Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Бше Фалесу Милетскону, греческому философу, жившему в 600-х годах до н.э., было известно, что небольшие ниточки притягиваются к кусочку янтаря, если его перед этим натереть. Существует ряд более поздних сообщений, приписываемых иногда Феофрасту (300 г. до н. э.)„Плиншо (1 век) и Солипу (П век), о притягивании соломинок, листьев и других тел к натертому янтарю (694, 697). Современные исследования исходят из первых наблюдений Угшьяма Джнльбсрга (1600 г.), который заметил, что янтарь, сера н другие диэлектрики, будучи заряженными путем трения, «увлекают дым от погашенного огня». Аналогичные наблюдения велись Бойлем (1675 г.), почти одновременно Отто фон Гернке (1672 г.) построил элекгростатический генератор, который состоял из шара, сделашюго из серь| и заряжаемого путем трения; он обнаружил способность остроконечных проводников притягивать заряженные тела. Примерно через 30 ле« Фрэнсис Хоксби (1709 г.) сообщил на заседании Королевского общества об от- 434 крытнн «электрического ветра», а позднее Исаак Ньютон рассматривал явления коронального свечения н электрического ветра (1718 г.), но безотносительно к свойствам частиц.
В течение следующего столетия появляется ряд сообщений о явлениях элсктростатнки, наиболее примечательными из которых явились исследования Бенджамина Франклина (1747 г.), основанные на способности заостренных проводников притягивать электрические токи, и Кулона (!785 г.), который изучал потерю заряда из изолированного проводника путем подвода к нему через воадух заряженных частиц. Первый наглядный показ электростатического осаждения приписывается Гольфсльду, который в !824 г, продемонстрировал исчезновение тумана из стеклянного сосуда, н котором был помещен наконечник, заряженный электричеством.
Позже, в Х!Х в, стало известно об аналогичных опьпах. продемонстрированных другими ксследователямн; одним из таких примеров является опыт с осаждением табачного дыма в стеклянном цилиндре высотой 450 мм н диаметром 230 мм, показанный )Китаром примерно через 26 лет после научного доклада Гольфельда. Однако успешное применение принципа электростатического осаждения в промышленных целях относится к первым годам ХХ в.
и связано с именами Лоджа в Англии, Коттрслла в С!ДА и Меллера в Германии. Лодж экспериментировал в области электростатического осаждения с !880 г и указывал на возможности, связанпыс с промышленным применением данного метода, в научном докладе, опубликованном в журнале «Нейчэ» в 1883 г. ]525]. Вместе с двумя другими исследователями Уолкером и Хатчингсом, он >стаповнл первый электрофильтр промышленного значения на свннцоваплавильном заводе в г. Ьагнллте в Северном Уэльсе. Конструкция электрофильтра, показанная на рис. Х-1, представляет собой коронирующие острин, установленные в канале, а также две электростатические машины Унмсхерста каждая дна»киром 130 мм, с которых подавалось высокое напряжение и которые приводились в движение паровыми двигателями мощностью 0,75 кВт. К сожалению установка оказалась неудачной по двум основным причинам (735, 930]: из-за примитивного способа получения энергии высокого напряженна, а также потому, что дым свннцовоплавильных печей оказался одним из наиболее трудных для улавливания, так как содержал очень маленькие часып1ы и обладал очень болыпнм удельным сопротивлением.
Если бы этот дым содержал проводящие частицы нлн капли (например, туман серной кислоты), то метод электростатического осаждения несомненно вашел бы свое промышленное применение на 25 лет раньше. Разработка технологии псременпого тока и электрического оборудования способствовала появлению новых источников постоянного тока высокого напряженна, сочетающих в ссбс трансформаторы н синхронные механические или ртутные выпрямители. Лодж запатентовал последний для целей электростатического осанспеныя в 1903 г. В то же время Коттрелл, проводя эксперименты с использованием механического выпрямителя, обнаружил, что разряд нз индукционной катушки является недостаточным для коронного рааряда нз более, чем ощкя'о нлн двух остриев в искровой камере. Коттрелл также обнаружил, что провод с хлопчатобумажной изоляцией поддерживает длительное свечение, что указывает на образование короны, па всей своей поверхности н разработал «ворсистый» коронирующий электрод, представляющий собой проводник с изоляппсй пз непроводящего волокнистого материала (рнс.
