Электрофильтр

Не путать с электрофильтрацией .

Электроды внутри электрофильтра

Собирающий электрод электростатического осадителя на мусоросжигательном заводе

Изолятор в сборе с корпусом и высоковольтной шиной сняты для обслуживания и проверки. Изоляторы обычно используются для удержания электродных полей между заземленными коллекторными пластинами.

Электрофильтр ) — это устройство без фильтра , ( ЭСФ которое удаляет мелкие частицы, такие как пыль и дым, из текущего газа, используя силу индуцированного электростатического заряда, минимально препятствующего потоку газов через установку.

В отличие от мокрых скрубберов , которые передают энергию непосредственно текущей текучей среде, ESP передает энергию только собираемым твердым частицам и, следовательно, очень эффективен в потреблении энергии (в форме электричества).

Изобретение

Впервые коронный разряд для удаления частиц из аэрозоля применил Холфельд в 1824 году. Однако коммерциализировать его удалось лишь почти столетие спустя.

В 1907 году Фредерик Гарднер Коттрелл , профессор химии Калифорнийского университета в Беркли , подал заявку на патент на устройство для зарядки частиц и последующего сбора их посредством электростатического притяжения — первый электростатический осадитель. Коттрелл впервые применил это устройство для сбора тумана серной кислоты и паров оксида свинца , образующихся в результате различных операций по производству кислоты и плавки . Виноградники в северной Калифорнии пострадали от выбросов свинца.

На момент изобретения Коттрелла теоретическая основа работы еще не была понята. Операционная теория была разработана позже в Германии, благодаря работе Вальтера Дойча и созданию компании Lurgi.

Коттрелл использовал доходы от своего изобретения для финансирования научных исследований путем создания в 1912 году фонда под названием Research Corporation , которому он передал патенты. Целью организации было внедрение изобретений педагогов (таких как Коттрелл) в коммерческий мир на благо общества в целом. Деятельность Исследовательской корпорации финансируется за счет роялти, выплачиваемых коммерческими фирмами после коммерциализации. Исследовательская корпорация предоставила жизненно важное финансирование многим научным проектам: циклотрону ракетным экспериментам Годдарда, , Лоуренса и методам производства витаминов А и В ₁ многим другим.

Исследовательская корпорация установила территории для производителей этой технологии, в том числе Western Precipitation (Лос-Анджелес), Lodge-Cottrell (Англия), Lurgi Apparatebau-Gesellschaft (Германия) и японскую Cottrell Corp. (Япония), и была центром обмена информацией по любому процессу. улучшения. Однако проблемы антимонопольного законодательства вынудили Research Corporation отменить территориальные ограничения в 1946 году.

Электрофорез постоянного тока — это термин, используемый для миграции взвешенных в газе заряженных частиц в электростатическом поле . Из-за этого явления традиционные ЭЛТ- телевизоры склонны накапливать пыль на экране (ЭЛТ — это машина постоянного тока, работающая при напряжении около 15 киловольт).

Типы

Существует два основных типа осадителей:

• Высоковольтные, одноступенчатые. Одноступенчатые осадители сочетают в себе этап ионизации и улавливания. Их обычно называют осадителями Коттрелла.
• Низковольтные, двухступенчатые. В двухступенчатых электрофильтрах используется аналогичный принцип; однако за секцией ионизации следуют пластины для сбора.

Ниже описан высоковольтный одноступенчатый электрофильтр, который широко используется в операциях по переработке полезных ископаемых. Низковольтный двухступенчатый осадитель обычно используется для фильтрации в системах кондиционирования воздуха.

Тарелка и бар

Большинство установленных электрофильтров являются пластинчатыми. Частицы собираются на плоских параллельных поверхностях, находящихся на расстоянии 8–12 дюймов (20–30 см) друг от друга, с помощью ряда разрядных электродов, расположенных вдоль осевой линии двух соседних пластин. Загрязненные газы проходят через проход между пластинами, а частицы заряжаются и прилипают к сборным пластинам. Собранные частицы обычно удаляются постукиванием по пластинам и помещаются в бункеры или бункеры у основания осадителя.

