La méthode de purification électrique des gaz des particules en suspension est basée sur le phénomène d'ionisation des molécules de gaz par une charge électrique dans un champ électrique. Les gaz, en tant que diélectriques, ne conduisent pas l'électricité. Cependant, dans certaines conditions, une conductivité électrique des gaz est observée. C'est parce que les atomes ou les molécules du gaz se chargent électriquement. Une petite quantité de particules chargées est toujours présente dans un gaz. Leur apparition est associée à l'exposition aux rayons ultraviolets et cosmiques, aux gaz radioactifs, aux températures élevées, etc. Si un tel gaz, contenant une certaine quantité de porteurs de charge, est placé entre des électrodes connectées à une source de courant haute tension, alors les ions et les électrons seront commencent à se déplacer dans le gaz le long des lignes de champ. La direction du mouvement de chaque porteur de charge sera déterminée par l’ampleur de la charge et la vitesse de déplacement sera déterminée par la force du champ électrique. À une intensité de champ suffisamment élevée (par exemple, environ 16 kV/cm pour l'air à pression atmosphérique et température ambiante), le porteur de charge en mouvement acquiert une vitesse si élevée que, entrant en collision sur son chemin avec une molécule de gaz neutre, il est capable de en éliminant un ou plusieurs électrons externes, transformant la molécule en un ion positif et un électron libre. Les ions nouvellement formés commencent également à se déplacer sous l’influence du champ, produisant une ionisation supplémentaire du gaz. Cette ionisation est appelée ionisation par impact. Numéro o

Riz. 12.Principaux systèmes d'électrodes des précipitateurs électrostatiques :

a – précipitateur électrique ;

b – précipitateur électrostatique à plaques ; +U, -U – tension appliquée aux électrodes ; R – rayon de l'électrode tubulaire ; H – distance entre le fil et l’électrode plaque ; d – distance entre les fils ; r – rayon du fil

Le nombre d'ions et d'électrons produits dans ce cas augmente comme une avalanche et, avec un renforcement supplémentaire du champ, ils remplissent tout l'espace entre les électrodes, créant ainsi les conditions d'une décharge électrique.

Les décharges d'étincelles, d'arc et de couronne sont les plus courantes et les plus importantes pour la purification des gaz électriques. Les deux premiers types de décharges peuvent se produire dans un champ électrique uniforme ou non uniforme, interférant avec le fonctionnement du précipitateur électrostatique. La décharge corona ne peut se produire que dans un champ électrique non uniforme et avec une certaine forme et emplacement des électrodes. La décharge corona est utilisée pour le nettoyage électrique.

Deux types d'électrodes sont utilisés dans les précipitateurs électrostatiques :

a) électrodes d'un précipitateur électrostatique tubulaire (fil dans un tuyau cylindrique, Fig. 12 UN);×

b) électrodes d'un précipitateur électrostatique à plaques (une série de fils entre les plaques, Fig. 12 b).

La densité des lignes de champ, et donc la tension. L'intensité du champ est beaucoup plus grande au niveau du fil qu'au niveau de la plaque ou de la paroi du tuyau. En raison de l'inhomogénéité du champ indiquée, une ionisation par impact, puis une décharge électrique, peuvent se produire à la surface du fil lorsque l'intensité du champ dans cette zone est suffisamment élevée, mais ne s'étend pas à l'autre électrode. À mesure que vous vous éloignez du fil, l’intensité du champ diminue et la vitesse de déplacement des électrons dans le gaz devient insuffisante pour soutenir le processus de formation de nouveaux ions, semblable à une avalanche. Une décharge électrique de nature aussi incomplète est appelée décharge corona. en conséquence, de nouveaux ions se forment, dont la manifestation externe est une lueur bleu-violet autour du fil, un léger crépitement et une odeur d'oxydes d'azote et d'ozone. La décharge corona, selon le signe de la charge sur le fil, peut être positive ou négative. Extérieurement, ils diffèrent les uns des autres par la nature de la lueur. Il a été établi que lorsqu'une polarité négative du courant continu est appliquée à l'électrode corona, il est possible d'obtenir une collecte de poussière jusqu'à 99 %, et avec une polarité positive - seulement jusqu'à 70 %.

Avec une polarité négative, il est possible de maintenir la tension plus élevée jusqu'à ce que l'étincelle se produise qu'avec une polarité positive. Cela permet un plus grand diamètre de couronne et une intensité de champ plus élevée, et donc un meilleur chargement et dépôt des particules de poussière.

L'électrode autour de laquelle se produit une décharge corona est appelée couronnement électrode, deuxième électrode – électrode collectrice.

L’intensité du champ auquel se produit la couronne est appelée tension critique. Une source CC haute tension est utilisée. Un courant électrique circule à travers l’espace séparant les électrodes, appelé courant corona. La tension peut être augmentée jusqu'à une valeur à laquelle la résistance électrique de l'espace gazeux entre les électrodes sera brisée par une décharge électrique par étincelle ou par arc, c'est-à-dire jusqu'à ce qu'une « rupture » de l'espace interélectrode se produise.

L'installation des précipitateurs électriques se compose de deux parties : le précipitateur électrique lui-même ou la chambre de précipitation à travers laquelle passe le gaz à purifier, et un équipement haute tension conçu pour alimenter le précipitateur électrostatique avec un courant haute tension redressé.

Le bloc d'alimentation se compose d'un régulateur de tension, d'un transformateur haute tension qui convertit le courant alternatif avec une tension de 220 à 380 V en un courant de tension allant jusqu'à 10 000 kV et d'un redresseur mécanique haute tension qui convertit le courant alternatif en courant redressé. actuel. Ce dernier est fourni aux électrodes du précipitateur électrostatique à l'aide d'un câble haute tension.

Des électrodes de précipitation et corona sont installées dans la partie précipitation du précipitateur électrostatique. Les électrodes de précipitation peuvent être en forme de plaque (en acier ondulé avec des poches estampées, des plaques de carbone, etc.) ou tubulaires (constituées de tuyaux ronds ou hexagonaux). Les électrodes corona sont constituées de fil profilé rond.

Les électrodes collectrices sont connectées au contact positif du redresseur mécanique et mises à la terre ; Les électrodes corona sont isolées de la terre et connectées à la borne négative du redresseur mécanique. Lorsque le gaz purifié contenant des particules solides ou liquides en suspension traverse l'espace interélectrodes du précipitateur électrostatique, les particules sont chargées d'ions qui, sous l'influence d'un champ électrique, se déplacent vers les électrodes et s'y déposent. La majeure partie des particules en suspension se dépose sur les électrodes collectrices. Dans ce cas, les particules liquides en suspension s'écoulent des électrodes, les particules de poussière sont éliminées en secouant ou en tapotant les électrodes. Les particules collectées sont collectées dans une trémie installée sous le précipitateur électrostatique, d'où elles sont évacuées. En fonction des particules capturées, on distingue les précipitateurs électrostatiques secs et humides.

