การทำความสะอาดแก๊สไฟฟ้า - พื้นฐานทางกายภาพของการทำงานของเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิต

หากคุณส่งก๊าซที่มีฝุ่นผ่านเขตการกระทำของสนามไฟฟ้าแรง ๆ อนุภาคฝุ่นในทางทฤษฎี ได้รับประจุไฟฟ้า และจะเริ่มเร่งความเร็วเคลื่อนที่ไปตามแนวแรงของสนามไฟฟ้าไปยังขั้วไฟฟ้าตามด้วยการสะสมบนพวกมัน

อย่างไรก็ตามภายใต้เงื่อนไขของสนามไฟฟ้าที่สม่ำเสมอ การสร้างอิออไนเซชันแบบกระแทกจะเป็นไปไม่ได้เนื่องจากในกรณีนี้จะเกิดการทำลายช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดอย่างแน่นอน

แต่ถ้าสนามไฟฟ้าไม่เป็นเนื้อเดียวกัน การแตกตัวเป็นไอออนจะไม่ทำให้เกิดการแตกตัวของช่องว่าง สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการสมัคร ตัวเก็บประจุทรงกระบอกกลวงใกล้กับอิเล็กโทรดกลาง ซึ่งความเค้นของสนามไฟฟ้า E จะมากกว่าใกล้กับอิเล็กโทรดทรงกระบอกด้านนอกมาก

ใกล้กับขั้วไฟฟ้าส่วนกลาง ความแรงของสนามไฟฟ้าจะสูงสุด ในขณะที่เคลื่อนออกจากขั้วไฟฟ้าไปยังขั้วไฟฟ้าด้านนอก ความแรง E จะลดลงอย่างรวดเร็วและมีนัยสำคัญ จากนั้นจึงลดลงต่อไป แต่ช้ากว่า

โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอิเล็กโทรด อันดับแรกเราจะได้รับกระแสอิ่มตัวคงที่ และโดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม เราจะสามารถสังเกตการเพิ่มขึ้นของความแรงของสนามไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดกลางจนถึงค่าวิกฤตและจุดเริ่มต้นของการช็อก ไอออนไนซ์ใกล้มัน

เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ผลกระทบไอออไนเซชันจะกระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นในทรงกระบอก และกระแสในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดจะเพิ่มขึ้น

เป็นผลให้มีการปลดปล่อยโคโรนาเกิดขึ้น การสร้างไอออนจะเพียงพอสำหรับการชาร์จอนุภาคฝุ่นแม้ว่าการแตกหักของช่องว่างสุดท้ายจะไม่มีวันเกิดขึ้นก็ตาม

ในการรับการปล่อยโคโรนาเพื่อชาร์จอนุภาคฝุ่นในก๊าซ ไม่เพียงแต่ตัวเก็บประจุทรงกระบอกเท่านั้นที่เหมาะสม แต่ยังรวมถึงการกำหนดค่าต่างๆ ของอิเล็กโทรดที่สามารถให้สนามไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างกัน

ตัวอย่างเช่นแพร่หลาย ตัวกรองไฟฟ้าซึ่งสนามไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอถูกสร้างขึ้นโดยใช้ชุดของอิเล็กโทรดดิสชาร์จที่ติดตั้งระหว่างแผ่นขนาน

การกำหนดความเครียดวิกฤตและความเครียดวิกฤตที่โคโรนาเกิดขึ้นนั้นเกิดจากการพึ่งพาการวิเคราะห์ที่สอดคล้องกัน

ในสนามไฟฟ้าที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน จะมีการสร้างบริเวณสองบริเวณที่มีระดับความไม่สม่ำเสมอต่างกันระหว่างขั้วไฟฟ้า บริเวณโคโรนาส่งเสริมการสร้างไอออนที่มีเครื่องหมายตรงกันข้ามและอิเล็กตรอนอิสระใกล้กับอิเล็กโทรดแบบบาง

อิเล็กตรอนอิสระพร้อมกับไอออนลบพุ่งไปที่ขั้วไฟฟ้าขั้วบวกชั้นนอกซึ่งพวกมันให้ประจุลบแก่มัน

โคโรนาที่นี่มีความโดดเด่นด้วยปริมาตรที่มีนัยสำคัญ และช่องว่างหลักระหว่างอิเล็กโทรดนั้นเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนอิสระและไอออนที่มีประจุลบ

ในเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตแบบท่อ ก๊าซที่จะกำจัดฝุ่นจะถูกส่งผ่านท่อแนวตั้งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ถึง 30 ซม. โดยมีขั้วไฟฟ้าขนาด 2 - 4 มม. ยืดไปตามแกนกลางของท่อ ท่อเป็นอิเล็กโทรดสะสม เนื่องจากฝุ่นที่ติดอยู่จะจับตัวอยู่ที่พื้นผิวด้านใน

