способ очистки газа в электрофильтрах по н.с.козлову

Формула изобретения

Способ очистки газа в электрофильтрах, включающий зарядку пылегазового потока в поле коронного разряда путем подачи напряжения на коронирующие и некоронирующие электроды и осаждение слоя, причем коронирующий электрод дополнительно нагревают пропусканием по нему синусоидального тока канала, отличающийся тем, что на коронирующий электрод подают напряжение в виде последовательно повторяющихся импульсов и в зону зарядки пылегазового потока подают воду или пар, причем количество подаваемой влаги определяют током короны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрической очистке газов и пылей и может быть использовано в пищевой и химической промышленности при тепловлажной обработке материалов, воздуха и газов, в смесительно-осадительных и тепломассообменных устройствах и аппаратах.

Известен способ очистки газа в электрофильтрах, заключающийся в зарядке пылегазового потока в поле коронного разряда путем подогрева некоронирующего и коронирующего электродов [1] недостаточно эффективных при повышении температуры пылегазовой среды выше 50 400^oC.

Целью изобретения является повышение эффективности зарядки пылегазового потока путем увеличения концентрации и подвижности ионов.

Способ заключается в подаче на коронирующий электрод напряжения в виде последовательно повторяющих импульсов и в зону зарядки пылегазового потока - воды или пара, причем количества подаваемой влаги определяется током короны.

Способ осуществляется следующим образом.

Эффективность зарядки пылегазового потока, а, следовательно, эффективность его очистки зависит от плотности объемного заряда (концентрации ионов), как составляющего ток короны:

j = K(K)E

где K подвижность ионов;

(K) спектральный объемный заряд;

E напряженность поля.

При температурах пылегазового потока, превышающих 50 100^oC, а работают электрофильтры и при более высоких температурах, подвижность ионов максимальная (К 2,1 1,8 см²/Всек), концентрация ионов минимальная. Это приводит к снижению потока короны и его насыщению. Увеличение напряжения приводит к пробою межэлектродного промежутка или появлению обратной короны. Условия для образования ионов в горячем пылегазовом потоке минимальные. Энергия ионного потока недостаточна для ионизации и диссоциации таких газов, как CO₂, SO₂, C₂H₆ и др. А нерудная часть пылей глиноземов и кремнеземов приобретает минимальный заряд и минимальную кулоновскую силу.

Увеличение K и (К) обеспечивается впрыскиванием воды или пара как источника дополнительной энергии. Впрыскивание производится со стороны коронирующих электродов, по ходу газового потока. Впрыскивание приводит к растворению газов и их конденсации и осаждению. За счет гидрофобизации кремневки и глинозема ( и др. взвесей) возрастает сила поляризации, которая превышает кулоновскую силу, повышая эффективность осаждения. При впрыскивании воды или пара происходит диспергация капель воды (образовывается более мелкий и сухой туман) и диссоциация воды на ионы: H₂O _ H⁺+OH ^-, а при последующем восстановлении ионов водорода и окисления гидроксила образуются ионизированные H^-₂, O^-₂ (при отрицательной короне). Кроме этих ионов образуются OH^-, H₂O^-, H₂O^-₂ и естественные ионы атмосферного воздуха O^-, O^-₂ NO^-, NO^-₂ Растет общая концентрация ионов со спектральным распределением их подвижности, т.е. увеличивается концентрация легких и уменьшается концентрация тяжелых ионов, растет (К) и ток короны. Причиной роста тока короны (при одной и той же напряженности поля) является не появление обратной короны (ионов противоположной полярности), а увеличение концентрации и подвижности ионов. Чрезмерное дозирование влаги приводит к уменьшению тока короны. При этом снижается диспергация влаги, легкие ионы налипают на капли влаги, снижая их общую подвижность. Растет концентрация тяжелых ионов, уменьшается их подвижность, уменьшается и ток короны. Количество подаваемой влаги определяется током короны.

Применительно к предлагаемому способу изучалось изменение тока короны от температуры и влажности среды, в которой создавался коронный разряд. Для системы электродов, провод коаксиально в цилиндре, снимались характеристики тока короны от температуры воздуха (фиг. 1). Полученные характеристики позволили установить процессы, происходящие не только в чехле короны, но и за его пределами. В термостате нагревался коронирующий электрод путем пропускания по нему тока накала, при постоянстве температуры и влажности воздуха, и нагревался воздух без нагрева коронирующего электрода при постоянстве влажности воздуха. При этом было установлено возрастание тока короны в 2, 10, 20 и более раза по сравнению с естественным разрядом (без нагрева электрода и воздуха).

На фиг. 1 график 1 соответствует напряженности поля 1,2 кВ/см, а график 8 соответствует 4 кВ/см, графики 2 7 имеют промежуточные значения и оценивают общий характер процессов и явлений. Зона 1 является областью насыщения тока короны, т. е. увеличение напряженности поля не ведет к росту тока как причины снижения концентрации ионов. Рост тока возможен при меньших значениях напряженности поля за счет роста генерации электронов (графики 1 5). В зоне А происходит рост концентрации и подвижности ионов. До зоны В идет уменьшение концентрации ионов и увеличение их подвижности. При температуре 100^oC подвижность ионов максимальная и составляет 2,1 1,8 см²/Всек, за зоной С концентрация ионов уменьшается, а электронов увеличивается. Впрыскивание воды и пара в зоне 1 дает резкое увеличение тока короны. При этом общую концентрацию ионов атмосферного воздуха дополняют ионы воды. Характер роста тока аналогичен режиму до зоны А, а характеристика тока короны резко поднимается вверх и направлена параллельно характеристикам 1 5 от зоны 1 (на графике не показано).

Электрофильтрации подвергалась пыль (огарок) после окислительного (сульфатизирующего) обжига пиритно-кобальтового концентрата при температуре пыле-газовой среды 250 300^oC. При этом сернистый газ отсутствовал. Пар подавался в рабочую зону электрофильтра со стороны коронирующих электродов по ходу поступления пыли. Объем подаваемой влаги влиял на степень взаимодействия с сульфатами цветных металлов и кислотную точку росы. С целью уменьшения влияния воздушного потока, как продольного, так и поперечного, электрофильтр представлял собой камеру, содержащую проволочные коронирующие электроды и сетчатый осадительный электрод при верхней подаче в камеру осаждаемой пыли. Степень извлечения пыли в предлагаемом способе составила 95% по сравнению с 66% в известном способе.

Предлагаемый способ повышает эффективность зарядки пылегазового потока за счет увеличения концентрации и подвижности ионов, а следовательно, и эффективность его очистки. Способ обеспечивает стабилизацию работы электрофильтров по току короны и уменьшает условия для обратного коронного разряда со значительным запасом электрической прочности межэлектродного промежутка. Исключает ложное срабатывание защиты при росте тока нагрузки, обеспечивая повышение технологической эффективности и уменьшение времени простоя электрофильтров.