Riz. 13. Corps (UN ) et dispositif de distribution de gaz (b) précipitateur électrostatique à plaque horizontale :

a) 1 – préchambre ; 2 – chambre pour placer les électrodes ; 3 et 4 – trémies de la préchambre et précipitateur électrique ;5 – boîte isolante ; 6 – col de la trappe de service ; b) 1 – pharesle bruit de la chambre du fort ; 2 et 3 – grilles de distribution de gaz avant et arrière ; 4 – feuilles latérales de coupe au gaz ; 5 – feuilles de protection ; 6 – texture du bunker ; 7 – tôles transversales du bunker.

Les précipitateurs électrostatiques se distinguent également par la direction du mouvement du gaz : verticale et horizontale. Généralement, les précipitateurs électrostatiques sont installés en parallèle avec plusieurs appareils. Le précipitateur électrostatique peut être constitué de plusieurs sections parallèles afin de déconnecter certaines sections pendant le fonctionnement (pour inspection, réparation, secouage) sans arrêter l'ensemble de l'installation de traitement des gaz. Parfois, les précipitateurs électriques comportent plusieurs cellules, ou, comme on les appelle autrement, des champs électriques, situés en série le long du flux de gaz. En fonction du nombre de champs électriques, ces précipitateurs électrostatiques sont appelés à deux champs, à trois champs, etc. (Fig. 13).

En plus des précipitateurs électrostatiques monozones décrits, des précipitateurs à deux zones sont également utilisés. Si dans le premier cas, l'ionisation du gaz à l'aide d'une décharge corona et le dépôt de particules chargées se produisent dans un champ électrique (une zone), alors dans le second, ces processus sont séparés. Les précipitateurs électrostatiques à deux zones sont constitués d'un ioniseur, qui est un système d'électrodes situé plus près de l'entrée de gaz, et d'un précipitateur constitué d'électrodes en forme de plaque sur lesquelles se déposent des poussières chargées.

L'ioniseur doit empêcher le dépôt de poussière, il est donc constitué d'une rangée d'électrodes et le gaz poussiéreux ne reste pas longtemps dans cette zone, de sorte que la poussière a le temps de se charger, mais n'a pas le temps de se déposer.

La vitesse à laquelle les particules de cendres volantes se déplacent dans un champ électrique dépend de leur taille et de leur charge. Pour les particules d'un rayon inférieur à 1 micron, la charge est proportionnelle à la taille de la particule de poussière et ne dépend pas de l'intensité du champ électrique. Au contraire, la quantité de charge acquise par les particules d'un rayon supérieur à 1 micron dépend principalement de l'intensité du champ et du rayon de la particule (au carré).

Le temps de séjour des gaz dans le dépoussiéreur électrostatique affecte grandement la qualité du nettoyage. De nombreuses années d'expérience ont montré que la vitesse des gaz dans les précipitateurs électriques est faible (de 0,5 à 2 m/s) et que le temps de séjour dans le filtre est important (de 2 à 9 s). Les précipitateurs électrostatiques sont donc assez encombrants. Mais leur résistance hydraulique est faible (de 50 à 200 Pa). L'efficacité du nettoyage, en particulier pour les poussières fines, est élevée (95 à 99 %). Ils capturent bien les particules inférieures à 10 microns. La consommation d'énergie pour le nettoyage est insignifiante et s'élève à 0,10-0,15 kWh pour 1 000 m 3 de gaz à purifier. Les principaux inconvénients des précipitateurs électrostatiques : le coût élevé et la nécessité d'un personnel de maintenance hautement qualifié.

La qualité du nettoyage dans les précipitateurs électriques est influencée par la température et l'humidité des gaz. À mesure que la température du gaz augmente, la tension sur les électrodes de décharge diminue, ce qui peut être maintenu sans panne. Cela réduit également le degré de purification. L'effet de l'humidité du gaz sur la tension dans les précipitateurs électrostatiques est inverse de l'effet de la température : une augmentation de l'humidité contribue à augmenter la tension de claquage et a en outre un effet bénéfique sur le comportement de la couche de poussière sur les électrodes collectrices. Oxydes de soufre ( DONC 2) sont adsorbés dans la couche de poussière sur les électrodes collectrices et modifient le comportement de la couche de dépôt. Avec une concentration élevée de poussières dans les gaz et une augmentation de la taille des particules, le risque de « verrouillage corona » augmente. La concentration de poussières à laquelle est observé le phénomène de verrouillage corona varie en fonction de la composition dispersée de la poussière de quelques grammes pour 1 N×m 3 à plusieurs dizaines de grammes pour 1 N×m 3.

Le fonctionnement des précipitateurs électrostatiques secs est fortement influencé par la résistivité électrique de la poussière collectée. Les poussières contenues dans les gaz peuvent être divisées en trois groupes selon la résistivité électrique volumétrique :

1) poussière avec une résistance jusqu'à 10 Ohm/cm ;

2) poussière avec une résistance de 10 à 2×10 Ohm/cm ;

3) poussière avec une résistance supérieure à 2×10 Ohm/cm. Dans ce cas, nous entendons la résistance de la couche de poussière formée sur les électrodes collectrices. En raison de l'adsorption des gaz et des vapeurs par les particules de poussière qui remplissent les vides présents dans la couche de poussière, la résistivité électrique du matériau à partir duquel la poussière s'est formée change.

Les grains de poussière du premier groupe, au contact des électrodes collectrices, perdent presque instantanément leur charge négative et acquièrent la charge des électrodes. Ayant reçu la même charge, les particules de poussière rebondissent sur les électrodes et pénètrent à nouveau dans le flux de gaz. Pour collecter de manière fiable les poussières du premier groupe, la conception des électrodes collectrices doit prévoir une vitesse minimale du gaz à leur surface. Ceci est réalisé, par exemple, en utilisant des électrodes ondulées dans des précipitateurs électrostatiques horizontaux.

Les poussières du deuxième groupe (majoritaire) sont captées sans difficulté dans les précipitateurs électriques.

Dans le troisième groupe de poussières, sa couche sur les électrodes collectrices fait office d'isolant. Les charges électriques arrivant avec la poussière déposée ne sont pas évacuées vers l'électrode collectrice, mais créent une tension dans la couche de poussière. Lorsque la tension augmente jusqu'à une valeur telle que l'intensité du champ électrique (gradient) devient excessive, une « panne » électrique se produit dans les pores de la couche remplie de gaz. Ce phénomène, appelé « couronne inversée », s'accompagne de la libération d'ions positifs, qui se déplacent vers les électrodes corona et neutralisent partiellement la charge négative des particules de poussière. Dans le même temps, les ions positifs libérés par les électrodes de précipitation convertissent le champ électrique entre les électrodes du précipitateur électrostatique en un champ similaire à celui formé entre les deux pointes, qui se traverse facilement à basse tension.

