До сих пір ми розглядали роботу чистого електрофільтру без урахування впливу пилу на що протікають в ньому процеси. Тим часом фізико-хімічні властивості аерозолю і особливо шару пилу, що сів на електродах, відчутно впливають на роботу електрофільтру.
Всі частинки пилу або туману, що входять в електрофільтр, рухаються разом з газовим потоком, захоплюються в безладний рух електричним вітром і, заряджаючись, отримують під впливом поля спрямований рух до осаджувальних електродів. Мізерна кількість пилу або туману, що потрапило в область корони, частково осідає на коронирующим електроді. Підійшовши до осадительному електроду, частинки віддають йому свої заряди.
Якщо тверда частинка добре проводить струм і контактний опір (т. Е. Опір проходженню струму в місці контакту частинок з електродом і між собою) невелика, то заряд частинки віддається нею електроду миттєво. Частка отримує заряд електрода, може відштовхнутися від нього і повернутися назад в газовий потік. Потім в результаті наявності іонів частка знову отримує заряд, знову підходить до осадительному електроду, перезаряджається, повертається в газовий потік і може бути віднесена з електрофільтру. Якщо частка рідка і добре змочує осадітельного електрод, то вона може прилипнути і не потрапить назад в газовий потік.
Розглянемо інший граничний випадок. При підході до осадительному електроду повністю непроводящей пилу картина буде зовсім інший, в цьому випадку заряди щодо міцно утримуються в тих точках поверхні електрода або шару пилу, на яких вони осіли. Нові іони і заряджені частинки, які осідають на перший шар, ще більше ущільнюють його, підтискаючи до осадительному електроду. У міру збільшення товщини шару в ньому накопичуються великі негативні заряди, які відштовхують знову відповідні частки, заряджені також негативно. Інакше кажучи, заряджений шар пилу, що осів на електродах, протидіє основному полю. В результаті, якщо пил абсолютно непроводяща, то подальше осадження її припиниться.
Обидва наведених випадку є крайніми. Насправді не існує такого пилу, у якій контактний опір дорівнювало б нулю; ще важче уявити собі повністю непровідну пил. Тому практично очищення зводиться нанівець, але іноді різко погіршується.
Боротися з шкідливим впливом зарядженого шару пилу на осадітельного електроді можна, змінюючи провідність шару і відповідно швидкість віддачі заряду.
Вплив непровідного шару пилу, що осів на поверхні осадітельного електрода, на вольтамперних характеристику електрофільтру різна і залежить від щільності та структури шару. На поверхні шару пилу, зверненої до коронирующим електроду, потенціал тим вище, чим товще шар і чим менше провідність пилу. При добре провідного пилу потенціал по відношенню до поверхні осадітельного електрода дорівнює нулю. Щільні, непровідні шари зрушують вольтамперних характеристику вниз, т. Е. При одному і тому ж напрузі величина струму зменшується при наявності такого шару.
У реальному електрофільтрі переважна більшість пилу часто надає інший вплив, зрушуючи вольтамперних характеристику вгору, т. Е. При одному і тому ж напрузі величина струму стає вище при запилених електродах. Пояснюється це тим, що шар непроводящей пилу на осадітельного електроді викликає поява так званої «зворотної корони». Так як шар пилу завжди порист і діелектрична постійна пилу значно вище діелектричної постійної газу в порах, то в них згущуються силові лінії (рис. 14), напруженість поля стає більше критичної і газ в порах починає короніровать. Така корона вже позитивна, і з неї в обсяг електрофільтру викидаються в великій кількості позитивні іони, які рухаються назустріч негативно заряджених частинок пилу і газовим іонів і, нейтралізуючи їх, погіршують уловлювання. Одночасно зростає величина струму і внаслідок того, що коронне напруга позитивної корони значно нижче, ніж негативною, знижується Пробійна напруга. Це явище різко погіршує ефективність уловлювання.
Таким чином, збільшення струму не завжди веде до поліпшення очищення і треба ретельно враховувати, внаслідок чого збільшувалася величина струму: в результаті чи підвищення прикладеної різниці потенціалів, зміни температури або вологості газів або появи зворотної корони.
Все пилу можуть бути розділені на три групи;
I - з опором шару пилу до 10в3 або 10в4 му * см;
II - з опором, що лежить між 10в3 або 10в4 і до 10в10 му * см;
III - з опором вище 10в10 му * див.
Пилу першої групи взагалі не можуть бути схоплені в сухих електрофільтрах без вжиття заходів, що знижують провідність, або уловлюються з працею; пилу другої групи добре уловлюються; пилу третьої групи погано уловлюються, але часто уловлювання може бути покращено штучним збільшенням провідності шару.
Найпростіше впливати на провідність шару, змінюючи його вологість. Навіть невелике підвищення вологості пилу в ряді випадків різко збільшує провідність шару. Порівняно простий метод зволоження пилу заснований на властивостях заряджених частинок адсорбувати та своїй поверхні молекули парів водяної пари при температурі таза, що трохи перевищує температуру точки роси (т. Е. Ту температуру газу, при якій починають конденсуватися містяться в ньому пари води). Тому в гарячому газі до його надходження в електрофільтр вода дрібно розпилюється форсунками під великим тиском. Температура газу знижується і його вологість збільшується. Зволоження, зазвичай проводиться в спеціальних зволожуючих вежах. Зрозуміло, що температура газу в електрофільтрі і в усьому подальшому газовому тракті не повинна бути знижена нижче точки роси, щоб уникнути залипання електродів і стінок газоходів брудом, що унеможливить подальше уловлювання і викличе корозію апаратури.
