ניקוי גז חשמלי - הבסיס הפיזי לפעולת משקעים אלקטרוסטטיים

אם אתה מעביר גז מאובק דרך אזור הפעולה של שדה חשמלי חזק, אז תיאורטית אבק חלקיקי אבק לרכוש מטען חשמלי ויתחיל להאיץ, לנוע לאורך קווי הכוח של השדה החשמלי אל האלקטרודות, ולאחר מכן שיקוע עליהן.

עם זאת, בתנאים של שדה חשמלי אחיד, לא ניתן יהיה להשיג יינון השפעה עם יצירת יונים מסה, שכן במקרה זה הרס הרווח בין האלקטרודות בהחלט יתרחש.

אבל אם השדה החשמלי אינו הומוגני, אז יינון ההשפעה לא יוביל להתמוטטות הפער. ניתן להשיג זאת, למשל, באמצעות יישום קבל גלילי חלול, ליד האלקטרודה המרכזית, שעליה מתח השדה החשמלי E יהיה גדול בהרבה מאשר ליד האלקטרודה הגלילית החיצונית.

ליד האלקטרודה המרכזית עוצמת השדה החשמלי תהיה מקסימלית, תוך כדי התרחקות ממנה לאלקטרודה החיצונית, עוצמת E תחילה תקטן במהירות ובאופן משמעותי ולאחר מכן ימשיך לרדת, אך לאט יותר.

על ידי הגדלת המתח המופעל על האלקטרודות, נקבל תחילה זרם רוויה קבוע, ועל ידי הגדלת המתח נוספת, נוכל לראות עלייה בעוצמת השדה החשמלי באלקטרודה המרכזית לערך קריטי ותחילת הלם. יינון בקרבתו.

ככל שהמתח גדל עוד יותר, יינון ההשפעה יתפשט על פני שטח הולך וגדל בצילינדר והזרם במרווח בין האלקטרודות יגדל.

כתוצאה מכך, תתרחש פריקת קורונה, לפיכך יצירת יונים יספיק לטעינת חלקיקי אבק, אם כי השבירה הסופית של הפער לעולם לא תתרחש.

כדי להשיג פריקת קורונה על מנת להטעין חלקיקי אבק בגז, לא רק קבל גלילי מתאים, אלא גם תצורה שונה של אלקטרודות שיכולות לספק שדה חשמלי לא הומוגני ביניהן.

למשל, נפוץ אלקטרופילטרים, שבו מיוצר שדה חשמלי לא הומוגני באמצעות סדרה של אלקטרודות פריקה המותקנות בין לוחות מקבילים.

קביעת הלחץ הקריטי והלחץ הקריטי שבו קורונה מתרחשת נעשית עקב התלות האנליטית המתאימות.

בשדה חשמלי לא-הומוגני נוצרים בין האלקטרודות שני אזורים בעלי דרגות שונות של אי-הומוגניות. אזור הקורונה מקדם יצירת יונים עם סימנים מנוגדים ואלקטרונים חופשיים ליד האלקטרודה הדקה.

אלקטרונים חופשיים, יחד עם יונים שליליים, ממהרים אל האלקטרודה החיצונית החיובית, שם הם נותנים לה את המטען השלילי שלהם.

הקורונה כאן נבדלת בנפח משמעותי, והחלל העיקרי בין האלקטרודות מלא באלקטרונים חופשיים ויונים טעונים שלילי.

במשקעים אלקטרוסטטיים צינוריים, הגז שיש לנקות אבק מועבר דרך צינורות אנכיים בקוטר של 20 עד 30 ס"מ, עם אלקטרודות של 2 - 4 מ"מ מתוחות לאורך הצירים המרכזיים של הצינורות. הצינור הוא אלקטרודה אוספת, כאשר האבק הכלוא שוקע על פני השטח הפנימיים שלו.

למשקע צלחות יש שורה של אלקטרודות פריקה שבמרכזן בין הלוחות, והאבק שוקע על הלוחות, כאשר גז מאובק עובר במשקע כזה, נספגים יונים על חלקיקי האבק וכך החלקיקים נטענים במהירות. במהלך הטעינה, חלקיקי האבק מואצים כשהם נעים לעבר אלקטרודת האיסוף.

קובעים את מהירות תנועת האבק באזור החיצוני פריקת קורונה הם האינטראקציה של השדה החשמלי עם מטען החלקיקים וכוח הרוח האווירודינמי.

הכוח שגורם לחלקיקי אבק לנוע לעבר האלקטרודה האיסוף - כוח קולומב של אינטראקציה של מטען החלקיקים עם השדה החשמלי של האלקטרודות... כשהחלקיק נע לעבר אלקטרודת האיסוף, כוח הקולומב הפעיל מאוזן על ידי כוח גרירת הראש. ניתן לחשב את מהירות הסחף של חלקיק לאלקטרודת האיסוף על ידי השוואת שני הכוחות הללו.

איכות שקיעת החלקיקים על האלקטרודה מושפעת מגורמים כגון: גודל החלקיקים, מהירותם, מוליכותם, לחות, טמפרטורה, איכות משטח האלקטרודה וכו'.אבל הדבר החשוב ביותר הוא ההתנגדות החשמלית של האבק. הגדול ביותר הִתנַגְדוּת אבק מחולק לקבוצות:

אבק עם התנגדות חשמלית ספציפית של פחות מ-104 אוהם * ס"מ

כאשר חלקיק כזה בא במגע עם אלקטרודת איסוף חיובית, הוא מאבד מיד את המטען השלילי שלו, ורוכש באופן מיידי מטען חיובי על האלקטרודה. במקרה זה, החלקיק יכול להיסחף בקלות מהאלקטרודה, ויעילות הניקוי תרד.