Dans ces conditions, il est impossible de maintenir dans le précipitateur électrostatique une tension permettant d'obtenir une purification efficace des gaz. Pour réduire la résistance électrique des poussières captées et augmenter l’efficacité des précipitateurs électrostatiques, il est recommandé :

a) abaisser la température du gaz à purifier ;

b) humidification du gaz purifié avant les précipitateurs électriques (la vapeur d'eau est sorbée par les particules de poussière et la couche de poussière devient électriquement conductrice même à une température nettement supérieure au point de rosée) ;

c) introduire de l'acide sulfurique, des composés aminés alcalins et d'autres substances dans le brouillard de gaz purifié qui réduisent la résistance électrique de la couche de poussière.

Le processus de collecte des cendres entrant dans le précipitateur électrique avec les gaz de combustion peut être divisé en quatre étapes :

1) chargement des particules de cendres avec des ions formés dans la zone de décharge ionique ;

2) mouvement des particules de cendres chargées dans l'espace interélectrode vers l'électrode collectrice sous l'influence de forces électriques et aérodynamiques ;

3) dépôt et rétention de particules de cendres à la surface des électrodes collectrices ;

4) évacuation périodique des cendres déposées sur les électrodes dans une trémie. Pour augmenter l'efficacité de la purification des gaz dans les précipitateurs électriques, il est nécessaire que les deux premières étapes se déroulent de la manière la plus complète possible. Si le chargement des particules dans un précipitateur électrostatique avec une charge corona stable est effectué assez rapidement, leur mouvement vers l'électrode collectrice se produit à une vitesse relativement faible, en fonction de l'ampleur de la charge des particules, de leur taille, de leur intensité de champ, de leur aérodynamisme. caractéristiques de l'écoulement, etc. Il est évident que la séparation des particules Plus la vitesse de sédimentation (vitesse de dérive) des particules et le temps de séjour des gaz purifiés dans la zone active du précipitateur électrostatique sont élevés, plus les cendres provenant de les gaz le seront. Étant donné que les possibilités d'augmentation de la vitesse de dérive des particules sont régulées par les caractéristiques physiques du procédé, le temps de leur séjour dans le précipitateur électrostatique est déterminé par la vitesse des gaz et la longueur de la zone active du précipitateur électrostatique, qui entraîne une augmentation du volume et du coût de l'appareil.

Des recherches ont montré que si le temps de séjour des gaz purifiés dans le précipitateur électrostatique est inférieur à 8 s, on ne peut pas espérer obtenir un degré élevé (99 %) de purification des gaz, même dans les conditions de fonctionnement les plus favorables. Sur la base d'essais industriels de précipitateurs électrostatiques multi-champs réalisés par VTI et NIIOGAZ, il a été établi que pour assurer un haut degré d'épuration, la vitesse des fumées ne doit pas dépasser 1,5 m/s. Cette conclusion coïncide avec les données d'entreprises étrangères qui garantissent actuellement un haut degré d'épuration uniquement avec un temps de séjour d'au moins 8,5 s et une vitesse de 1,5 m/s. Ces valeurs doivent être prises en compte lors de la conception des appareils (précipitateurs électriques).

Pour les unités de chaudières de forte puissance, le choix de la taille et du nombre de précipitateurs électriques est compliqué par les problèmes de placement de ces dispositifs dans l'élément unitaire et de leur assemblage avec des chaudières et des désenfumages. La plupart des centrales électriques domestiques utilisent la disposition des précipitateurs électriques sur une rangée le long de la largeur de la cellule du bloc, lorsque les axes longitudinaux des précipitateurs électrostatiques sont situés parallèlement à l'axe longitudinal du bloc. Cette disposition permet d'assurer plus facilement une répartition uniforme des gaz entre les appareils individuels. Mais en même temps, sur les unités d'une capacité de 300 MW ou plus, les précipitateurs électriques d'anciennes conceptions avec une hauteur d'électrode de 7,5 m ne peuvent pas répondre aux exigences.

Pour les unités conçues d'une capacité de 300 et 500 MW avec des précipitateurs électrostatiques d'une nouvelle conception et des électrodes de 12 m, la vitesse et le temps de séjour des gaz répondent aux exigences ci-dessus.

Il est impossible de concevoir des précipitateurs électrostatiques pour un excès d'air minimum et une température des gaz de combustion minimale. En règle générale, l'écart observé de ces paramètres par rapport à ceux de conception est à l'origine de l'augmentation de la vitesse du gaz dans les précipitateurs électriques de 20 à 25 % et de la légère détérioration associée de la purification du gaz. Ainsi, pour assurer l'épuration nécessaire des fumées des centrales électriques puissantes, il est nécessaire d'envisager des précipitateurs électriques pour une multiplication par 1,2 de la quantité de gaz épurés (sauf pour les chaudières fonctionnant sous pression).

Ces dernières années, des précipitateurs électriques dotés d'électrodes corona de type aiguille ont été fournis aux centrales électriques. Les caractéristiques caractéristiques d'une décharge d'électrodes par rapport à une décharge se produisant sur des électrodes à profil à baïonnette sont la stabilité de la position des points corona et une valeur plus élevée des charges de courant, ce qui est particulièrement important pour les appareils installés derrière des chaudières équipées de fours à liquide élimination des scories, ainsi qu'avec une couche de cendres à haute résistivité ou une teneur élevée en poussières de gaz de combustion.

Lors de la comparaison des électrodes des deux types indiqués, l'attention est attirée sur la différence significative d'intensité de décharge aux points corona. L'augmentation de l'intensité du champ et du courant de décharge courte lors de l'utilisation d'électrodes à aiguilles s'explique par une augmentation de la courbure de la surface due à la courbure en deux sections. À cet égard, les conditions de charge des particules de cendres sont améliorées, ce qui assure une augmentation de la vitesse de dérive en direction des électrodes collectrices. L'intensification de la décharge corona dans les précipitateurs électrostatiques lors de l'utilisation d'électrodes corona à aiguilles s'accompagne également de certains effets secondaires. La zone corona contient des électrons dont l’énergie dépasse l’énergie d’activation. Cela provoque un processus de réaction chimique : le dioxyde de soufre est oxydé en soufre ( DONC 2 –DONC 3), des oxydes d'azote apparaissent. Ainsi, des expériences de décharge corona à haute fréquence ont augmenté la teneur en anhydride sulfurique de 20 à 50 % et l'oxydation de l'azote de 0,2 à 0,3 %.

