Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 99
Текст из файла (страница 99)
Скорость потока газа в злектрофильтре изменяется от 2,0 до 2,5 м(с, а к.п.д. обычно значительно превышает 95$. Комплектные установки состоят из ячеек, производительность каждой из которых 2400 мз/ч, и в очень маленьких установках (состоящих из 1 или 2 ячеек) может применяться либо вертикальный, либо горизонтальный поток. Прн больших расходах, часто превышающих 250000 мз/ч, успешно применяются многоячейковые установки горизонтального потока. Поскольку накопившуюся пыль удаляют с пластин путем смыва через промежутки времени — от одной недели до нескольких месяцев — в зависимости от толщины слоя пыли, необходимо предусмотреть дренаж и быстрый доступ персонала во внутрь установки. Часто возникает необходимость в определенной защите установки от попадания в нее крупных частиц и насекомых, так как 492 их присутствие в больших количествах может вызывать частые короткие замыкания.
Строгие требования, предъявляемые к электрофильтрам при их применении (например, на подводных лодках) привели к разработке аппаратуры для очистки окружающего воздуха при более высоких скоростях (10 м~с) газа и к. п.д порядка 99,8')ь [9341. установки состояли из пластиичатой зарядной секции, за которой следовала осадительная секция, с установленными в ней горизонтальными шестигранными трубками и высоковольтными цилиндрическими трубчатыми электродами диаметром 12 мм.
Потенциал в зарядной секции равен 38 кВ, а в осадительной секции — 20 кВ. В установке применялись скорости, равные 8 и!с. Опробованы и другие рабочие условия. Например, в одноступенчатой установке при скорости, равной 30 м/с, к.п.д. снижался до 91%, при этом создавались высокие концентрации озона (1,43 млн — ') при токе 121 мЛ. При уменьшении тока до 27 мПа, концентрация озона снижалась до 0,32 мли-', а к.п.д.— до 80«(,. Более низкие скорости, равные 15 м/с, обеспечивали к.п.д. 98 и 967« при аналогичных значениях тока короны. Результаты этих исследований указывают на то, что, если допустить высокие концентрации озона (1 млн-'), то существует возможность создания электрофильтров высокой производительности и гораздо меньших размеров, чем электрофильтры, применяемые в настоящее время для очистки окружающего воздуха.
1О. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ Существуют системы, в которых необходимо удалять частицы нз потока газа при высоких температурах, высоких давлениях или одновременно при высоких температурах и давлениях, например, система сжигания в кипящем слое, в которой выхлопные газы используются для газовой турбины [4291 (1000 кПа, 900 С) газовая турбина с прямым сжиганием топлива (650 кПа, 800'С) (759], отработанные газы при выплавке стали с применением кислорода (0,1 кПа, 1600'С) [8341, газы, циркулирующие в высокотсмпературном ядерном реакторе с газовым охлаждением, работающем под давлением (800'С, 5000 кПа) [8291, высокотемпературиая установка для сжигания твсрдого топлива (!00 — 200 кПа, 850'С) [693) и др.
Крупные экспериментальные исследования высокотемпературного (при среднем давлении) электростатического осаждения до сих пор ограничены программой, осуществлясмой Управленнсм шахт СШЛ (Маргантаун, Западная Виргиния) совместно с лабораторисй «Риссрч Коттрелл» (650 кПа, 820 С). Проблема электростатического осаждения при экстремальных условиях имеет три аспскта, которые следует уточнить, если планируется разработка такого проекта: во-первых, условия, при которых будет поддер- 4ВЗ живаться устойчивая корона, и величина оптимального потенциала; во-вторых, скорость миграции частиц в этих условиях; и в-третьих, детали, которые должны быть использованы для обеспечения безопасной, эффективной и длительной работы. Характеристика короны при высоких температурах и давлениях (Р/Р»)ся лг ~ + С») (Х.тб) где Со=900 м — ', А» О,11(1+0.1(ь) для »0 мм<)(»(80 мм н во»меж«о для Л»)80 мм.
Четыре графика на рис. Х-27 показывают зависимость пределов давления и потенциала отношения Я~Я» Напряжение представляет собой неизменяющееся напряжение постоянного тока. Сплошные линии кривых напряжения короны находятся в соответствии с уравнениями (Х.7) и полностью согласуются с данными ниже критической плотности; продление этих кривых за пределы критической плотности не имеет физического значения. Результаты свидетельствуют о преимушествах широкого диапазона устойчивости короны при использовании тонких проволоч- Перекрывающие напряжения между параллельными пласт»- нами возрастают при увеличении давления, однако такое расположение электродов не применяется для электростатического осаждения за исключением очистки окружающего воздуха с положительной короной (см.
выше). Схема «проволока в трубе» (или в крайнем случае «проволока — пластина», когда пластина рассматривается как трубка с бесконечным диаметром) гораздо более уместна в данном случае и к тому же отчасти экспериментально исследована [693, 6961. Робинсон доказал [693), что пусковое напряжение положительной короны в воздухе может быть определено из уравнении (Х.7) при значении относительной плотности (т.