Принципиальная схема пластинчато-стержневого электрофильтра

Самый простой осадитель содержит ряд тонких вертикальных проволок, за которыми следует стопка больших плоских металлических пластин, ориентированных вертикально, при этом пластины обычно располагаются на расстоянии от 1 до 18 см друг от друга, в зависимости от применения. Воздушный поток проходит горизонтально через пространства между проводами, а затем проходит через стопку пластин.

отрицательное напряжение в несколько тысяч вольт Между проводом и пластиной приложено . Если приложенное напряжение достаточно велико, электрический коронный разряд ионизирует воздух вокруг электродов, который затем ионизирует частицы в воздушном потоке.

Ионизированные частицы под действием электростатической силы отклоняются к заземленным пластинам. Частицы накапливаются на сборных пластинах и удаляются из воздушного потока.

Двухступенчатая конструкция (отдельная секция загрузки перед секцией сбора) позволяет свести к минимуму образование озона. что отрицательно скажется на здоровье персонала, работающего в закрытых помещениях. В судовых машинных отделениях , где коробки передач образуют масляный туман , используются двухступенчатые ЭЦН для очистки воздуха, улучшения рабочей среды и предотвращения накопления горючего масляного тумана. Собранное масло возвращается в систему смазки зубчатой ​​передачи.

трубчатый

Трубчатые осадители состоят из цилиндрических собирающих электродов с разрядными электродами, расположенными на оси цилиндра. Загрязненные газы текут вокруг разрядного электрода и поднимаются вверх через внутреннюю часть цилиндров. Заряженные частицы собираются на заземленных стенках цилиндра. Собранная пыль удаляется со дна цилиндра.

Трубчатые осадители часто используются для сбора тумана или тумана, а также для клейких, липких, радиоактивных или чрезвычайно токсичных материалов.

Компоненты

Четыре основных компонента всех электрофильтров:

• Блок питания для обеспечения высокого напряжения постоянного тока.
• Секция ионизации для придания заряда частицам в потоке газа.
• Средство удаления собранных частиц
• Корпус для ограждения зоны осадителя

Собранный на электродах материал удаляется постукиванием или вибрацией собирающих электродов либо непрерывно, либо через заданные интервалы времени. Очистку осадителя обычно можно выполнить, не прерывая поток воздуха.

Эффективность сбора ( R )

На эффективность электрофильтров влияют следующие факторы:

• Большие площади поверхности сбора и более низкие скорости потока газа повышают эффективность из-за увеличения времени, доступного для электрической активности для обработки частиц пыли.
• Увеличение скорости миграции пылевых частиц к собирающим электродам повышает эффективность. Скорость миграции можно увеличить за счет:
  • Уменьшение вязкости газа
  • Повышение температуры газа
  • Увеличение поля напряжения

Характеристики осадителя очень чувствительны к двум свойствам частиц: 1) электрическому сопротивлению; и 2) распределение частиц по размерам . Эти свойства можно экономично и точно измерить в лаборатории с помощью стандартных тестов. Удельное сопротивление можно определить как функцию температуры в соответствии со стандартом IEEE 548. Это испытание проводится в воздушной среде с определенной концентрацией влаги. Испытание проводится в зависимости от возрастания или убывания температуры, или того и другого. Данные получены с использованием среднего слоя пепла. электрическое поле 4 кВ/см. Поскольку используется относительно низкое приложенное напряжение и в испытательной среде отсутствуют пары серной кислоты, полученные значения указывают на максимальное удельное сопротивление золы.