Les précipitateurs électrostatiques multichamps horizontaux sont des appareils à fonctionnement continu. Les cendres sont éliminées des électrodes en les secouant sans déconnecter le précipitateur électrostatique de la source d'alimentation et du flux de gaz de combustion. Dans ce cas, une partie des cendres pénètre inévitablement dans le flux de gaz. Ce processus est appelé entraînement secondaire et c'est la principale raison de l'efficacité réduite des précipitateurs électrostatiques secs par rapport aux précipitateurs humides, dans lesquels les particules se déposent sur un film d'eau ou d'huile et il n'y a pas d'entraînement secondaire. La quantité d'entraînement secondaire dépend directement de l'intervalle entre les secousses de l'électrode collectrice.

Dans les précipitateurs électrostatiques produits localement, l'agitation de chaque électrode de précipitation est effectuée après 3 minutes, quelle que soit la teneur en poussière des gaz, l'efficacité du nettoyage, la vitesse du gaz, etc. Lorsque la résistivité des cendres est élevée, la couche de cendres empêche les charges en continu arrivant à sa surface en s'écoulant sur l'électrode mise à la terre. Cependant, il convient de garder à l'esprit qu'il existe généralement sur les électrodes collectrices une couche non ébranlable de 1 à 2 mm d'épaisseur. L'épaisseur de la couche de cendres déposée en 3 minutes, même lors de la combustion de combustibles à haute teneur en cendres, est de 100 à 200 microns pour les premiers champs du précipitateur électrostatique. Ainsi, en multipliant par dix l’intervalle d’agitation, l’épaisseur globale de la couche augmentera légèrement. Cet intervalle peut donc être considérablement augmenté. Lors de l'hydrotransport de cendres vers une décharge de cendres, des joints hydrauliques continus avec trop-plein ouvert sont généralement installés sous les trémies du collecteur de cendres. Dans ce cas, il n’y a pas de distributeurs de cendres entrants. Par conséquent, lorsqu'une grande quantité de cendres y est déversée simultanément, de la pulpe ou même des cendres sèches peuvent être projetées par les trappes ouvertes du joint hydraulique dans le cendrier. Pour calculer l'intervalle de temps maximum admissible entre les secousses en fonction des conditions de fonctionnement du joint hydraulique, l'équation suivante est proposée :

Ici Avec– concentration maximale admissible de cendres dans la pulpe (500-800 g/l) ; V– volume de pulpe dans le joint hydraulique, m3 ; g– débit d'eau pour le joint hydraulique, m 3 /s ; F – section de conception de la section du précipitateur électrique au-dessus de la trémie donnée, m2 ; h– degré moyen de collecte des cendres ; t– intervalle de temps entre les secousses, s.

Dans ce cas, la période d'agitation de chaque électrode

T =t × P.,

Où n- le nombre d'électrodes au dessus de cette trémie.

L'utilisation d'options a été proposée pour modifier l'intervalle d'agitation. Des tests ont montré que l'utilisation d'un variateur, augmentant l'intervalle d'agitation des électrodes de collecte du premier champ à 30 minutes et des derniers champs à 2 heures, réduisait la quantité de cendres retirées du précipitateur électrostatique (entraînement secondaire) d'environ 1/ 3.

La quantité de cendres émises dans l'atmosphère dépend, outre l'efficacité de l'électrofiltre, de la durée pendant laquelle les champs individuels des électrofiltres sont inopérants pendant la durée totale de fonctionnement de l'unité de puissance. Le plus souvent, la déconnexion des champs se produit en raison de problèmes à l'intérieur du boîtier du précipitateur électrostatique, qui ne peuvent être éliminés que lorsque le groupe motopropulseur est complètement arrêté : rupture des fils des électrodes corona (le plus souvent suite à une érosion électrique), rupture des isolateurs et des tiges du mécanisme de secouage, rupture et coincement des bandes de secouage, etc.

Un examen de nombreux précipitateurs électriques dans les centrales électriques domestiques montre que la conception des conduits d'alimentation en gaz et de la grille perforée à l'entrée des précipitateurs électriques n'assure pas l'uniformité nécessaire de la distribution du gaz dans l'ensemble des appareils et dans leur section transversale. Cela conduit à une diminution générale de l'efficacité globale de la collecte des cendres, même dans des conditions électriques normales du précipitateur électrostatique.

La capacité de respirer un air pur est notre besoin physiologique, la clé de la santé et de la longévité. Cependant, de puissantes entreprises de production modernes polluent notre environnement et notre atmosphère avec des émissions industrielles dangereuses pour l’homme.

Assurer la propreté de l'air lors de la mise en œuvre de processus technologiques dans les entreprises et en éliminer les impuretés nocives au quotidien - telles sont les tâches accomplies par les filtres électrostatiques.

Le premier modèle de ce type a été enregistré par le brevet américain n° 895729 en 1907. Son auteur, Frederick Cottrell, recherchait des méthodes permettant de séparer les particules en suspension des milieux gazeux.

Pour ce faire, il a utilisé l'action des lois fondamentales du champ électrostatique, faisant passer des mélanges gazeux contenant de fines impuretés solides à travers des électrodes à potentiels positifs et négatifs. Les ions de charges opposées contenant des particules de poussière étaient attirés vers les électrodes, s'y déposant, et les ions de charges similaires étaient repoussés.

Ce développement a servi de prototype pour la création filtres électrostatiques modernes.

Les potentiels de signes opposés provenant d'une source de courant continu sont appliqués à des électrodes en forme de plaque (généralement appelées « électrodes de précipitation »), assemblées en sections séparées, et des fils de treillis métalliques placés entre elles.

La tension entre le réseau et les plaques des appareils électroménagers est de plusieurs kilovolts. Pour les filtres fonctionnant dans des installations industrielles, il peut être augmenté d'un ordre de grandeur.

À travers ces électrodes, les ventilateurs font passer à travers des conduits d'air spéciaux un flux d'air ou de gaz contenant des impuretés mécaniques et des bactéries.

Sous l'influence de la haute tension, un champ électrique puissant et une décharge corona superficielle s'écoulant des filaments (électrodes couronne) se forment. Elle conduit à une ionisation de l'air adjacent aux électrodes avec libération d'anions (+) et de cations (-), créant un courant ionique.

Les ions avec une charge négative sous l'influence d'un champ électrostatique se déplacent vers les électrodes de précipitation, chargeant simultanément des contre-impuretés. Ces charges sont soumises à des forces électrostatiques, qui créent une accumulation de poussière sur les électrodes collectrices. De cette façon, l’air entraîné à travers le filtre est purifié.

Au fur et à mesure du fonctionnement du filtre, la couche de poussière sur ses électrodes augmente constamment. Il doit être retiré périodiquement. Pour les structures domestiques, cette opération est réalisée manuellement. Dans les usines de production puissantes, les électrodes de précipitation et les électrodes corona sont secouées mécaniquement pour diriger les contaminants vers une trémie spéciale, d'où ils sont prélevés pour être éliminés.

