Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Далее было установлено, что при переменном токе частотой 50 Гц происходит движение ионов под воздействием электрического ветра (отталкивания ионов от коронирующего электрода) и при этой частоте почти все частицы, имеющие одну полярность, успевают достигнуть осадительного электрода до того, как измеряется полярность.
Это было подтверждено высокочастотным (2000 кадров в секунду) фотографированием. Данный метод особенно подходит для удаления пыли с высоким удельным сопротивлением (порядка 1О" Ом.м), которую обычно очень трудно улавливать. На основе лабораторных испытаний установлено, что этот метод может применяться для пыли с удельным сопротивлением )!0э Ом.м и совсем непригоден для пыли с удельным сопротивлением (107 Ом м. Для опытной установки был разработан цилиндрический злсктрофильтр с тангенциальпым входом диаметром 0,19 м, эффективной длиной 2,2 м и коронирующей проволокой диаметром 8 мм, на которой имелись острия с промежутками ЗО мм. Установка была испытана на ферросилициевой пыли (45$ Ге81, концент- рация 0,6 — 1,8 г/ма„удельное сопротивление 1,3-!Оп Ом м„75$ Ее51, концентрация 1,5 — 3,5 г/ма, удельное сопротивление 4,3.
10" Ом м) при температуре газа 90'С, точке росы 7 'С. Для последнего вида пыли перекрывающий потенциал составлял 20- 35 кВ (постоянный ток) и 25 — 50 кВ (переменный ток). Доказано, что пыль, уловленная при переменном токе, явля ется мелкозернистой и подвержена агломерации.
Кроме того, пыль не липнет к осаднтельным пластинам, а падает в сборный буи кер без стряхивания. Предлагаемая конструкция установки в на. туральпую величину показана па рис. Х-39. Экономическая проблема возникает в связи с тем, что прн по. вышении температуры в электрофильтре до !00 — 200'С, необхо.
димо применять высокотемпературную (и дорогостоящую) изоляцию, такую как тефлон или полифениленоксид. Тем не менее, этот метод представляется обещающим для осаждения пыли с высоким удельным сопротивлением. Электростатическое осаждекие пространственным зарядом в турбулентном потоке ксязыд здз Гпз иа енссиьу— Рис.
Х-чп. Предложение но трехступенчатому злентрофильтру ироетранетиенно"а заряда [ЗЩ ! — короннрузошиб вподноа провод; У вЂ” зэряжснныс ппрыскипэсмыс ьэпсньни воды: а — ОСН днссньныс сснднн; З вЂ” ээзсмлсвнэя стснкв трубки. о12 В обычных электрофильтрах, какие рассматривались выше, используется поле между коронирующим электродом (или заряженнои пластиной) и трубкой (или пластиной) для осаждения заряженных частиц или капелек. Однако Хансов, Вилке и др.
(322, 323] доказали, что пространственный заряд на частицах и каплях может заменить традиционную осадительную секцию. Физические характеристики системы, встроенной непосредственно в газоход, по которому проходят насыщенные пылью газы, могла бы быть многоступенчатой системой. Ее можно описать следую. щим образом. Вода впрыскивается в газ для создания тумана, в котором капли приблизительно такого же размера, что и оригинальные частицы. Эта смесь проходит я трубчатый пучок, составленный из тонких металлических трубок, электрически заземленных контактом друг с другом и стенкой главного газохода.
На входе в кажду1о трубку установлен высоковольтный проволочный штырь для образования короны, которая заряжает как частицы, так и капли зарядом одного и того же знака. По мере того, как газ течет вниз по трубке, радиальное поле, образованное в трубке пространственным зарядом частиц и капель, заставляет как капли, так и частш1ы мигрировать к заземленной стенке трубки. Касаясь стенки частицы и капли разряжаются и коалесцируют, образуя текущую взвесь.
Если газоход имеет достаточный наклон, осажденный поток потечет из трубок и его можно будет легко удалить. Так как осадительное поле образовано частицами и каплямн, поле будет уменьшаться по мере того, как будет происходить осаждение, и осаждение будет замедляться. Если потребуется высокая степень осаждения, может быть использована вторая ступень осаждения с дальнейшим введением заряженных капелек для осаждения оставшихся частиц.
Характерная система такого типа показана на рис. Х-40. Тсорстпчсски такая схема была рассмотрсна Фейтом, Бустэпи, Хапсоном и Вилке [3321, последние два автора ~333~ анализироовлн эту установку, сравнивая ее с обычными элсктрофильтрами с эффектом турбулентной диффузии и без него. Установлено, что требование к расчетной площади стенки аналогично требованиям к обычной установкс, а расход энергии несколько ббльшнй. Однако реальная проблема заключается в том, чтобы обеспечить пужнос количество отработанных капелек малснького размера.
Для получения капель размером 5 мкм при скорости газа 50 мыс потребовались воздушные распылительные сопла и обьем необходимого воздуха составил бы примерно 14 мыс, что практически неосуществимо. Если применить другие приспособления, вырабатывавшие мельчайшие капельки (например, звуковые сопла), данный метод осаждения в некоторых особых случаях может быть выгодно использован. '3 — 1144 ГЛАВА Х1 ДРУГИЕ МЕТОДЫ И МЕ~ИНИЗМЫ ОБЕСПЫЛИВЛНИЯ В предыдущих главах нс уделялось достаточного внимания своиствам частиц, которыс в определснных условиях могут оказывать существснпос влияние на их улавливание. Однако эти свойства следует рассмотрсть, поскольку такие механизмы, как агломерация, наблюдаются при .всех скоплениях частиц, а такие, как тсрмичсское осажденис, могут послужить основой новых разработок в области газоочистки.
