Принцип устройства электрофильтров.

Электрическое улавливание частиц из газов основано на использовании коронного разряда в электрическом поле при высоком напряжении.
Собственно электрофильтр представляет собой корпус, выполненный из металла, железобетона или кирпичной кладки, внутри которого размещены осадительные и коронирующие электроды. (Рис.4.6.)

Осадительные электроды выполняются из пластин специального профиля, закреплены на балках подвеса и электрически соединены с корпусом.
Коронирующие электроды подвешиваются на опорно-проходных изоляторах и размещаются по осевой линии между осадительными электродами.
Для удаления пыли с электродов в электрофильтрах применяются механические, электрические, электропневматические и другие устройства.
Для сбора уловленной с электродов пыли электрофильтр снабжен бункерами. На входе и выходе его имеются устройства для равномерного распределения пылегазового потока по сечению.
Процесс электрической очистки газов от твердых и жидких частиц заключается в следующем.
Очищаемый газ поступает в пространство между электродами.
Отрицательно заряженные ионы при своем движении под действием электрического поля движутся от коронирующих электродов к осадительным при этом часть их осаждается на частицах пыли, которые таким образом приобретают отрицательный заряд. Заряженная пыль начинает перемещаться к осадительному электроду и осаждается на нем.
Скорость движения пылинки по направлению к осадительному электроду называют скоростью дрейфа. В практике газоочистки применяется термин эффективная скорость дрейфа, которая примерно в два раза ниже скорости дрейфа, т.к. учитывает ряд процессов ухудшающих очистку газов.
В мокрых электрофильтрах уловленные жидкие частицы стекают вниз. В сухих аппаратах, накопленный на осадительных электродах слой, периодически удаляется с помощью механизмов встряхивания. Отделившиеся от электродов агломераты пыли под действием силы тяжести падают в бункер, откуда удаляются с помощью специальных устройств и направляются для дальнейшего использования или в места хранения отходов.

Этапы улавливания пыли в электрофильтрах.

Улавливание пыли в электрофильтре происходит непрерывно. Для лучшего представления о процессах, происходящих при улавливании частиц в электрофильтре, можно с определенными допущениями разделить процесс обеспыливания газов на ряд этапов.

Зарядка пылевых частиц.

Частица, движущаяся в электрическом поле электрофильтра под действием газового потока вдоль междуэлектродного промежутка, приобретает избыточный заряд, если она находится в поле короны.
Для частиц, имеющим диаметр менее 0,1 мкм, механизм зарядки обусловлен тепловым (диффузионным) движением газовых молекул (диффузионная зарядка).
Частицы размером более 1 мкм заряжаются (при напряженности поля > 1 кВ/см) преимущественно ионами, двигающимися под действием электрического поля (ударная зарядка)
Зарядка частиц в диапазоне ориентировочно 0,1…1 мкм осуществляется благодаря действию диффузионного и ударного процессов. Процесс зарядки частиц определяется, кроме величины напряженности электрического поля, также величиной подвижности ионов (их скоростью в электрическом поле при напряженности, равной единице).
Подвижность ионов равна:

где: k-подвижность ионов, ;
w_и –скорость иона, м/с;
Е –напряженность электрического поля, В/м.
Подвижность отрицательных ионов обычно больше, чем положительных.
Так, например, для чистого воздуха подвижность k отрицательных ионов составляет 2,48•10⁴, а положительных 1,84•10⁴.
Подвижность ионов зависит от давления и температуры газа.
В пределах давлений примерно от 13 до 59•10⁵ Н/м² при постоянной температуре подвижность ионов можно считать обратно пропорциональной давлению газов и прямо пропорциональной их абсолютной температуре.
В электрофильтрах скорость ионов находится в диапазоне 60¸100 м/с.
Зарядка частиц пыли продолжается до той величины, при которой суммарное электрическое поле (поле частицы и поле электрофильтра) у поверхности частицы становится близким к нулю.
Для средних условий коронного разряда (подвижность 2·10⁴(м/с) (В/м)) и концентрации ионов 10¹⁴ ионов/м³)скорость зарядки велика и за 0,1 с. частица приобретает 90% максимального заряда.
При большой концентрации мелкой пыли в междуэлектродном промежутке практически все ионы могут осесть на частицы, произойдет так называемое запирание короны, при котором практически все заряды будут переноситься на частицах, скорость движения которых по направлению к осадительному электроду составляет 5 ¸ 15 см/с.

Кроме фактического времени зарядки частиц можно говорить об условном времени их зарядки. Это время, за которое пылегазовый поток проходит по длине электрофильтра расстояние от входа в электрофильтр до точки, где осаждается максимальное количество пыли, т.е. () = 0. Последнее положение можно пояснить с помощью Рис.4.7.

где: L_max- координата максимума кривой накопления веса по длине электрофильтра; м.
V- скорость газов в электрофильтре, м/с.
В зависимости от технологических параметров работы электрофильтра и его конструктивных решений условное время зарядки может изменяться в диапазоне Т_у.з.= 0,1¸3 с.