При зволоженні газів, з яких уловлюється добре проводить вугільний пил (після млинів і сушарок вугілля), контактний опір частинок, навпаки, збільшується і уловлювання поліпшується. Отже, в залежності від провідності шару пилу характер впливу вологості буде різний.
Якщо в газі міститься сірчаний ангідрид, як при окислювальному випалюванні сульфідних руд і концентратів, то провідність шару пилу збільшується за рахунок адсорбції SO3. При цьому немає потреби вводити воду. Однак якщо в газі є багато окислів металів (у вигляді пилу), які можуть реагувати з SO3, то кількість його буває недостатнім для повідомлення пилу належної провідності.
На рис. 15 показана залежність питомої опору шару пилу шахтної печі Чімкентского свинцевого заводу від температури при вологості газу 5% по роботі Плотинського в Гинцветмет (крива 2) і по роботах Спрулл і Накада (крива 1). При зміні вологості криві також зрушаться.
На рис. 16 наведені залежності питомого опору шари пилу від вологості газу та пробивної напруги від питомої опору шару пилу і вологості газу для пилу Чімкентского заводу при різних товщинах шарів.
Частина пилу, що потрапила в область корони, осідає на коронирующего проводу. Хоча цього пилу трохи, але оскільки і поверхню дроти невелика, на ньому можуть утворитися значні відкладення ( «ковбаси»), Якщо пил володіє малим електричним опором, то її осадження еквівалентно збільшенню радіуса коронирующего дроти. При цьому підвищується початкова напруга, при якому настає коронування Uк і відповідно падає швидкість руху частинок [рівняння (15 і 16)]. Підвищити прикладену різницю потенціалів, щоб досягти Uк, не завжди можливо, так як зазвичай, працюючи і при чистих коронирующих електродах, значення U підтримують досить близьким до пробійної величиною.
Якщо пил має більший електричний опір, то провід покривається ізолюючим шаром, і коронування припиняється.
Таким чином, при експлуатації електрофільтру необхідно ретельно стежити за чистотою електродів, а при конструюванні - передбачати можливість їх легкого очищення.
Слід зазначити, що механізм утримання пилу на електроді ще недостатньо вивчений. Крім зазначених вище причин, впливають форма часток пилу і особливо її розміри, а також стан поверхні. Чим дисперсні пил, тим сильніше вона прилипає до електродів і тим важче її видалити з них.
Порівнюючи сили зчеплення частинок під впливом заряду
Поряд з цим, частинки вуглецю, наприклад, з розмірами, що перевищують 80 мк, також не можуть втриматися на осадітельного електроді. Тому при одному і тому ж змісті вуглецю ступінь уловлювання пилу буде висока, якщо вуглець сильно дисперсії, і мала, якщо його частинки відносно великі.
У всіх випадках уловлювання пилу в сухих електрофільтрах необхідно звертати серйозну увагу на підтримку максимальної чистоти електродів, що є важким завданням. Для цього безперервно або періодично електроди механічно обтрушуються від осілого пилу. Останнім часом з успіхом почали застосовувати електровібраціонний і електроударного методи отряхивания.
У тих випадках, коли збільшенням вологості газу не можна домогтися підвищення провідності і поліпшення уловлювання, необхідно встановлювати мокрі електрофільтри або застосувати інші методи уловлювання - рукавні фільтри, швидкісні турбулентні пиловловлювачі і т. П.
У мокрих електрофільтрах газ до надходження в електричне поле проходить через безнасадочних або насаджені промивні башти, які часто об'єднуються з електрофільтрами в один агрегат. При цьому температура газу в них доводиться до температури мокрого термометра або нижче в результаті циркуляції зрошувальної рідини при необхідності зниження вмісту вологи газу орошающая рідина охолоджується в холодильниках або градирнях.
У мокрих електрофільтрах шар осілого пилу вологий і провідність його висока.
При цьому електроди очищають безперервно або періодично промиваючи їх. При безперервної промивки осадітельного електрода пил сідає ка водну плівку, і шкідливий вплив шару пилу ліквідується повністю. При достатніх розмірах мокрих електрофільтрів можна досягти дуже високої кінцевої чистоти газу.
При уловлюванні пилу, що має опір менше 10в4 му * див, доцільно застосовувати сухі електрофільтри з кишеньковими осадітельного електродами, ці електроди виготовляються з двох паралельних пластин з проміжком 20-30 мм. У пластинах є відштамповані кишені - прорізи. Пил, яка віддала заряд, котиться по електроду і, утримувана кишенею, потрапляє у внутрішню порожнину, звідки звалюється в відвідної жолоб, минаючи газовий потік. Однак при липких пилях в цьому випадку збільшується небезпека появи зворотної корони з країв відштампованих кишень, зниження пробійної напруги і відповідно погіршення уловлювання.
Останнім часом для плохопроводящіх пилу за кордоном стали застосовуватися жолоби осаджувальні електроди (рис. 17). Їх дія полягає в тому, що негативно заряджена пил осідає па краю жолоба, утворюючи негативно заряджений стовпчик. При струшуванні електрода стовпчик пилу звалюється в похилий жолоб позитивно зарядженого електрода і зісковзує в бункер.
У літературі описаний промислово-експериментальний електрофільтр, у якого трубчасті електроди періодично очищаються від пилу продувкою брудним газом при великій швидкості (