Х-2). Сочетание трансформатора переменного тока, механического выпрямителя и «пор«пегого» электрода привело к успешному созданию электрофнльтра, способного в лабораторных условиях удалять туман серной кислоты в количестве несколько кубических метров в час (181. 183]. Коттрелл н его коллеги, в особсшюстн У. А. Шмидт, который был автором многих нз более поздних усовершенствований, прнмепилн злектрофнльтр в промышленных условиях: сначала на пороховою заводе в Пайноле (рядом с г. Беркли), а затем в г.
Селби на плаанльпоч заводе, где остро стояла проблема борьбы с загрязнекием воздуха. В Сслби с помощью элсктрофнльтра очищались газы, выходящие нз аффинажных котлов по нзвлечещпо благородных металлов, при этом улавливались О,!5 л(с серной кислоты нз 140 м' газа. Другой особенностью установки Кот- 435 Рис. Х-1, Аппарат для электростатического осаждения [А.
О. Уолкер. Пат. США Иа 342, 548 (1886) [990). Рис. Х-2, Конструкция электрода с четким обозначением потока продувочного газа для предупреждения коротких замыканий [Пат. США М 895, 729 (1908)) [930]: у — высоковольтный транорорматор; у — механнчсскнй выпрнмнтельг 3 — прохолпой нволя» тор; Š— санраль лля подогрева прохоаного нэолятора; З вЂ” ворснстый короннрующнй электрол. трепла, показанной иа рнс. Х-2, является наличие системы подогрева и вентиляции, предусмотренной для поддержания высоковольтной изоляции в сухом со. стоянии. Коттрелл использовал отрицательную корону, так как она проводила больший ток нежели положительная корона. Следующая установка была смонтирована на свпицовоплавильпом заводе в Балаклала, где обрабатывались 425000 мв/ч газов, содержащих пары свинца н цинка. Как установил Лодж н др., это было трудной задачей. Однако, новейшие методы выработки постоянного тока высокого напряжения позволилн установке работать с к.п.д.
от 80 до 903!. Многие детали, которые можно нстретить в конструкциях современных электрофильтров, были разработаны У. А. Шмидтом, когда он установил электрофильтр на заводе компании по производству портланд-цемента в г. Риверсайд (Южная Калифорния) в !9!2 г. [734). Эта установка пропускала 1700000 ые(ч при 400-500'С. В ней впервые были использованы тоикопроволочные коронирующие электроды, работаняцие под напряжением 45 кВ, а установка все еше продолжала работать в течение последующих 45 лет. Разработка электрофпльтров велась в основном эмпирически, и более 1000 патентов защищают конструкцию электрофнльтра со всех сторон.
Теория электростатического осаждения значительно отстала от его практического применення. Так, теоретическое выражение к.п.д. улавливания при отсутствии турбулентности было выведено Дойчем в 1922 г. [222). Видоизмененная теория была выдвинута Уиллиамсом и Джексоном [945) с учетом турбулентного перемешнвання со скоростью, контролируемой турбулентностью течения газа (!962 г.); аналогичные исследования проводились Инушкиным и Авербухом (1962— 1963 гг) [388, 989), Куперманом (1960 — !666 гг.) [172 — 174) н РобиисонОы (!967 г.) [692), которые развивалн теорию в этом направлении.
436 Уравнення, опнсываюгцне бомбарднровочные н дифФузионные процессы ззрядкн частнп, были предложены Потенье н Моро — Ано в !932 г., по первому процессу н Арсндтом н Колмаппом (1923! г.) н Уайтом (1931 г.) по второму процессу. До снх пор не предпринимались попыткн детально моделировать процесс осаждспня частиц з прнсутствнн другпх частиц.
Однако обширные нсследавання электростатического осаждения, опубликованные за паследнне !б лет, позволяют пронзводнть расчеты основных процессов и согласовать нх с характернстинамн, полученными в результате экспериментов. Поэтому в некоторых случаях становится возможным либо проектнровать агрегаты, исходя нз известных принципов, либо экстраполировать редкие экспернментальные данные для более мошпых установок. В данной главе подробно рассмотрены основные процессы, пронсходяшне в электрофлльтрах (образованне короны ялн яоннзнровапной воны вокруг провода высокого напряжения, который может быть заряжен либо положнтельно, либо отрицательно; зарядка н двнжепне частиц; осажденне н разряд частиц н возможность повторного увелнчспня частнц)„что сопровождается подробным опнсзпнем некоторых конструктивных особенностей современных электрофнльтрок !.
ОБРАЗОВАНИЕ КОРОНЫ Г1ри установлении электрического потенциала между двумя параллельными пластинами создается однородное электрическое поле, величина которого может быть выражена через градиент электрического потенциала (В/м). Когда этот градиент потенциала электрического поля возрастает до критического значения, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