В ЭФ, где зарядка и разрядка частиц являются ключевыми функциями, удельное сопротивление является важным фактором, который существенно влияет на эффективность улавливания. Хотя удельное сопротивление является важным явлением в межэлектродной области, где происходит большая часть зарядки частиц, оно оказывает особенно важное влияние на слой пыли на собирающем электроде, где происходит разряд. Частицы, обладающие высоким удельным сопротивлением, трудно заряжать. Но однажды зарядившись, они не сразу отдают приобретенный заряд по прибытии на собирающий электрод. С другой стороны, частицы с низким удельным сопротивлением легко заряжаются и легко передают свой заряд заземленной сборной пластине. Оба крайних значения удельного сопротивления препятствуют эффективному функционированию ЭЦН. ЭЦН работают лучше всего в условиях нормального удельного сопротивления.

Удельное сопротивление, характеризующее частицы в электрическом поле, является мерой сопротивления частицы передаче заряда (как принятию, так и отдаче заряда). Удельное сопротивление является функцией химического состава частиц, а также условий эксплуатации дымовых газов, таких как температура и влажность. Частицы могут иметь высокое, умеренное (нормальное) или низкое удельное сопротивление.

Объемное сопротивление определяется с использованием более общей версии закона Ома, как указано в уравнении ( 1 ) ниже:

${\vec {E}}={\rho }\,{\vec {j}}$ ( 1 )

 Where:
 E is the Electric field strength.Unit:-(V/cm);
 j is the Current density.Unit:-(A/cm2); and
 ρ is the Resistivity.Unit:-(Ohm-cm)

Лучшим способом отобразить это было бы определение удельного сопротивления как функции приложенного напряжения и тока, как указано в уравнении ( 2 ) ниже:

$\rho ={\frac {AV}{Il}}$ ( 2 )

 Where:
 ρ = Resistivity.Unit:-(Ohm-cm)
 V = The applied DC potential.Unit:-(Volts);
 I = The measured current.Unit:-(Amperes);
 l = The ash layer thickness.Unit:-(cm); and
 A = The current measuring electrode face area.Unit:-(cm2).

Удельное сопротивление — электрическое сопротивление образца пыли размером 1,0 см. ² в поперечном сечении толщиной 1,0 см и измеряется в единицах ом-см. Метод измерения удельного сопротивления будет описан в этой статье. В таблице ниже приведены диапазоны значений для низкого, нормального и высокого удельного сопротивления.

Удельное сопротивление	Диапазон измерения
Низкий	между 10 4 и 10 7 Ом-см
Нормальный	между 10 7 и 2 × 10 10 Ом-см
Высокий	выше 2 × 10 10 Ом-см

Сопротивление слоя пыли

Сопротивление влияет на электрические условия в слое пыли за счет потенциального электрического поля (перепада напряжения), образующегося поперек слоя, когда отрицательно заряженные частицы достигают его поверхности и утекают свои электрические заряды на сборную пластину. На металлической поверхности электрически заземленной собирающей пластины напряжение равно нулю, тогда как на внешней поверхности слоя пыли, куда поступают новые частицы и ионы, электростатическое напряжение, вызванное ионами газа, может быть достаточно высоким. Сила этого электрического поля зависит от сопротивления и толщины слоя пыли.

В слоях пыли с высоким сопротивлением пыль недостаточно проводящая, поэтому электрические заряды с трудом перемещаются через слой пыли. Следовательно, электрические заряды накапливаются на поверхности слоя пыли и под ней, создавая сильное электрическое поле.

Напряжение может превышать 10 000 вольт. Частицы пыли с высоким сопротивлением слишком сильно прилипают к пластине, что затрудняет их удаление и вызывает проблемы с улавливанием.

В слоях пыли с низким сопротивлением коронный ток легко передается на заземленный собирающий электрод. Поэтому поперек слоя пыли поддерживается относительно слабое электрическое поле в несколько тысяч вольт. Собранные частицы пыли с низким сопротивлением недостаточно прочно прилипают к сборной пластине. Они легко вытесняются и задерживаются в газовом потоке.

Электропроводность объемного слоя частиц зависит как от поверхностных, так и от объемных факторов. Объемная проводимость, или движение электрических зарядов внутри частиц, зависит главным образом от состава и температуры частиц. В областях с более высокими температурами, выше 500 ° F (260 ° C), объемная проводимость контролирует механизм проводимости. Объемная проводимость также включает в себя вспомогательные факторы, такие как сжатие слоя частиц, размер и форма частиц, а также свойства поверхности.