אבק עם התנגדות חשמלית ספציפית של 104 עד 1010 אוהם * ס"מ.

אבק כזה מתיישב היטב על האלקטרודה, מנער בקלות מהצינור, המסנן עובד ביעילות רבה.

אבק עם התנגדות חשמלית ספציפית של יותר מ-1010 אוהם * ס"מ.

אבק אינו נלכד בקלות על ידי המשקע האלקטרוסטטי. החלקיקים המשקעים נפלטים לאט מאוד, שכבת החלקיקים הטעונים שלילי על האלקטרודה נעשית עבה יותר. השכבה הטעונה מונעת שקיעת חלקיקים חדשים שהגיעו. יעילות הניקוי יורדת.

אבק בעל ההתנגדות החשמלית הגבוהה ביותר - מגנזיט, גבס, תחמוצות עופרת, אבץ וכו'. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך ההתנגדות לאבק עולה תחילה (עקב אידוי הלחות), ולאחר מכן ההתנגדות יורדת. על ידי הרטבת הגז והוספת לו כמה ריאגנטים (או חלקיקי פיח, קולה), אתה יכול להפחית את ההתנגדות של האבק.

בכניסה למסנן, חלק מהאבק עלול להיקלט בגז ולהיסחף שוב, הדבר תלוי במהירות הגז ובקוטר אלקטרודת האיסוף. ניתן להפחית סחיטה משנית על ידי שטיפה מיידית של האבק שכבר נכלא במים.

מאפיין מתח זרם של המסנן נקבע על ידי כמה גורמים טכנולוגיים.ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, זרם הקורונה גבוה יותר; עם זאת, מתח הפעולה היציב של המסנן יורד עקב ירידה במתח התמוטטות. לחות גבוהה יותר פירושה זרם קורונה נמוך יותר. מהירות גז גבוהה יותר פירושה זרם נמוך יותר.

ככל שהגז נקי יותר - ככל שזרם הקורונה גבוה יותר, הגז יותר מאובק - כך זרם הקורונה נמוך יותר. השורה התחתונה היא שהיונים נעים יותר מפי 1000 מהר יותר מהאבק, כך שכאשר החלקיקים נטענים, זרם הקורונה יורד וככל שיש יותר אבק במסנן, זרם הקורונה נמוך יותר.

בתנאים מאובקים במיוחד (Z1 25 עד 35 גרם / m23) זרם הקורונה יכול לרדת כמעט לאפס והמסנן יפסיק לפעול. זה נקרא נעילת כתר.

קורונה נעולה מביאה למחסור ביונים כדי לספק מטען מספיק לחלקיקי האבק. למרות שכתר לעתים נדירות ננעל לחלוטין, המשקע האלקטרוסטטי אינו מתפקד היטב בסביבות מאובקות.

במטלורגיה, משתמשים לרוב במסנני אלקטרו לצלחות, המאופיינים ביעילות גבוהה, מסירים עד 99.9% מהאבק בצריכת אנרגיה נמוכה.

בעת חישוב אלקטרופילטר, הביצועים שלו, יעילות הפעולה, צריכת האנרגיה ליצירת קורונה, כמו גם זרם האלקטרודות מחושבים. הביצועים של המסנן נמצאים לפי אזור הקטע הפעיל שלו:

הכרת השטח של החלק הפעיל של המסנן האלקטרוני, עיצוב מסנן מתאים נבחר באמצעות טבלאות מיוחדות. כדי למצוא את יעילות המסנן, השתמש בנוסחה:

אם גודלם של חלקיקי האבק תואם לנתיב החופשי הממוצע של מולקולות הגז (כ-10-7 מטר), אזי ניתן למצוא את מהירות הסטייה שלהם על ידי הנוסחה:

מהירות הסחף של חלקיקי אירוסול גדולים נמצאת בנוסחה:

יעילות המסנן עבור כל חלק אבק מיוצרת בנפרד, ולאחר מכן נקבעת היעילות הכוללת של המשקע האלקטרוסטטי:

עוצמת הפעולה של השדה החשמלי במסנן תלויה במבנה שלו, במרחק בין האלקטרודות, ברדיוס של האלקטרודות של הקורונה ובניידות היונים. טווח מתח ההפעלה הרגיל עבור מסנן אלקטרו הוא בין 15 * 104 ל 30 * 104 V / m.

הפסדי חיכוך בדרך כלל אינם מחושבים, אלא פשוט מניחים שהם 200 Pa. צריכת האנרגיה ליצירת קורונה מצויה בנוסחה:

הזרם בעת איסוף אבק מתכות נקבע כדלקמן:

מרחק הבין-אלקטרודות של המסנן האלקטרוני תלוי במבנה שלו. אורך אלקטרודות האיסוף נבחר בהתאם למידת איסוף האבק הנדרשת.

משקעים אלקטרוסטטיים בדרך כלל אינם משמשים ללכידת אבק מדיאלקטריים נקיים וממוליכים נקיים. הבעיה היא שחלקיקים בעלי מוליכים גבוה נטענים בקלות, אך הם גם נפלטים במהירות באלקטרודת האיסוף ולכן מוסרים מיד מזרם הגז.

חלקיקים דיאלקטריים מתיישבים על אלקטרודת האיסוף, מפחיתים את המטען שלה ומובילים להיווצרות קורונה הפוכה, המונעת מהפילטר לפעול כראוי. תכולת האבק התפעולית הרגילה של המשקע האלקטרוסטטי היא מתחת ל-60 גרם / מ"ר, והטמפרטורה המקסימלית שבה משתמשים במשקעים אלקטרוסטטיים היא +400 מעלות צלזיוס.

ראה גם בנושא זה:

מסננים אלקטרוסטטיים - מכשיר, עקרון הפעולה, תחומי יישום