Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Разработка технологии переменного тока и электрического оборудования способствовала появлению новых источников постоянного тока высокого напряжения, сочетающих в себе трансформаторы и синхронные механические или ртутные выпрямители. Лодж запатентовал последний для целей электростатического осаждения в 1903 г. В то же время Коттрелл, проводя эксперименты с использованием механического выпрямителя, обнаружил, что разряд из индукционной катушки является недостаточным для коронного разряда из более, чем одного или двух остриев в искровой камере. Коттрелл также обнаружил, что провод с хлопчатобумажной изоляцией поддерживает длительное свечение, что указывает на образование короны, на всей своей поверхности и разработал «ворсистый» коронирующий электрод, представляющий собой проводник с изоляцией из непроводящего волокнистого материала (рис. Х-2).
Сочетание трансформатора переменного тока, механического выпрямителя и «ворсистого» электрода привело к успешному созданию электрофильтра, способного в лабораторных условиях удалять туман серной кислоты в количестве несколько кубических метров в час [181, 183]. Коттрелл и его коллеги, в особенности У. А. Шмидт, который был автором многих из более поздних усовершенствований, применили электрофильтр в промышленных условиях: сначала на пороховом заводе в Пайноле (рядом с г. Беркли), а затем в г. Селби на плавильном заводе, где остро стояла проблема борьбы с загрязнением воздуха.
В Селби с помощью электрофильтра очищались газы, выходящие из аффинажных котлов по извлечению благородных металлов, при этом улавливались ®.1'5 л/с серной кислоты из 140 м3 газа. Другой особенностью установки Кот-
28*
435
Yyі *іЛ Л \ t-T\ WV г
Ld
т Газ на WWMhX
Рис. Х-1. Аппарат для электростатического осаждения [А. О. Уолкер. Пат. США
№ 342, 548 (1886) [990].
Рис. Х-2. Конструкция электрода с четким обозначением потока продувочного газа для предупреждения коротких замыканий [Пат. США № 895, 729 (1908)]
[930]:
1 — высоковольтный трансформатор; 2 — механический выпрямитель; 3 — проходной изолятор; 4 — спираль для подогрева проходного изолятора; 5 — ворсистый коронирующий электрод.
трелла, показанной на рис. Х-2, является наличие системы подогрева и вентиляции, предусмотренной для поддержания высоковольтной изоляции в сухом состоянии. Коттрелл использовал отрицательную корону, так как она проводила больший ток нежели положительная корона.
Следующая установка была смонтирована на свинцовоплавильном заводе в Балаклала, где обрабатывались 425 000 м3/ч газов, содержащих пары свинца и цинка. Как установил Лодж и др., это было трудной задачей. Однако, новейшие методы выработки постоянного тока высокого напряжения позволили установке работать с к. п. д. от 80 до 90%. Многие детали, которые можно встре-.| тить в конструкциях современных электрофильтров, были разработан» У. А. Шмидтом, когда он установил электрофильтр на заводе компании по npo-J изводству портланд-цемента в г. Риверсайд (Южная Калифорния) в 1912 [734]. Эта установка пропускала 1 700 000 м3/ч при 400—600 °С. В ней впервые, были использованы тонкопроволочные коронирующие электроды, работающие под напряжением 45 кВ, а установка все еще продолжала работать в течение, последующих 45 лет.
Разработка электрофильтров велась в основном эмпирически, и более IOOO патентов защищают конструкцию электрофильтра со всех сторон. Теория электростатического осаждения значительно отстала от его практического применения. Так, теоретическое выражение к. п. д. улавливания при отсутствии турбулентности было выведено Дойчем в 1922 г. [222]. Видоизмененная теория была выдвинута Уиллиамсом и Джексоном [945] с учетом турбулентного перемешивания со скоростью, контролируемой турбулентностью течения газа (1962 г.); аналогичные исследования проводились Инушкиным и Авербухом (1962— 1963 гг.) [388, 989], Куперманом (1960—1666 гг.) [172—'174] и Робинсоном (1967 г.) [692], которые развивали теорию в этом направлении.
436
Уравнения, описывающие бомбардировочные и диффузионные процессы зарядки частиц, были предложены Потенье и Моро—Ано в 1932 г., по первому процессу и Арендтом и Колманном (192Б| г.) и Уайтом (1951 г.) по второму процессу.
До сих пор не предпринимались попытки детально моделировать процесс осаждения частиц в присутствии других частиц. Однако обширные исследования электростатического осаждения, опубликованные за последние 15 лет, позволяют производить расчеты основных процессов и согласовать их с характеристиками, полученными в результате экспериментов. Поэтому в некоторых случаях становится возможным либо проектировать агрегаты, исходя из известных принципов, либо экстраполировать редкие экспериментальные данные для более мощных установок.
В данной главе подробно рассмотрены основные процессы, происходящие в электрофильтрах (образование короны или ионизированной зоны вокруг провода высокого напряжения, который может быть заряжен либо положительно, либо отрицательно; зарядка и движение частиц; осаждение и разряд частиц и возможность повторного увеличения частиц), что сопровождается подробным описанием некоторых конструктивных особенностей современных электрофильтров.