Объемная проводимость представлена ​​на рисунках прямой линией при температурах выше 500 ° F (260 ° C). При температуре ниже 450 °F (230 °C) электрические заряды начинают течь через поверхностную влагу и химические пленки, адсорбированные на частицах. Поверхностная проводимость начинает снижать значения удельного сопротивления и изгибать кривую вниз при температурах ниже 500 °F (260 °C).

Эти пленки обычно отличаются как физически, так и химически от внутренней части частиц из-за явлений адсорбции. Теоретические расчеты показывают, что пленки влаги толщиной всего в несколько молекул достаточны для обеспечения желаемой поверхностной проводимости. Поверхностная проводимость частиц тесно связана с токами поверхностной утечки, возникающими на электрических изоляторах, которые тщательно изучаются. Интересным практическим применением поверхностной утечки является определение точки росы путем измерения тока между соседними электродами, установленными на поверхности стекла. Резкое повышение тока сигнализирует об образовании на стекле пленки влаги. Этот метод эффективно использовался для определения заметного повышения точки росы, которое происходит при добавлении в атмосферу небольших количеств паров серной кислоты (на рынке доступны коммерческие измерители точки росы).

Следующее обсуждение нормального, высокого и низкого сопротивления относится к ЭЦН, работающим в сухом состоянии; Сопротивление не является проблемой при эксплуатации мокрых ЭЦН из-за концентрации влаги в ЭЦН. Взаимосвязь между содержанием влаги и сопротивлением объясняется позже в этой работе.

Нормальное удельное сопротивление

Как указано выше, ЭЦН лучше всего работают в условиях нормального удельного сопротивления. Частицы с нормальным удельным сопротивлением не теряют быстро свой заряд при попадании на собирающий электрод. Эти частицы медленно переносят свой заряд на заземленные пластины и удерживаются на собирающих пластинах за счет сил межмолекулярного сцепления и сцепления. Это позволяет создать слой частиц, а затем удалить его с пластин путем постукивания. В пределах нормального удельного сопротивления пыли (от 10 ⁷ и 2 × 10 ¹⁰ ом-см), летучую золу собирать легче, чем пыль с низким или высоким удельным сопротивлением.

Высокое удельное сопротивление

Если падение напряжения на слое пыли становится слишком высоким, может возникнуть ряд неблагоприятных последствий. Во-первых, высокое падение напряжения уменьшает разницу напряжений между разрядным и собирающим электродом и тем самым снижает напряженность электростатического поля, используемого для перемещения частиц газа, заряженных ионами, к собранному слою пыли. По мере нарастания слоя пыли и накопления электрических зарядов на поверхности слоя пыли разность напряжений между разрядным и собирающим электродами уменьшается. На скорости миграции мелких частиц особенно влияет пониженная напряженность электрического поля.

Другая проблема, возникающая в слоях пыли с высоким удельным сопротивлением, называется обратной короной. Это происходит, когда падение потенциала на слое пыли настолько велико, что в газе, находящемся внутри слоя пыли, начинают появляться коронные разряды. Слой пыли электрически разрушается, образуя небольшие отверстия или кратеры, из которых возникают обратные коронные разряды. Положительные ионы газа генерируются внутри слоя пыли и ускоряются по направлению к «отрицательно заряженному» разрядному электроду. Положительные ионы уменьшают часть отрицательных зарядов слоя пыли и нейтрализуют часть отрицательных ионов на «заряженных частицах», направляющихся к собирающему электроду. Нарушения нормального процесса коронации значительно снижают эффективность сбора ESP, которая в тяжелых случаях может упасть ниже 50%. При наличии обратной короны частицы пыли скапливаются на электродах, образуя слой изоляции. Зачастую это невозможно исправить без вывода агрегата из строя.