เครื่องตกตะกอนแบบเพลตมีแถวของอิเล็กโทรดดิสชาร์จอยู่ตรงกลางระหว่างเพลต และฝุ่นจะตกตะกอนบนเพลต เมื่อก๊าซที่เป็นฝุ่นผ่านเครื่องตกตะกอน ไอออนจะถูกดูดซับบนอนุภาคฝุ่น และด้วยเหตุนี้ อนุภาคจะถูกประจุอย่างรวดเร็ว ระหว่างการชาร์จ อนุภาคฝุ่นจะถูกเร่งให้เคลื่อนที่เข้าหาอิเล็กโทรดสะสม

ปัจจัยกำหนดความเร็วการเคลื่อนที่ของฝุ่นละอองในเขตรอบนอก การปลดปล่อยโคโรนา คือปฏิสัมพันธ์ของสนามไฟฟ้ากับประจุของอนุภาคและแรงลมพลศาสตร์

แรงที่ทำให้อนุภาคฝุ่นเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรดสะสม— แรงคูลอมบ์ของการทำงานร่วมกันของประจุของอนุภาคกับสนามไฟฟ้าของอิเล็กโทรด… ในขณะที่อนุภาคเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรดสะสม แรงคูลอมบ์ที่ใช้งานอยู่จะสมดุลโดยแรงลากศีรษะ ความเร็วดริฟท์ของอนุภาคไปยังอิเล็กโทรดสะสมสามารถคำนวณได้โดยการเทียบแรงทั้งสองนี้

คุณภาพของการสะสมของอนุภาคบนอิเล็กโทรดได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดอนุภาค ความเร็ว การนำไฟฟ้า ความชื้น อุณหภูมิ คุณภาพของพื้นผิวอิเล็กโทรด ฯลฯแต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือความต้านทานไฟฟ้าของฝุ่น ใหญ่ที่สุด ความต้านทาน ฝุ่นแบ่งออกเป็นกลุ่ม:

ฝุ่นที่มีค่าความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะน้อยกว่า 104 โอห์ม*ซม

เมื่ออนุภาคดังกล่าวสัมผัสกับอิเล็กโทรดสะสมที่มีประจุบวก อนุภาคดังกล่าวจะสูญเสียประจุลบทันที และรับประจุบวกบนอิเล็กโทรดทันที ในกรณีนี้ อนุภาคสามารถเคลื่อนออกจากอิเล็กโทรดได้อย่างง่ายดายทันที และประสิทธิภาพการทำความสะอาดจะลดลง

ฝุ่นที่มีความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ 104 ถึง 1010 โอห์ม*ซม.

ฝุ่นดังกล่าวจับตัวได้ดีบนอิเล็กโทรด หลุดออกจากท่อได้ง่าย ตัวกรองทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก

ฝุ่นที่มีความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะมากกว่า 1,010 โอห์ม*ซม.

เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตไม่สามารถจับฝุ่นได้ง่าย อนุภาคที่ตกตะกอนจะถูกขับออกมาอย่างช้าๆ ชั้นของอนุภาคที่มีประจุลบบนอิเล็กโทรดจะหนาขึ้น ชั้นที่มีประจุป้องกันการทับถมของอนุภาคที่เข้ามาใหม่ ประสิทธิภาพการทำความสะอาดลดลง

ฝุ่นที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูงสุด — แมกนีไซต์ ยิปซั่ม ออกไซด์ของตะกั่ว สังกะสี ฯลฯ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานของฝุ่นจะยิ่งเข้มข้นขึ้นก่อน (เนื่องจากการระเหยของความชื้น) จากนั้นความต้านทานจะลดลง โดยการทำให้ก๊าซชื้นและเติมรีเอเจนต์ (หรืออนุภาคของเขม่า โค้ก) คุณสามารถลดความต้านทานของฝุ่นได้

เมื่อเข้าไปในตัวกรอง ฝุ่นบางส่วนอาจถูกแก๊สจับและพัดพาออกไปอีกครั้ง ขึ้นอยู่กับความเร็วของแก๊สและเส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดที่รวบรวม สามารถลดการกักฝุ่นทุติยภูมิได้โดยการล้างฝุ่นที่ติดอยู่ด้วยน้ำทันที

ลักษณะกระแส-แรงดันของตัวกรอง ถูกกำหนดโดยปัจจัยทางเทคโนโลยีบางประการอุณหภูมิที่สูงขึ้น กระแสโคโรนาก็จะยิ่งสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่เสถียรของตัวกรองจะลดลงเนื่องจากการลดลงของแรงดันพังทลาย ความชื้นที่สูงขึ้นหมายถึงกระแสโคโรนาที่ลดลง ความเร็วของก๊าซที่สูงขึ้นหมายถึงกระแสไฟฟ้าที่ลดลง