Упсличснис стспсни агломсрации частиц с помощью звуковых волн было использовано для получения агломератов очень маленьких частиц, которые можно затем улавливать обычными методами. Хотя этот метод тсхничсски осуществим, он нашел лишь ограничсннос промышлсннос применение. Термическое осаждснис частиц происходит в тех случаях, когда в запыленный газовый поток вносится холодное тело.
Хотя явление термического осаждения извсстно с прошлого столетия и тридцать лет назад была разработана удовлетворительная количественная теория, объясняюшая его, метод не пашсл применения в промышленных газоочистительных установках. В этой главе в общих чертах будут рассмотрены тсории агломерации и термического осаждения и указаны возможности их промышленного примснсния. Вкратце будут упомянуты другие механизмы (папримср, движсние заряженных частиц в магнитном поле), которые могут послужить основой при разработке новых методов разделения частиц. Ь ЛГЛОМВРЛНИЯ ЧЛСТИЦ ПРИ Г>РОУНОВСКОМ ЙВИЖ1-:НИИ Простая теория агломерации частиц была разработана Смолуховским 178Ц, который доказал, что скорость уменьшения числа частиц равна примерно квадрату числа присутствующих частиц.
Это положение было в общих чертах подтверждено экспериментально 1868, 9391, а такжс описано в виде подробного обзора 19611 Рассмотрим пространство, содержащее некоторое число частиц с, распределенных случайно, и сферу воздействия диаметром Н' внутри этого пространства. Всякий раз, когда частица проникает в сферу воздействия, она становится ее частью, поэтому непосредственно па границе сферы будет существовать область, не содер- жащая частиц пыли. Вследствие существования такой области вознпкаст градиент концентрации между сферой и всем рассматриваемым пространством, поэтому частицы будут диффундировать к сфсрс с коэффициентом диффузии Р. Если для расчета применять закон Фика (в сферических координатах), то число уловленных частиц будет функцией поверхности сферы (ее площадь лЫ'-") в единицу времсни и составит 2лН'Рс.
Далее все частицы могут считаться центрами зон влияния для улавливания других частиц, тогда скорость улавливания можно выразить в виде сс с с!! 2 — — = — 2лн'1!с = лНЮсс СХ1.1) 1(озффициент диффузии двух сталкивающихся частиц равен сумме их коэффициентов диффузии Р~ и Рм и величина Р может быть заменена этой суммой. Та~хны же образом Н' можно заменить па (с)!+с(а)/2, где с!! и с(з — диаметры сфер влияния обсих частиц. Подставляя эти значения в (Х1.!), получаем сс л — д = 2 (Рс+Рс!(с!1+с()с' (Х1. 2) Это уравнение было вывсдено при условии выполнения закона Стокса и с учетом поправочного коэффициента Кунпингхема С на проскальзывание. Подставляя значения коэффициентов диффузии Р~ и Рс из уравнения (Ъ'11.23) для частиц диаметрами А и А, получим сс С!сТ( ! ! ') л с! Зл!с ~к~ с' ) 2 — + — ( (Н'+с!')сс = САТс'1! = ь 1,~ + д ) !" +" 1' — ьн ~,у, (х1.3) Если влияние частиц таково, что они соединяются при соприкосновении, то с(! и дз идентичны диаметрам частиц.
Если же между частицами дсйствуют другис силы (например, электростатические или термическис), то сферы влияния могут быть больше (или мспьшс) реальных диаметров частиц. Принято сферу влияния частиц выражать в виде произведения истинного диаметра частицы с( ~а коэффициент влияния о (где Я представляет собой отношение диаметра сферы влияния к истинному диаметру частицы). Тогда уравивнне (Х!.3) вчожст принимать вид Нс САТ2 (Н~ + с! )с — — — — Ф (Х!.4) аз Эйнщтсйн (см. раздел 4 в гл.
Ч11) предложил для коэффициента диффузии Р следу!ощее выражение Р = Сдтй!л1ш Если все частицы имеют одинаковые размеры, т. е. аэрозоль монодисперсен, то А=<(з=<(з= ...=<(, и уравнение (Х1.4) упро. щается <(с ХАтЬ и'! Зр (Х!.5) Таким образом, скорость агломерации монодисперсного аэрозоля пе зависит от размсров частиц (исключение состоит лищь в том, что размср частиц входит в первый коэффициент поправки Канпнпгх<ма С). Уравнен!<с (Х!.5) можно проинтегрировать, пре<дположив, что все условия агломерации постоянны и поправочный коэффициент Канпвигх< ма постоянен сйтя + с са 3 р где са — нопцснтрацня часчиц при времени 1а Выражс<тип 2СИТБ(Э(з называют константой коагуляции и.
Ниже приведены экспсриментальныс значения константы для различных аэрозолей !299, 316): н.<ОЬ нз/с 9,6 — 3,7 !.9 О,!'3 0,80 0,66 0,63 0,5! 0.5! Порошок кремнезема в электрическом поле . Оксид ципна (получен электродным способом) Онсид магния Онсид кадмия Онсид железа . л-Ксилол-азо-р-нафтол Стеариновая кислота Олсиповая кислота . Хлорид аммония природный при относительной влагиности 4бта Парафин Смола 0,5! 0.43 0,50 0,49 Теоретическое значение константы коагуляции при стандартных условиях: для воздуха при 25'С и давлении !00 кПа и при условии, что 5=2, оно составляет 0,51 !О ' мз/с, что блестяще соответствует данным, полученным для аэрозолей стеариновой и олеиновой кислоты, которые практически монодисперсиы и не несут электрических зарядов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