Третья и, как правило, наиболее распространенная проблема, связанная с пылью с высоким удельным сопротивлением, — это повышенное искрение. Когда скорость искрения превышает «установленный предел частоты искры», автоматические контроллеры ограничивают рабочее напряжение поля. Это приводит к уменьшению заряда частиц и уменьшению скорости миграции к собирающему электроду. Высокое удельное сопротивление обычно можно уменьшить, выполнив следующие действия:

• Регулировка температуры;
• Увеличение влажности;
• Добавление кондиционирующих агентов в газовый поток;
• Увеличение площади поверхности сбора; и
• Использование осадителей с горячей стороной (иногда и с предвидением истощения натрия).

Тонкие слои пыли и пыль с высоким удельным сопротивлением особенно способствуют образованию кратеров задней короны. Сильная обратная корона наблюдалась при толщине слоев пыли всего 0,1 мм, но слой пыли толщиной чуть более одной частицы может снизить напряжение искрения на 50%. Наиболее выраженными эффектами обратной короны на вольт-амперные характеристики являются:

1. Снижение искрового перенапряжения на целых 50% и более;
2. Скачки тока или разрывы, вызванные образованием устойчивых кратеров задней короны; и
3. Значительное увеличение максимального тока короны, который чуть ниже искры над коронным зазором, может в несколько раз превышать нормальный ток.

На рисунке ниже и слева показано изменение удельного сопротивления при изменении температуры газа для шести различных промышленных пылей, а также для трех летучей золы, образующейся при сжигании угля. На рисунке справа показаны значения удельного сопротивления, измеренные для различных химических соединений, полученных в лаборатории.

Значения удельного сопротивления типичной пыли и дыма промышленных предприятий

Значения удельного сопротивления различных химических веществ и реагентов в зависимости от температуры

Результаты для летучей золы А (на рисунке слева) были получены в режиме возрастающей температуры. Эти данные типичны для золы с умеренным и высоким содержанием горючих веществ. Данные для летучей золы B взяты из того же образца, полученного в режиме нисходящей температуры.

Различия восходящего и нисходящего температурных режимов обусловлены наличием в образце несгоревших горючих веществ. Между двумя режимами испытаний образцы уравновешиваются в сухом воздухе в течение 14 часов (в течение ночи) при температуре 850 °F (450 °C). Этот процесс ночного отжига обычно удаляет от 60% до 90% любых несгоревших горючих материалов, присутствующих в образцах. Как именно углерод действует в качестве носителя заряда, до конца не понятно, но известно, что он значительно снижает удельное сопротивление пыли.

Удельное сопротивление, измеренное как функция температуры при различной концентрации влаги (влажности)

Поначалу углерод может действовать как пыль с высоким удельным сопротивлением в осадителе. Для начала генерации короны могут потребоваться более высокие напряжения. Эти более высокие напряжения могут быть проблематичными для элементов управления TR-Set. Проблема заключается в возникновении короны, вызывающей прохождение большого количества тока через слой пыли (с низким удельным сопротивлением). Органы управления воспринимают этот всплеск как искру. Поскольку осадители работают в искроограничивающем режиме, питание отключается и цикл генерации коронного разряда возобновляется. Таким образом, более низкие показания мощности (тока) отмечаются при относительно высоких показаниях напряжения.

Считается, что то же самое происходит и при лабораторных измерениях. Параллельная геометрия пластин используется в лабораторных измерениях без генерации короны. Чашка из нержавеющей стали удерживает образец. Другой электродный груз из нержавеющей стали располагается сверху образца (прямой контакт со слоем пыли). Поскольку напряжение увеличивается с небольших величин (например, 20 В), ток не измеряется. Затем достигается пороговый уровень напряжения. На этом уровне через образец протекает ток... настолько сильный, что блок питания может отключиться. После удаления несгоревших горючих материалов во время вышеупомянутой процедуры отжига кривая нисходящего температурного режима показывает типичную форму перевернутой буквы «V», которую можно было ожидать.

