इलेक्ट्रिक गैस सफाई - इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स के संचालन का भौतिक आधार

यदि आप एक मजबूत विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के क्षेत्र से धूल भरी गैस पास करते हैं, तो सैद्धांतिक रूप से धूल के कण एक विद्युत आवेश प्राप्त करें और विद्युत क्षेत्र के बल की रेखाओं के साथ इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हुए, उन पर जमाव के साथ गति करना शुरू कर देगा।

हालांकि, एक समान विद्युत क्षेत्र की शर्तों के तहत, द्रव्यमान आयनों की पीढ़ी के साथ प्रभाव आयनीकरण प्राप्त करना संभव नहीं होगा, क्योंकि इस मामले में इलेक्ट्रोड के बीच की खाई का विनाश निश्चित रूप से होगा।

लेकिन अगर विद्युत क्षेत्र विषम है, तो प्रभाव आयनीकरण से अंतराल का टूटना नहीं होगा। यह प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, आवेदन करके खोखले बेलनाकार संधारित्र, केंद्रीय इलेक्ट्रोड के पास, जिस पर विद्युत क्षेत्र का तनाव E बाहरी बेलनाकार इलेक्ट्रोड की तुलना में बहुत अधिक होगा।

केंद्रीय इलेक्ट्रोड के पास, विद्युत क्षेत्र की ताकत अधिकतम होगी, जबकि बाहरी इलेक्ट्रोड से दूर जाने पर, ताकत ई पहले जल्दी और महत्वपूर्ण रूप से घट जाएगी, और फिर घटती रहेगी, लेकिन धीरे-धीरे।

इलेक्ट्रोड पर लागू वोल्टेज को बढ़ाकर, हम पहले एक निरंतर संतृप्ति वर्तमान प्राप्त करते हैं, और वोल्टेज को और बढ़ाकर, हम केंद्रीय इलेक्ट्रोड पर विद्युत क्षेत्र की ताकत में एक महत्वपूर्ण मूल्य और झटके की शुरुआत में वृद्धि का निरीक्षण करने में सक्षम होंगे। इसके पास आयनीकरण।

जैसे ही वोल्टेज को और बढ़ाया जाता है, प्रभाव आयनीकरण सिलेंडर में तेजी से बड़े क्षेत्र में फैल जाएगा और इलेक्ट्रोड के बीच की खाई में करंट बढ़ जाएगा।

नतीजतन, एक कोरोना निर्वहन होगा, इसलिए धूल के कणों को चार्ज करने के लिए आयन पीढ़ी पर्याप्त होगी, हालांकि अंतर को अंतिम रूप से तोड़ना कभी नहीं होगा।

एक गैस में धूल के कणों को चार्ज करने के लिए एक कोरोना डिस्चार्ज प्राप्त करने के लिए, न केवल एक बेलनाकार संधारित्र उपयुक्त होता है, बल्कि इलेक्ट्रोड का एक अलग विन्यास भी होता है जो उनके बीच एक अमानवीय विद्युत क्षेत्र प्रदान कर सकता है।

उदाहरण के लिए, व्यापक इलेक्ट्रोफिल्टर, जिसमें समानांतर प्लेटों के बीच लगे डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड की एक श्रृंखला का उपयोग करके एक अमानवीय विद्युत क्षेत्र का उत्पादन किया जाता है।

क्रिटिकल स्ट्रेस और क्रिटिकल स्ट्रेस का निर्धारण जिस पर कोरोना होता है, संबंधित विश्लेषणात्मक निर्भरता के कारण किया जाता है।

एक विषम विद्युत क्षेत्र में, इलेक्ट्रोड के बीच विषमता की विभिन्न डिग्री वाले दो क्षेत्र बनते हैं। कोरोना क्षेत्र पतले इलेक्ट्रोड के पास विपरीत-साइन आयनों और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की पीढ़ी को बढ़ावा देता है।

नि: शुल्क इलेक्ट्रॉन, नकारात्मक आयनों के साथ, सकारात्मक बाहरी इलेक्ट्रोड की ओर भागते हैं, जहाँ वे इसे अपना ऋणात्मक आवेश देते हैं।

यहां कोरोना को एक महत्वपूर्ण मात्रा से अलग किया जाता है, और इलेक्ट्रोड के बीच का मुख्य स्थान मुक्त इलेक्ट्रॉनों और नकारात्मक रूप से आवेशित आयनों से भरा होता है।

ट्यूबलर इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स में, धूल हटाने वाली गैस को 20 से 30 सेमी व्यास वाली वर्टिकल ट्यूबों से गुजारा जाता है, जिसमें 2-4 मिमी इलेक्ट्रोड ट्यूबों के केंद्रीय अक्षों के साथ फैले होते हैं। ट्यूब एक एकत्रित इलेक्ट्रोड है, क्योंकि फंसी हुई धूल इसकी आंतरिक सतह पर बैठ जाती है।