Caractéristiques des conceptions de filtres électrostatiques industriels

Les parties de son corps peuvent être constituées de blocs de béton ou de structures métalliques.

Des écrans de distribution de gaz sont installés à l'entrée de l'air contaminé et à la sortie de l'air purifié, qui dirigent de manière optimale les masses d'air entre les électrodes.

La collecte des poussières s'effectue dans des bacs, généralement créés à fond plat et équipés d'un convoyeur à raclettes. Les dépoussiéreurs sont réalisés sous la forme de :

plateaux;

Pyramide inversée;

cône tronqué.

Les mécanismes de secouage des électrodes fonctionnent sur le principe de la chute d'un marteau. Ils peuvent être situés en dessous ou au dessus des plaques. Le fonctionnement de ces appareils accélère considérablement le nettoyage des électrodes. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des conceptions dans lesquelles chaque marteau agit sur sa propre électrode.

Pour créer une décharge corona à haute tension, des transformateurs standards avec des redresseurs fonctionnant à partir d'un réseau de fréquence industriel ou des dispositifs spéciaux à haute fréquence de plusieurs dizaines de kilohertz sont utilisés. Leur travail est effectué par des systèmes de contrôle à microprocesseur.

Parmi les différents types d'électrodes corona, les spirales en acier inoxydable fonctionnent le mieux, créant une tension de fil optimale. Ils sont moins sales que tous les autres modèles.

Les conceptions d'électrodes collectrices sous forme de plaques d'un profil spécial sont combinées en sections et créées pour une répartition uniforme des charges de surface.

Filtres industriels pour capturer les aérosols hautement toxiques

Un exemple de l'un des schémas de fonctionnement de tels appareils est présenté sur l'image.

Ces conceptions utilisent une zone à deux étages pour purifier l'air contaminé par des impuretés solides ou des vapeurs d'aérosol. Les plus grosses particules se déposent sur le préfiltre.

En conséquence, une décharge corona se produit et les particules d'impuretés sont chargées. Le mélange d'air soufflé passe à travers un précipitateur dans lequel les substances nocives sont concentrées sur des plaques mises à la terre.

Un post-filtre situé après le précipitateur piège les particules non décantées restantes. La cassette chimique purifie en outre l'air des impuretés restantes de dioxyde de carbone et d'autres gaz.

Les aérosols déposés sur les plaques s'écoulent simplement vers le bas du plateau sous l'influence de la gravité.

Domaines d'application des filtres électrostatiques industriels

La purification des milieux aériens contaminés est utilisée pour :

des centrales électriques avec des chaudières brûlant du charbon ;

installations de combustion de mazout;

usines d'incinération de déchets;

chaudières industrielles de réduction chimique;

fours industriels de recuit de calcaire;

chaudières technologiques pour la combustion de biomasse;

entreprises de métallurgie ferreuse;

production de métaux non ferreux;

installations de l'industrie du ciment;

entreprises de transformation agricole et autres industries.

Possibilités de nettoyage des environnements contaminés

Les plages de fonctionnement des précipitateurs électrostatiques industriels de haute puissance avec diverses substances nocives sont indiquées dans le diagramme.

Caractéristiques des conceptions de filtres dans les appareils ménagers

La purification de l'air dans les locaux d'habitation est réalisée :

climatiseurs;

ioniseurs.

Le principe de fonctionnement du climatiseur est démontré sur l'image.

L'air pollué est entraîné par des ventilateurs à travers des électrodes auxquelles est appliquée une tension d'environ 5 kilovolts. Les microbes, les acariens, les virus et les bactéries présents dans le flux d'air meurent et les particules d'impuretés, chargées, volent vers les électrodes de dépoussiérage et s'y déposent.

Dans ce cas, l'ionisation de l'air se produit et de l'ozone est libéré. Puisqu'il appartient à la catégorie des oxydants naturels les plus puissants, tous les organismes vivants à l'intérieur du climatiseur sont détruits.

Le dépassement de la concentration standard d'ozone dans l'air est inacceptable selon les normes sanitaires et hygiéniques. Cet indicateur est soigneusement surveillé par les autorités de contrôle des fabricants de climatiseurs.

Caractéristiques d'un ioniseur domestique

Le prototype des ioniseurs modernes a été développé par le scientifique soviétique Alexander Leonidovich Chizhevsky, qu'il a créé pour restaurer la santé des personnes épuisées en prison par un travail pénible et de mauvaises conditions de vie.

En appliquant une tension haute tension aux électrodes d'une source suspendue au plafond au lieu d'un lustre lumineux, une ionisation se produit dans l'air, libérant des cations bénéfiques pour la santé. On les appelait « aéroions » ou « vitamines de l’air ».

Les cations transmettaient de l'énergie vitale à un corps affaibli et l'ozone libéré tuait les agents pathogènes et les bactéries.

Les ioniseurs modernes ne présentent pas beaucoup des défauts présents dans les premiers modèles. En particulier, la concentration d'ozone est désormais strictement limitée, des mesures sont prises pour réduire l'effet des champs électromagnétiques à haute tension et des dispositifs d'ionisation bipolaire sont utilisés.

Cependant, il convient de noter que de nombreuses personnes confondent encore le but des ioniseurs et des ozoniseurs (production d'ozone en quantité maximale), utilisant ces derniers à d'autres fins, ce qui nuit grandement à leur santé.

Les ioniseurs, de par leur principe de fonctionnement, ne remplissent pas toutes les fonctions des climatiseurs et ne nettoient pas l'air des poussières.

Résultat de la collecte :

Précipitateurs électrostatiques : principe de fonctionnement et principaux avantages

Nikolaev Mikhaïl Yurievitch

doctorat technologie. Sciences, professeur agrégé de l'Université technique d'État d'Omsk, Fédération de Russie, Omsk

E- mail: munp@ Yandex. ru

Yesimov Aset Muhammedovitch

Université technique, Fédération de Russie, Omsk

E- mail: esimov007@ mail. ru

Leonov Vitali Vladimirovitch

Étudiant de 3ème année, Faculté de l'Énergie, État d'Omsk

technique université, RF, g. Omsk

PRÉCIPITATEURS ÉLECTROSTATIQUES : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ET PRINCIPALES DIGNITÉS

Nikolaïev Michel

candidat en sciences techniques, professeur agrégé de l'Université technique d'État d'Omsk, Russie, Omsk

Esimov Aset

Leonov Vitali

étudiant, Institut d'énergie de l'Université technique d'État d'Omsk, Russie, Omsk

ANNOTATION

Cet article traite du principe de fonctionnement détaillé des précipitateurs électrostatiques. Différents types de précipitateurs électrostatiques, d'électrodes de précipitation et de décharge sont également pris en compte. Des cas sont présentés dans lesquels se produit le processus d'ionisation des gaz entre les électrodes. Les avantages des précipitateurs électrostatiques modernes sont décrits.