Низкое удельное сопротивление

Частицы с низким удельным сопротивлением трудно собрать, поскольку они легко заряжаются (очень проводящие) и быстро теряют заряд по прибытии на собирающий электрод. Частицы принимают заряд собирающего электрода, отскакивают от пластин и снова увлекаются потоком газа. Таким образом, отсутствуют электрические силы притяжения и отталкивания, которые обычно действуют при нормальном и более высоком сопротивлении, и силы сцепления с пластиной значительно уменьшаются. Примерами пыли с низким удельным сопротивлением являются несгоревший углерод в летучей золе и саже.

Если эти проводящие частицы крупные, их можно удалить перед осадителем с помощью такого устройства, как циклонный механический коллектор .

Добавление жидкого аммиака ( NH
₃ ) в газовый поток в качестве кондиционирующего агента в последние годы нашел широкое применение. Предполагается, что аммиак реагирует с H
₂ ТАК
_4, содержащийся в дымовых газах, образует соединение сульфата аммония, которое увеличивает связность пыли. Эта дополнительная связность компенсирует потерю сил электрического притяжения.

В таблице ниже приведены характеристики, связанные с пылью с низким, нормальным и высоким удельным сопротивлением.

Содержание влаги в потоке дымовых газов также влияет на удельное сопротивление частиц. Увеличение содержания влаги в газовом потоке путем распыления воды или нагнетания пара в воздуховод перед УЭЦН снижает удельное сопротивление. Как при регулировании температуры, так и при кондиционировании влаги необходимо поддерживать состояние газа выше точки росы, чтобы предотвратить проблемы с коррозией в ЭЦН или расположенном ниже по потоку оборудовании. На рисунке справа показано влияние температуры и влаги на удельное сопротивление цементной пыли. При увеличении процентного содержания влаги в газовом потоке от 6 до 20% удельное сопротивление пыли резко снижается. Кроме того, повышение или понижение температуры может снизить удельное сопротивление цементной пыли для всех представленных процентов влажности.

Наличие СО
₃ в газовом потоке, как было показано, способствует процессу электростатического осаждения, когда возникают проблемы с высоким удельным сопротивлением. Большая часть содержания серы в угле, сжигаемом для источников горения, превращается в SO.
₂ . Однако примерно 1% серы превращается в SO.
₃ . Количество СО
₃ в дымовых газах обычно увеличивается с увеличением содержания серы в угле. Удельное сопротивление частиц снижается по мере увеличения содержания серы в угле.

Удельное сопротивление	Диапазон измерения	Характеристики осадителя
Низкий	между 10 4 и 10 7 Ом-см	Нормальные уровни рабочего напряжения и тока, если слой пыли не достаточно толстый, чтобы уменьшить зазоры между пластинами и вызвать более высокие уровни тока. Уменьшенная составляющая электрической силы, удерживающая собранную пыль, уязвима к высоким потерям при повторном уносе. Незначительное падение напряжения на слое пыли. Снижение производительности сбора данных из-за (2)
Нормальный	между 10 7 и 2 × 10 10 Ом-см	Нормальные уровни рабочего напряжения и тока. Незначительное падение напряжения на слое пыли. Достаточный компонент электрической силы, удерживающий собранную пыль. Высокая производительность сбора благодаря (1), (2) и (3)
От маргинального до высокого	между 2 × 10 10 и 10 12 Ом-см	Сниженные уровни рабочего напряжения и тока при высокой скорости искрообразования. Значительные потери напряжения в слое пыли. Умеренная электрическая составляющая, удерживающая собранную пыль. Снижение производительности сбора из-за (1) и (2)
Высокий	выше 10 12 Ом-см	Снижены уровни рабочего напряжения; высокие уровни рабочего тока, если контроллер источника питания не работает должным образом. Очень значительная потеря напряжения в слое пыли. Компонент с высокой электрической силой удерживает собранную пыль. Серьезное снижение производительности сбора данных из-за (1), (2) и, возможно, обратной короны.