एक प्लेट प्रेसिपिटेटर में प्लेटों के बीच केंद्रित डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड की एक पंक्ति होती है, और धूल प्लेटों पर बैठ जाती है। जब धूल भरी गैस ऐसे प्रेसिपिटेटर से गुजरती है, तो आयन धूल के कणों पर अवशोषित हो जाते हैं और इस प्रकार कण जल्दी चार्ज हो जाते हैं। चार्ज करने के दौरान, धूल के कण त्वरित हो जाते हैं क्योंकि वे एकत्रित इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हैं।

बाहरी क्षेत्र में धूल की गति के वेग के निर्धारक कोरोना डिस्चार्ज कण आवेश और वायुगतिकीय पवन बल के साथ विद्युत क्षेत्र की परस्पर क्रिया है।

वह बल जिसके कारण धूल के कण एकत्रित इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हैं- इलेक्ट्रोड के विद्युत क्षेत्र के साथ कणों के आवेश की परस्पर क्रिया का कूलम्ब बल… जैसे-जैसे कण एकत्रित इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ता है, सक्रिय कूलम्ब बल को हेड ड्रैग बल द्वारा संतुलित किया जाता है। एकत्रित इलेक्ट्रोड के लिए एक कण के बहाव वेग की गणना इन दो बलों को बराबर करके की जा सकती है।

इलेक्ट्रोड पर कण जमाव की गुणवत्ता ऐसे कारकों से प्रभावित होती है जैसे: कण आकार, उनकी गति, चालकता, आर्द्रता, तापमान, इलेक्ट्रोड सतह की गुणवत्ता आदि।लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात धूल का विद्युत प्रतिरोध है। सबसे बड़ा प्रतिरोध धूल समूहों में बांटा गया है:

104 ओम * सेमी से कम विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध वाली धूल

जब ऐसा कण एक धनात्मक आवेशित संग्राहक इलेक्ट्रोड के संपर्क में आता है, तो यह तुरंत अपना ऋणात्मक आवेश खो देता है, और तुरंत इलेक्ट्रोड पर एक धनात्मक आवेश प्राप्त कर लेता है। इस मामले में, कण को ​​​​तुरंत आसानी से इलेक्ट्रोड से दूर किया जा सकता है, और सफाई दक्षता कम हो जाएगी।

104 से 1010 ओम * सेमी के विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध के साथ धूल।

ऐसी धूल इलेक्ट्रोड पर अच्छी तरह से बैठ जाती है, आसानी से पाइप से बाहर निकल जाती है, फिल्टर बहुत कुशलता से काम करता है।

1010 ओम * सेमी से अधिक विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध वाली धूल।

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर द्वारा धूल आसानी से नहीं पकड़ी जाती है। अवक्षेपित कणों को बहुत धीरे-धीरे बाहर निकाला जाता है, इलेक्ट्रोड पर नकारात्मक रूप से आवेशित कणों की परत मोटी हो जाती है। आवेशित परत नए आने वाले कणों के निक्षेपण को रोकती है। सफाई की क्षमता घट जाती है।

उच्चतम विद्युत प्रतिरोध के साथ धूल - मैग्नेसाइट, जिप्सम, सीसा, जस्ता, आदि के ऑक्साइड। तापमान जितना अधिक होता है, उतनी ही तीव्रता से धूल प्रतिरोध पहले (नमी के वाष्पीकरण के कारण) बढ़ता है, और फिर प्रतिरोध कम हो जाता है। गैस को नम करके और उसमें कुछ अभिकर्मक (या कालिख, कोक के कण) मिला कर, आप धूल के प्रतिरोध को कम कर सकते हैं।

फिल्टर में प्रवेश करते हुए, कुछ धूल को गैस द्वारा उठाया जा सकता है और फिर से दूर ले जाया जा सकता है, यह गैस के वेग और एकत्रित इलेक्ट्रोड के व्यास पर निर्भर करता है। पहले से ही फंसी हुई धूल को तुरंत पानी से धोकर द्वितीयक प्रवेश को कम किया जा सकता है।

फ़िल्टर की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता कुछ तकनीकी कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है।जितना अधिक तापमान, उतना अधिक कोरोना करंट; हालाँकि, ब्रेकडाउन वोल्टेज में कमी के कारण फ़िल्टर का स्थिर ऑपरेटिंग वोल्टेज कम हो जाता है। उच्च आर्द्रता का अर्थ है कम कोरोना करंट। उच्च गैस वेग का अर्थ है निम्न धारा।