ABSTRAIT

Cet article décrit le principe de fonctionnement détaillé des précipitateurs électrostatiques. Il a également examiné divers types de précipitateurs électrostatiques, les électrodes collectrices et corona. Situations dans lesquelles le processus gaze entre les électrodes d'ionisation. Décrit les avantages des précipitateurs électrostatiques modernes.

Clémots: précipitateur électrostatique; électrode; ionisation; décharge corona.

Mots clés: précipitateur électrostatique; électrode; ionisation; décharge corona.

Un précipitateur électrique est un appareil dans lequel les gaz sont purifiés des particules d'aérosol, solides ou liquides sous l'influence de forces électriques. Sous l’action du champ électrique, les particules chargées sont éliminées du flux gazeux en cours de purification et déposées sur les électrodes. La charge des particules se produit dans le champ d'une décharge corona. Le précipitateur électrostatique est un corps rectiligne ou cylindrique, à l'intérieur duquel sont montées des électrodes de précipitation et de couronne de différentes conceptions (en fonction du but et du domaine d'application du précipitateur électrostatique, ainsi que des spécificités des particules collectées). Les électrodes corona sont connectées à une source d'alimentation haute tension avec une tension de courant redressée de 50 à 60 kV. Les précipitateurs électrostatiques dans lesquels les particules solides collectées sont éliminées des électrodes par agitation sont appelés secs, et ceux dans lesquels les particules déposées sont éliminées des électrodes avec du liquide ou des particules liquides (brouillard, éclaboussures) sont capturées, sont appelés humides.

En fonction du nombre de champs électriques à travers lesquels passe séquentiellement le gaz purifié, les précipitateurs électriques sont divisés en champ unique et multi-champ. Parfois, les précipitateurs électrostatiques sont divisés en chambres parallèles aux sections d'écoulement du gaz. Selon cette caractéristique, ils peuvent être à une ou plusieurs sections. Le gaz purifié dans le précipitateur électrostatique traverse la zone active dans des directions verticales ou horizontales, les précipitateurs électrostatiques peuvent donc être verticaux ou horizontaux. En fonction du type d'électrodes de précipitation, les précipitateurs électrostatiques sont divisés en plaques et tubulaires. Les principaux types de conception de précipitateurs électrostatiques sont les plaques horizontales et les tubulaires verticaux.

Figure 1. Précipitateur électrostatique à plaque horizontale

Figure 2. Précipitateur électrostatique tubulaire

Pour comprendre le principe de fonctionnement d'un précipitateur électrostatique, il faut d'abord considérer le circuit électrique. Il se compose d'éléments tels qu'une source de courant et de deux plaques métalliques parallèles l'une à l'autre, séparées par l'air. Cet appareil n'est rien de plus qu'un condensateur à air, mais aucun courant électrique ne circulera dans un tel circuit, car la couche d'air entre les plaques, comme les autres gaz, n'est pas capable de conduire l'électricité.

Cependant, dès que la différence de potentiel requise sera appliquée aux plaques métalliques, un galvanomètre connecté à ce circuit enregistrera le passage du courant électrique dû à l'ionisation de la couche d'air entre ces plaques.

Quant à l’ionisation gazeuse entre deux électrodes, elle peut se produire dans deux cas :

1. Pas indépendamment, c'est-à-dire avec l'utilisation de « ioniseurs », par exemple des rayons X ou d'autres rayons. Une fois l'effet de cet « ioniseur » terminé, la recombinaison commencera progressivement à se produire, c'est-à-dire que le processus inverse se produira : des ions de signes différents recommenceront à se connecter les uns aux autres, formant ainsi des molécules de gaz électriquement neutres.

2. Indépendamment, elle est réalisée en augmentant la tension du réseau électrique jusqu'à une valeur supérieure à la constante diélectrique du gaz utilisé.

Lors de la purification électrique des gaz, seule la deuxième ionisation est utilisée, c'est-à-dire indépendante.

Si vous commencez à augmenter la différence de potentiel entre les plaques métalliques, à un moment donné, elle atteindra certainement un point critique (tension de claquage pour la couche d'air), l'air sera "cassé" et le courant dans le circuit augmentera fortement, et une étincelle apparaîtra entre les plaques métalliques, appelée décharge de gaz indépendante.

Les molécules d’air sous tension commencent à se diviser en ions et électrons chargés positivement et négativement. Sous l’influence d’un champ électrique, les ions se déplacent vers des électrodes de charges opposées. Avec l'augmentation de la tension du champ électrique, la vitesse et, par conséquent, l'énergie cinétique des ions et des électrons commencent à augmenter progressivement. Lorsque leur vitesse atteint une valeur critique et la dépasse légèrement, ils divisent toutes les molécules neutres rencontrées en cours de route. C’est ainsi que tout le gaz situé entre les deux électrodes est ionisé.

Lorsqu'un nombre assez important d'ions se forment simultanément entre des plaques parallèles, la force du courant électrique commence à augmenter considérablement et une décharge d'étincelle apparaît.

Du fait que les molécules d'air reçoivent des impulsions d'ions se déplaçant dans une certaine direction, ainsi que l'ionisation dite « d'impact », un mouvement assez intense de la masse d'air se produit également.

L'auto-ionisation dans la méthode d'électropurification des gaz est réalisée en appliquant des tensions élevées aux électrodes. Lors d'une ionisation par cette méthode, il est nécessaire que la couche de gaz ne soit percée qu'à une certaine distance entre les deux électrodes. Il est nécessaire qu'une partie du gaz reste intacte et serve comme une sorte d'isolant qui protégerait les électrodes parallèles d'un court-circuit contre une étincelle ou un arc (afin qu'un claquage diélectrique ne se produise pas).

Une telle « isolation » est créée en choisissant la forme des électrodes, ainsi que la distance qui les sépare en fonction de la tension. Il convient de noter que les électrodes, qui se présentent sous la forme de deux plans parallèles, ne conviendront pas dans ce cas, car entre elles, en tout point du champ, il y aura toujours la même tension, c'est-à-dire que le champ sera invariablement uniforme. Lorsque la différence de potentiel entre une électrode plate et l'autre atteint la tension de claquage, tout l'air sera percé et une décharge d'étincelle apparaîtra, mais l'ionisation de l'air ne se produira pas car tout le champ est homogène.

Un champ non uniforme ne peut apparaître qu'entre des électrodes ayant la forme de cylindres concentriques (tuyaux et fils), ou d'un plan et d'un cylindre (plaque et fils). Directement à proximité du fil, la tension de champ est si élevée que les ions et les électrons deviennent capables d'ioniser les molécules neutres, mais à mesure qu'ils s'éloignent du fil, la tension de champ et la vitesse de déplacement des ions diminuent tellement que l'ionisation par impact devient simplement irréaliste.