Другие кондиционирующие агенты, такие как серная кислота, аммиак, хлорид натрия и кальцинированная сода (иногда в виде сырой троны), также использовались для снижения удельного сопротивления частиц. Поэтому химический состав потока дымовых газов важен с точки зрения удельного сопротивления частиц, собираемых в ЭФ. В таблице ниже перечислены различные кондиционирующие агенты и механизмы их действия.

Кондиционирующий агент	Механизм(ы) действия
Триоксид серы и/или серная кислота	Конденсация и адсорбция на поверхностях золы. Также может повысить связность летучей золы. Снижает удельное сопротивление.
Аммиак	Механизм не ясен, предлагаются разные; Изменяет удельное сопротивление. Повышает связность золы. Усиливает эффект пространственного заряда.
Сульфат аммония	О механизме мало что известно; претензии предъявляются в отношении: Изменяет удельное сопротивление (зависит от температуры впрыска). Повышает связность золы. Усиливает эффект пространственного заряда. Экспериментальных данных недостаточно, чтобы обосновать, какой из них является преобладающим.
Триэтиламин	Заявлена ​​агломерация частиц; нет подтверждающих данных.
Соединения натрия	Натуральный кондиционер, если в него добавлен уголь. Модификатор удельного сопротивления при впрыскивании в газовый поток.
Соединения переходных металлов	Предполагается, что они катализируют окисление SO. от 2 до ТАК 3 ; нет окончательных испытаний с летучей золой для проверки этого постулата.
Сульфат калия и хлорид натрия	В цементных и известковых печах ЭЦН: Модификаторы удельного сопротивления в газовом потоке. NaCl – натуральный кондиционер при смешивании с углем.

Если введение сульфата аммония происходит при температуре выше примерно 600 ° F (320 ° C), происходит диссоциация на аммиак и триоксид серы. В зависимости от золы, ТАК
₂ может преимущественно взаимодействовать с летучей золой, как SO
₃ кондиционирование. Остаток ресоединяется с аммиаком, увеличивая объемный заряд, а также увеличивая связность золы.

Совсем недавно было признано, что основная причина снижения эффективности электростатического осадителя связана с накоплением частиц на зарядных проводах в дополнение к коллекторным пластинам (Дэвидсон и МакКинни, 1998). Это легко исправить, обеспечив очистку самих проводов одновременно с очисткой собирающих пластин.

Пары серной кислоты ( SO
₃ ) усиливает влияние водяного пара на поверхностную проводимость. Он физически адсорбируется слоем влаги на поверхности частиц. Эффект от относительно небольших количеств паров кислоты можно увидеть на рисунке ниже и справа.

Собственное сопротивление образца при температуре 300 °F (150 °C) составляет 5 × 10. ¹² ом-см. Равновесная концентрация паров серной кислоты всего 1,9 ppm снижает это значение примерно до 7 × 10. ⁹ ом-см.

Удельное сопротивление смоделировано как функция условий окружающей среды, особенно паров серной кислоты

Современные промышленные электрофильтры

Дымовая труба угольной электростанции Хейзелвуд в Виктории, Австралия, испускает коричневый дым, когда отключается ESP.

ЭСП по-прежнему являются отличными устройствами для контроля многих промышленных выбросов твердых частиц, включая дым от электрогенерирующих предприятий (угольных и мазутных), сбор соленого кека из котлов черного щелока на целлюлозных заводах и сбор катализатора из установок каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем в масле. нефтеперерабатывающие заводы, и это лишь некоторые из них. Эти устройства обрабатывают объемы газа от нескольких сотен тысяч кубических футов в минуту до 2,5 миллионов кубических футов в минуту (1180 м³/с) в крупнейших угольных котлах. В угольных котлах сбор обычно осуществляется после воздухоподогревателя при температуре около 160 °C (320 °F), что обеспечивает оптимальное удельное сопротивление частиц угольной золы. Для некоторых сложных применений с топливом с низким содержанием серы были построены агрегаты горячего конца, работающие при температуре выше 370 ° C (698 ° F).