गैस जितनी साफ होगी - कोरोना करंट जितना अधिक होगा, गैस उतनी ही धूल भरी होगी - कोरोना करंट कम होगा। लब्बोलुआब यह है कि आयन धूल की तुलना में 1000 गुना अधिक तेजी से चलते हैं, इसलिए जब कणों को चार्ज किया जाता है, तो कोरोना करंट कम हो जाता है और फिल्टर में जितनी अधिक धूल होती है, कोरोना करंट उतना ही कम होता है।

अत्यधिक धूल भरी स्थितियों (Z1 25 से 35 g / m23) के लिए कोरोना करंट लगभग शून्य हो सकता है और फ़िल्टर काम करना बंद कर देगा। इसे क्राउन लॉकिंग कहा जाता है।

धूल के कणों को पर्याप्त चार्ज प्रदान करने के लिए आयनों की कमी के कारण एक बंद कोरोना का परिणाम होता है। हालांकि क्राउन विरले ही पूरी तरह से लॉक होता है, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर धूल भरे वातावरण में अच्छा प्रदर्शन नहीं करता है।

धातु विज्ञान में, प्लेट इलेक्ट्रोफिल्टर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जो उच्च दक्षता की विशेषता है, कम ऊर्जा खपत के साथ 99.9% तक धूल को हटाता है।

इलेक्ट्रोफिल्टर की गणना करते समय, इसके प्रदर्शन, संचालन की दक्षता, कोरोना बनाने के लिए ऊर्जा खपत, साथ ही इलेक्ट्रोड के वर्तमान की गणना की जाती है। फ़िल्टर का प्रदर्शन उसके सक्रिय खंड के क्षेत्र द्वारा पाया जाता है:

इलेक्ट्रोफिल्टर के सक्रिय खंड के क्षेत्र को जानने के बाद, विशेष तालिकाओं का उपयोग करके एक उपयुक्त फ़िल्टर डिज़ाइन का चयन किया जाता है। फ़िल्टर दक्षता खोजने के लिए, सूत्र का उपयोग करें:

यदि धूल के कणों का आकार गैस के अणुओं के औसत मुक्त पथ (लगभग 10-7 मी) के अनुरूप है, तो उनके विचलन की गति सूत्र द्वारा पाई जा सकती है:

बड़े एरोसोल कणों का बहाव वेग सूत्र द्वारा पाया जाता है:

प्रत्येक धूल अंश के लिए फ़िल्टर की दक्षता अलग-अलग उत्पादित की जाती है, जिसके बाद इलेक्ट्रोस्टैटिक अवक्षेपक की समग्र दक्षता स्थापित की जाती है:

फिल्टर में विद्युत क्षेत्र की परिचालन तीव्रता इसके निर्माण, इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी, कोरोना इलेक्ट्रोड की त्रिज्या और आयनों की गतिशीलता पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रोफिल्टर के लिए सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज 15 * 104 से 30 * 104 V / m है।

घर्षण नुकसान की आमतौर पर गणना नहीं की जाती है, लेकिन केवल 200 पा माना जाता है। कोरोना बनाने के लिए ऊर्जा की खपत सूत्र द्वारा पाई जाती है:

धातुकर्म धूल एकत्र करते समय वर्तमान निम्नानुसार स्थापित किया गया है:

इलेक्ट्रोफिल्टर की इंटरइलेक्ट्रोड दूरी इसके निर्माण पर निर्भर करती है। धूल संग्रह की आवश्यक डिग्री के आधार पर एकत्रित इलेक्ट्रोड की लंबाई का चयन किया जाता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स का उपयोग आमतौर पर स्वच्छ डाइलेक्ट्रिक्स और स्वच्छ कंडक्टरों से धूल को पकड़ने के लिए नहीं किया जाता है। समस्या यह है कि अत्यधिक प्रवाहकीय कणों को आसानी से चार्ज किया जाता है, लेकिन उन्हें एकत्रित इलेक्ट्रोड पर भी जल्दी से निकाल दिया जाता है और इसलिए उन्हें गैस की धारा से तुरंत हटा दिया जाता है।

डाइलेक्ट्रिक कण एकत्रित इलेक्ट्रोड पर बस जाते हैं, इसके चार्ज को कम करते हैं और रिवर्स कोरोना के गठन की ओर ले जाते हैं, जो फिल्टर को ठीक से काम करने से रोकता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर के लिए सामान्य ऑपरेटिंग धूल सामग्री 60 ग्राम / एम 23 से कम है, और अधिकतम तापमान जिस पर इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर का उपयोग किया जाता है वह +400 डिग्री सेल्सियस है।

इस विषय पर भी देखें:

इलेक्ट्रोस्टैटिक फिल्टर - उपकरण, संचालन का सिद्धांत, आवेदन के क्षेत्र