La relation entre le rayon du tuyau (R) et le fil (r) doit être déterminée afin d'éviter l'apparition d'une étincelle entre deux électrodes cylindriques. Les calculs ont montré que l'ionisation du gaz sans court-circuit est possible à R/r supérieur ou égal à 2,72.

L’apparition d’une faible lueur ou « couronne » autour du fil est le principal signe visible d’une décharge ionique. Ce phénomène est appelé décharge corona. Une faible lueur est constamment accompagnée d'un son caractéristique - il peut s'agir d'un crépitement ou d'un sifflement.

Le fil (électrode) autour duquel la lueur se produit est appelé électrode corona. La « couronne », selon le pôle auquel le fil est connecté, peut être positive ou négative. Lors de la purification électrique des gaz, seule la deuxième option est utilisée, à savoir la couronne négative. Bien que, contrairement au positif, elle soit moins uniforme, une telle « couronne » est toujours capable de permettre une différence de potentiel critique plus élevée.

Les exigences suivantes sont imposées aux électrodes collectrices : être solides, rigides, avoir une surface lisse afin que la poussière capturée puisse être éliminée sans problème, et également avoir des caractéristiques aérodynamiques suffisamment élevées.

Les électrodes de précipitation, selon leur forme et leur conception, sont classiquement divisées en trois grands groupes : 1) à plaques ; 2) en forme de boîte ; 3) rainuré.

Les exigences suivantes sont imposées aux électrodes corona : elles doivent avoir une forme précise pour assurer une décharge corona intense et suffisamment uniforme ; avoir une résistance mécanique et une rigidité pour assurer un fonctionnement fiable, sans problème et durable dans des conditions de secousses et de vibrations ; être facile à fabriquer et avoir un faible coût, puisque les électrodes corona peuvent atteindre une longueur totale de 10 kilomètres ; être résistant aux environnements agressifs.

Il existe deux grands groupes d'électrodes corona : les électrodes sans points de décharge fixes et les électrodes avec points de décharge fixes sur toute la longueur de l'électrode. Pour la seconde, les sources de décharge sont des saillies ou des pointes pointues, et il est possible de contrôler le fonctionnement de l'électrode. Pour ce faire, vous devez modifier la distance entre les pointes.

Un système d'électrodes de précipitation et de décharge est généralement placé à l'intérieur d'un corps soudé en métal, dans de rares cas dans un corps en béton armé, réalisé sous la forme de cadres en forme de U. L'équipement à l'intérieur du boîtier est chargé soit par le haut, soit par le côté. L'extérieur du boîtier doit être isolé thermiquement pour éviter les déformations thermiques et la condensation d'humidité.

En règle générale, l'unité de fourniture et de distribution uniforme d'air poussiéreux consiste en un système de grilles de distribution de gaz, installées devant la chambre principale, où se trouve le système d'électrodes collectrices et corona, et se compose de tôles perforées installées en deux niveaux, leur section ouverte varie de 35 à 50 pour cent.

Pour éliminer la poussière emprisonnée dans les précipitateurs électrostatiques, des systèmes spéciaux d'agitation d'électrodes sont utilisés. Dans les précipitateurs électrostatiques secs, plusieurs systèmes de ce type sont généralement utilisés : un système à ressort, à percussion, à vibration ou à impulsion magnétique. De plus, les particules capturées peuvent simplement être éliminées des électrodes avec de l'eau.

Avantages des précipitateurs électriques : possibilité d'obtenir le plus haut degré de purification des gaz (jusqu'à 99,9 %), de faibles coûts énergétiques (jusqu'à 0,8 kW pour 1000 m 3 de gaz), la purification des gaz peut être effectuée même à haute température, la purification le processus peut être entièrement automatisé.

Bibliographie:

1.GOST R 51707-2001. Précipitateurs électrostatiques. Exigences de sécurité et méthodes d'essai. Entrer. 29/01/2001. M : Maison d'édition de normes, 2001.

2.Règles pour les installations électriques. 7e éd. M. : Maison d'édition NTs ENAS, 2004.

3.Sanaev Yu.I. Précipitateurs électrostatiques : installation, réglage, test, fonctionnement./Informations générales. Série XM-14. M., "TSINTIKHIMNEFTEMASH", 1984.

Même dans un appartement ordinaire, l'air doit être purifié et une ventilation de base ne peut pas toujours faire face à cette tâche.

À cet égard, les filtres modernes sont largement utilisés, ce qui peut retarder :

• fourrure animale,
• poussière,
• le pollen des plantes,
• fumée de tabac, odeurs désagréables,
• bactéries, virus,
• moisissures, spores fongiques et autres.

Tous ces polluants peuvent provoquer des allergies et sont potentiellement dangereux. L’un des filtres les plus populaires et les plus abordables du marché est le filtre électrostatique.

Filtre électrostatique pour ventilation utilisé pour éliminer les aérosols et les particules mécaniques de l'air : suies, suies, fumées, poussières fines, fumées toxiques, poussières fines et autres polluants domestiques et industriels dangereux.

Cet appareil de purification d'air se compose des éléments suivants :

• filtre grossier avec maille en acier à l'intérieur,
• le premier filtre à plaques à électrodes plates,
• deuxième filtre à plaques à électrodes plates,
• filtre fin, généralement avec du charbon actif.

Le contenu de l'appareil peut varier en fonction du niveau de puissance et d'autres paramètres. Plus l’équipement est cher, plus il est puissant. Des filtres bon marché peuvent être utilisés dans les appartements en ville. Les entreprises manufacturières achètent des équipements coûteux qui répondent à des exigences assez strictes.

Flux d'air passant par plusieurs étapes de nettoyage dispositifs de filtrage électrostatique, à savoir : un ioniseur, un dépoussiéreur et plusieurs filtres en sortie, il s'avère quasiment stérile.
Le principe de fonctionnement d'un appareil électrostatique est d'attirer des charges électriques de polarités différentes. Les particules dans l'air, entrant dans le filtre, acquièrent une charge électrique et se déposent sur des plaques conductrices de polarité opposée.

Lors du fonctionnement d'un tel filtre de purification d'air, de l'ozone est libéré, que beaucoup associent à l'odeur d'un orage. Lors du fonctionnement des installations industrielles, le N2 est détruit en oxydes d'azote, car l'ozone lui-même est une substance plutôt dangereuse et toxique et peut provoquer des réactions allergiques et des brûlures du système respiratoire.

Filtre électrostatique – quelle est l'efficacité ?

Cet équipement est utilisé dans les établissements médicaux, les établissements de restauration, les immeubles administratifs et de bureaux.