Первоначальная конструкция параллельной пластинчато-утяжеленной проволоки (см. рисунок пластинчато-стержневого электрофильтра выше) развивалась по мере разработки более эффективных (и надежных) конструкций разрядных электродов, сегодня основное внимание уделяется жестким (трубчатым) разрядным электродам, к которым прикреплено множество заостренных игл. прикрепленный (колючая проволока), максимизирующий короны производство . Трансформаторно-выпрямительные системы подают напряжения 50–100 кВ при относительно высоких плотностях тока. Современные средства управления, такие как автоматический контроль напряжения , сводят к минимуму электрическое искрение и предотвращают образование дуги (искры гасятся в течение 1/2 цикла установки TR ), что позволяет избежать повреждения компонентов. Автоматические системы встряхивания тарелок и системы эвакуации из бункеров удаляют собранные твердые частицы во время работы, что теоретически позволяет ЭЦН оставаться в непрерывной работе в течение многих лет.

Электростатический отбор проб биоаэрозолей

Электростатические осадители можно использовать для отбора проб биологических частиц или аэрозолей в воздухе для анализа. Отбор проб биоаэрозолей требует конструкции осадителя, оптимизированной с использованием жидкого противоэлектрода, который можно использовать для отбора проб биологических частиц, например вирусов, непосредственно в небольшой объем жидкости, чтобы уменьшить ненужное разбавление пробы. см . в разделе «Биоаэрозоли» Более подробную информацию .

Мокрый электрофильтр

Мокрый электрофильтр (WESP или мокрый ESP) работает с потоками воздуха, насыщенными водяными парами (относительная влажность 100%). WESP обычно используются для удаления капель жидкости, таких как туман серной кислоты, из потоков промышленных технологических газов. WESP также широко используется там, где газы имеют высокое содержание влаги, содержат горючие частицы или частицы, имеющие липкую природу.

Пример «грязного» технологического газа со 100% непрозрачностью, поступающего в WESP на металлургическом заводе по производству серной кислоты. Для освещения технологического газа используется подсветка.

Бытовые электростатические воздухоочистители

Пластинчатые осадители обычно продаются на рынке в качестве устройств для очистки воздуха или в качестве постоянной замены печных фильтров, но все они имеют нежелательный признак: их неудобно чистить. Отрицательным побочным эффектом устройств электростатического осаждения является потенциальное образование токсичного озона. и НЕТ
_х . Однако электростатические осадители имеют преимущества перед другими технологиями очистки воздуха, такими как HEPA -фильтрация, которая требует дорогостоящих фильтров и может стать «производственных стоков» для многих вредных форм бактерий.

В случае электростатических осадителей, если на сборных пластинах накапливается большое количество твердых частиц, частицы иногда могут настолько плотно прилипать к металлическим пластинам, что для полной очистки сборных пластин может потребоваться энергичная промывка и чистка. Близкое расположение пластин может затруднить тщательную очистку, а стопку пластин часто невозможно легко разобрать для очистки. Одним из решений, предложенным несколькими производителями, является мытье коллекторных пластин в посудомоечной машине .

Некоторые потребительские осадочные фильтры продаются со специальными очистителями, в которых весь набор пластин снимается с осадителя и замачивается в большом контейнере на ночь, чтобы помочь ослабить прочно связанные частицы .

Исследование, проведенное Канадской ипотечной и жилищной корпорацией по тестированию различных печных фильтров с принудительной подачей воздуха, показало, что фильтры ESP обеспечивают лучшие и наиболее экономичные средства очистки воздуха с использованием системы принудительной подачи воздуха.

Первые портативные электростатические системы воздушных фильтров для дома были проданы в 1954 году компанией Raytheon.

См. также

• Ионизатор воды
• Система продувки воздухом
• Генератор озона
• Скруббер

Внешние ссылки

• Паркер, КР (1997). Прикладное электростатическое осаждение . Спрингер. ISBN  0751402664 .