрых — смывом водой. При встряхивании электродов часть пыли, падающей с электродов в бункер, подхватывается газом и выносится из электрофильтра. Это явление называется вторичным уносом; оно существенно ухудшает процесс пылеулавливания. Величина вторичного уноса зависит в основном от двух факторов: скорости газа в электрофильтре и высоты электродов. Поскольку сила, действующая на частицы, определяется динамическим напором, величина вторичного уноса будет пропорциональна плотности и квадрату скорости газа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
