Электрическая очистка газов Физические основы процесса

Электрическая очистка основана на ионизации молекул газа электрическим разрядом.

Ионизированный газ помещают в электрическом поле, создаваемом двумя электродами с постоянным током высокого напряжения. Ионы и электроны двигаются по направлению силовых линий согласно их знаку, скорость движения и их кинетическая энергия определяется напряженностью электрического поля. При повышении разности потенциалов между электродами (т.е. напряженность) до нескольких десятков тысяч вольт кинетическая энергия частиц достаточна для ионизации нейтральных молекул газа, которые в свою очередь также нейтрализуют частицы. Это приводит к полной ионизации газа. Такая ионизация называется ударной.

При полной ионизации газа возможен электрический пробой. Чтобы избежать этого, требуется создать неоднородное электрическое поле: один электрод делают в виде проволоки, другой – из 2-х пластин или цилиндра вокруг проволоки. Напряженность, достаточная для ионизации газа возле проволоки, падает у электрода большой площади, становится недостаточной для разряда.

При напряженности поля, достаточной для полной ионизации, между электродами возникает коронный разряд, сопровождающийся голубым свечением вокруг электрода.

Электрод, вокруг которого образуется «корона», называется коронирующим (отрицательный) электродом. Противоположный ему (труба или пластины) – называется осадительным (положительный).

Под действием электрического поля вокруг коронирующего электрода образуются ионы обоих знаков. Положительные притягиваются к коронирующему электроду и на нем нейтрализуются. Отрицательные направляются к осадительному электроду и, на своем пути встречая пыль и пар, сообщают им свой заряд и увлекают к осадительному электроду.

Положительные ионы также увлекают с собой загрязняющие частицы, однако, их путь короче, вероятность столкновения меньше. Т.о., на коронирующем электроде осаждается лишь малая часть загрязнений.

Степень очистки во многом зависит от электропроводости пыли: если пыль имеет высокую электропроводность, то, попадая на электрод, она отдает свой заряд, получает заряд электрода и под действием кулоновских сил возвращается в газовый поток.

Если пыль плохопроводящая, то она силой поля прижимается к электроду, образуя на нем слой отрицательно заряженных частиц, который отталкивает отрицательные частицы. Напряжение в порах осевшей грязи может вызвать коронирование газа у осадительного электрода, т.е. «обратную корону». Для избежания этого проводимость пыли увеличивают, увлажняя газ перед входом в фильтр, однако, не допуская снижения температуры ниже точки росы. Пыль удаляют с электродов встряхиванием.

Высокое содержание пыли в газе может привести к «запиранию короны», т.е. часть ионов будет осаждаться на пыли. Скорость взвешенной частицы много меньше скорости ионов (0,3-0,6 / 60-100 м/сек). В этом случае уменьшают концентрацию взвешенных частиц, устанавливая аппарат предварительной очистки газа или уменьшают нагрузку, снижая расход газа.