е. р/р,) до 35 и диаметров в пределах 0,18 мм<Р~<6,3 мм до тех пор, пока не происходит превышения критической плотности. Ограничением является условие (е«Я,>10 или 15 [6971 или искровое перекрытие произойдет без короны (даже при обычных давлениях). Критическое давление (или критическая плотность) представляет собой величину, при которой перекрывающее напряжение, уже достигнув максимума, снижается до тех пор, пока не будет равно пусковому напряжению короны. Вне этого критического значения искровое перекрытие будет происходить без предшествующей короны.
Положительная относительная критическая плотность (р/р )ел для систем электродов типа «проволока — трубка» в воздухе при комнатной температуре может быть определена из эмпирической зависимости [696]: гоо :. мп : 1ПО й ж 50 , гоо Д 150 , 100 50 10 и го г5 оо 05 опозо а 5 10 гп го г5 50 55 стоп эб 5 50 г5 ы га й 150 м ет 1Ра гоа Я 150 Х 100 3 50 о 5 10 15 га г5 тгаозд о 5 го 75 гп с'Рооп. 0 Рнс.
Х-гт. Пусковое напряжение положительной короны и перекрыватоэпее напрюкснне в воздухе (гб'С1 для коаксиальных электродов типа «проволока в трубкеж и — положительный проьолоеный электрод, О 9,75 мм. б О,слзт мм; б — то же, О=97,5 мм. б-СД75 мм; а — то же, О .97.5 мм, О=о,аз мм; а — то же, О 97,5 мм, Н йдр мм (О, ив л1 аметры соотаетстеенпо тртбки и пронолоки, и, — относнтельиан плотпсссь ноэдтха, «ор. — корона, пер. — перекрытнех ных электродов. Робинсон объясняет, что явления короны являются прежде всего функцией относительной плотности газа. Экспериментально полученные характеристики короны зависят от двух противоположных эффектов: во-первых, чем плотнее газ, тем становятся короче средний свободный пробег, это затрудняет понизацию и увеличивает потенциал искрового перекрытия; вовторых, усиленная фотоионизация и снижение ионной диффузии способствует распространению стримера от анода через искровой промежуток, а затем второй эффект; а при критическом давлении происходит искровой пробой.
Прн увеличении тсл1пературы газа увеличивается критическое давление, и более высокая температуропроводность газа погашаст стримеры до того, как они успевают перекрыть промежуток между электродами. Более широкий промежуток изменсния параметров также предоставляет болыпую возможность для диссипации стримеров.
Рис. Х-28. Характеристика поло. жительной н отрипательиой коро. ны н воздухе при атмосферном давлении: З вЂ” отрицательная корона; 3 — лолонта. тельная корона; 3 — аалтек кораны. ге "г $1б Фв о гоо гоо лю рао боо обо уоо ооо гергаеоатууа с (Р)Р,)ся = 0,12)~, 1à — + 700) 1 (Х. 77) т для пределов 23 мм<Язк.77 мм. Кроме того, при отрицательной короне выше критической плотности существует полуустойчивая область со самогасящимися ~)о ~~ 1г $,в Я ооо бао боо юо воо темпе)татуаа, а и Мю лю ооо юо еоо теагаеуатууа, е а Рис. Х-29.
Электрические характеристики запыленного воздуха в злектрофильтре при !Зб кПа (а) и 340 кПа (б) дли платиновой проволоки диаметром 0,51 мм. Экспериментальное пусковое напряжение отрицательной короны изменяется в широком диапазоне, но значительно ниже значений, рассчитанных по уравнению (Х.7). Неустойчивый характер этой короны объясняется Робинсоном наличием загрязнений и дефектов поверхности катода, которые влияют на электронную эмиссию. Отрицательная корона, как можно видеть из характеристик на рис. Х-28 и Х-29, обеспечивает более высокие максимальные значения перекрывающих потенциалов и более высокие критические давления (плотности).
Критическая плотность отрицательной короны в воздухе для систем электродов типа «проволока в трубез может быть определсна из следующего уравнения: 0,1 ~. 000 ''6 400 ф 0Р2 дрг 0 Рис. Х-30. Влияние температуры иа относительную скорость дрейфа часпш разл4гчного размера в алсктрофнльтре (скорость дрейфа частицы размером 1 мкм в услови.
ях окружающей среды составляет 1О см10). 000 300 гг00 Тегг пераагура, '0 100 ,6. 10 ф 10 0,1 0 Рис. Х-31. Влияние температуры на относительную скорость дрейфа частиц оксида берилия в СОс в алектростатнческом поле при различной плотности газа: à — ллоглость гсаа 2 цггм'. анамстр частлцы 2,0 мкм; 2 — плотность гсьл 60 кг/ых лпамсчр частицы 2,0 ынм; 3- плотность газа 2 кг1м', лнсмстр частицы О,02 ыкм; 4 — плотность газа 20 нг1ыд лвлмстр частицы 0,02 мкм. г00 000 000 И6' Теггперотура, '0 4Р7 32 искрами. Как работает электрофильтр в этой области данные отсутствуют. Шейл и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