ก๊าซยิ่งสะอาด — ยิ่งกระแสโคโรนาสูง ก๊าซยิ่งมีฝุ่นมาก — กระแสโคโรนายิ่งต่ำ สิ่งสำคัญที่สุดคือไอออนเคลื่อนที่เร็วกว่าฝุ่นมากกว่า 1,000 เท่า ดังนั้นเมื่ออนุภาคถูกประจุ กระแสโคโรนาจะลดลง และยิ่งมีฝุ่นในตัวกรองมาก กระแสโคโรนาก็จะยิ่งลดลง

สำหรับสภาวะที่มีฝุ่นมาก (Z1 25 ถึง 35 g / m23) กระแสโคโรนาอาจลดลงจนเกือบเป็นศูนย์และตัวกรองจะหยุดทำงาน สิ่งนี้เรียกว่าการล็อคเม็ดมะยม

โคโรนาที่ถูกล็อคส่งผลให้ไม่มีไอออนเพื่อให้ประจุที่เพียงพอแก่อนุภาคฝุ่น แม้ว่าเม็ดมะยมจะไม่ค่อยล็อคสนิท แต่เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตทำงานได้ไม่ดีนักในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นมาก

ในงานโลหะวิทยา มักใช้แผ่นกรองอิเล็กโทรไลต์แบบแผ่น ซึ่งโดดเด่นด้วยประสิทธิภาพสูง กำจัดฝุ่นได้มากถึง 99.9% ด้วยการใช้พลังงานต่ำ

เมื่อคำนวณอิเล็กโทรฟิลเตอร์ ประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของการทำงาน การใช้พลังงานเพื่อสร้างโคโรนา ตลอดจนกระแสของอิเล็กโทรดจะถูกคำนวณ ประสิทธิภาพของตัวกรองพบได้จากพื้นที่ของส่วนที่ใช้งานอยู่:

เมื่อทราบพื้นที่ของส่วนแอคทีฟของตัวกรองไฟฟ้าแล้ว จะมีการเลือกการออกแบบตัวกรองที่เหมาะสมโดยใช้ตารางพิเศษ ในการหาประสิทธิภาพการกรอง ให้ใช้สูตร:

หากขนาดของอนุภาคฝุ่นสอดคล้องกับค่าเฉลี่ยของเส้นทางอิสระของโมเลกุลของก๊าซ (ประมาณ 10-7m) ดังนั้นสูตรสามารถหาความเร็วของการเบี่ยงเบนได้:

ความเร็วดริฟท์ของอนุภาคละอองลอยขนาดใหญ่หาได้จากสูตร:

ประสิทธิภาพของตัวกรองสำหรับเศษฝุ่นแต่ละส่วนผลิตแยกกัน หลังจากนั้นจึงสร้างประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิต:

ความเข้มในการทำงานของสนามไฟฟ้าในตัวกรองขึ้นอยู่กับโครงสร้าง ระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้า รัศมีของขั้วไฟฟ้าโคโรนา และการเคลื่อนที่ของไอออน ช่วงแรงดันไฟฟ้าปกติสำหรับตัวกรองไฟฟ้าคือตั้งแต่ 15 * 104 ถึง 30 * 104 V / m

การสูญเสียแรงเสียดทานมักจะไม่คำนวณ แต่จะถือว่าเป็น 200 Pa การใช้พลังงานในการสร้างโคโรนาพบได้จากสูตร:

กระแสเมื่อรวบรวมฝุ่นโลหะมีดังนี้:

ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดของตัวกรองไฟฟ้าขึ้นอยู่กับโครงสร้าง ความยาวของอิเล็กโทรดเก็บฝุ่นจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับระดับการเก็บฝุ่นที่ต้องการ

โดยทั่วไปจะไม่ใช้เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตเพื่อดักจับฝุ่นจากไดอิเล็กตริกที่สะอาดและตัวนำที่สะอาด ปัญหาคืออนุภาคที่เป็นตัวนำไฟฟ้าสูงนั้นถูกประจุได้ง่าย แต่พวกมันยังถูกขับออกมาอย่างรวดเร็วที่อิเล็กโทรดที่เก็บรวบรวม และดังนั้นจึงถูกกำจัดออกจากกระแสก๊าซทันที

อนุภาคไดอิเล็กตริกจะจับตัวกับอิเล็กโทรดสะสม ลดประจุไฟฟ้า และนำไปสู่การก่อตัวของรีเวิร์สโคโรนา ซึ่งทำให้ตัวกรองทำงานไม่ถูกต้อง ปริมาณฝุ่นในการทำงานปกติของเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตต่ำกว่า 60 g / m23 และอุณหภูมิสูงสุดที่ใช้เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตคือ +400 ° C

ดูเพิ่มเติมในหัวข้อนี้:

ตัวกรองไฟฟ้าสถิต — อุปกรณ์ หลักการทำงาน พื้นที่ใช้งาน