REVUE VIDÉO

Évaluation du fabricant - quels filtres électrostatiques sont les plus populaires

Le choix d'appareils électrostatiques en magasin est assez large. La personne moyenne peut avoir des difficultés à choisir un équipement pour sa maison, son bureau ou son atelier de production. Tout d'abord, vous devez étudier les caractéristiques techniques de l'appareil et faire attention au prix.

Il est peu probable que les appareils trop bon marché remplissent leur tâche au bon niveau, tandis que les appareils très chers ne doivent pas être achetés pour un appartement ordinaire, ils sont destinés à être utilisés dans les grandes entreprises.

Vous pouvez acheter une version compacte pour votre maison ou votre voiture. Super-Plus-Ion-Auto du fabricant "Ecology Plus". C'est une petite unité qui consomme environ 3 watts d'électricité. Le coût du produit est de 30 à 50 dollars.

Plymovent Group propose des équipements SFE. Il s'agit déjà d'un équipement assez sérieux d'une valeur d'environ 200 000 roubles. Il laisse passer 2 500 mètres cubes d'air en une heure. Et c'est largement suffisant pour entretenir un bureau, un espace de vente et même un petit atelier de montage.

Les établissements de restauration utilisent des fours et des barbecues pour préparer les repas. La fumée agréable pendant la friture ou la cuisson a un inconvénient : elle peut être dangereuse pour la santé, il est donc important que les restaurateurs en protègent les visiteurs et les employés.

À cette fin, des filtres électrostatiques Smoke Yatagan sont utilisés. Ils absorbent la suie, les graisses, les substances cancérigènes, les odeurs et la fumée. Le préfiltre de l'appareil doit être lavé périodiquement. L'équipement fonctionne sans prétention et est très efficace.

INSTRUCTIONS VIDÉO

Filtre électrostatique Efva Super Plus - conçu pour la purification de l'air en milieu industriel. Retient les aérosols d'huile et de soudage libérés lors du traitement des métaux, de la production de médicaments, dans les ateliers de soudage à l'arc électrique et autres.

UNIVERSITÉ D'ÉTAT D'OMSK

EUX. F.M. DOSTOEVSKI

DÉPARTEMENT DE TECHNOLOGIE CHIMIQUE

Essai sur la conservation de la nature sur le thème « Précipitateurs électriques »

Complété par : élève du groupe xx‑601(eh)

Levin D.K.

Vérifié par : professeur

Adeeva L.N.

Département de NH

Omsk – 2010

Introduction

La production industrielle et d'autres types d'activités économiques s'accompagnent du rejet de diverses substances qui polluent l'air intérieur et l'air atmosphérique. Des particules d'aérosols (poussière, fumée, brouillard), des gaz, des vapeurs ainsi que des micro-organismes et des substances radioactives pénètrent dans l'air.

Au stade actuel, pour la plupart des entreprises industrielles, l'élimination des émissions de ventilation des substances nocives est l'une des principales mesures de protection du bassin atmosphérique. En nettoyant les émissions avant qu’elles ne pénètrent dans l’atmosphère, on évite la pollution de l’air.

La purification de l’air revêt une importance sanitaire, hygiénique, environnementale et économique cruciale.

L'étape de dépoussiérage occupe une place intermédiaire dans le complexe « sécurité du travail - protection de l'environnement ». En principe, la collecte des poussières, lorsqu'elle est correctement organisée, résout le problème du respect des normes de concentrations maximales admissibles (MPC) dans l'air de la zone de travail. Cependant, toutes les substances nocives sont rejetées dans l'atmosphère par le système de dépoussiérage en l'absence de système de dépoussiérage, ce qui le pollue. Par conséquent, l'étape de dépoussiérage doit être considérée comme faisant partie intégrante du système de contrôle des poussières d'une entreprise industrielle.

Épuration des gaz – séparation de diverses impuretés d'un mélange gazeux lors de son rejet dans l'atmosphère afin de maintenir des conditions sanitaires normales dans les zones adjacentes aux installations industrielles, de préparer les gaz destinés à être utilisés comme matières premières chimiques ou combustibles, et les impuretés elles-mêmes comme produits de valeur. La purification des gaz est généralement divisée en purification des particules en suspension - poussière, brouillard et vapeurs et impuretés gazeuses indésirables lors de l'utilisation de gaz ou lors de leur émission dans l'atmosphère..

Les méthodes industrielles de purification des gaz peuvent être réduites à trois groupes :

1) utilisation d'absorbants solides ou de catalyseurs - « méthodes sèches » de nettoyage ;

2) utilisation d'absorbeurs de liquides (absorbants) – nettoyage liquide ;

3) nettoyage sans utilisation d'absorbeurs ni de catalyseurs.

Le premier groupe comprend des méthodes basées sur l'adsorption, l'interaction chimique avec des absorbants solides et la conversion catalytique des impuretés en composés inoffensifs ou facilement éliminables. Les méthodes de nettoyage à sec sont généralement réalisées avec un lit fixe de sorbant, d'absorbeur ou de catalyseur, qui doit être périodiquement régénéré ou remplacé. Depuis peu, de tels procédés sont également réalisés en lit « fluidisé » ou mobile, ce qui permet de renouveler en permanence les matériaux de nettoyage. Les méthodes liquides sont basées sur l'absorption du composant extrait par un sorbant liquide (solvant). Le troisième groupe de méthodes de purification repose sur la condensation des impuretés et les processus de diffusion (diffusion thermique, séparation à travers une cloison poreuse).

Les particules contenues dans les gaz industriels sont extrêmement diverses dans leur composition, leur état d'agrégation et leur dispersité. La purification des gaz des particules en suspension (aérosols) est réalisée par des moyens mécaniques et électriques. L'épuration mécanique des gaz est réalisée : par exposition à la force centrifuge, filtration sur matériaux poreux, lavage à l'eau ou un autre liquide ; Parfois, la gravité est utilisée pour libérer les grosses particules. L'épuration mécanique des gaz est généralement réalisée par épuration des gaz secs (appareil à cyclone), filtration et épuration des gaz humides. L’épuration électrique des gaz est utilisée pour capturer des particules de poussières ou de brouillards très dispersées et, dans certaines conditions, offre un coefficient d’épuration élevé.

Dans mon rapport, je décrirai les principes de la purification électrique des gaz, les actions des précipitateurs électriques, leurs types, les possibilités d'utilisation combinée pour la purification des gaz, ainsi que les avantages et les inconvénients de leur utilisation.

1. Principe de fonctionnement des précipitateurs électrostatiques

Dans un précipitateur électrique, les gaz sont purifiés des particules solides et liquides sous l'influence de forces électriques. Les particules reçoivent une charge électrique et, sous l'influence d'un champ électrique, elles se déposent à partir du flux de gaz.

La vue générale du précipitateur électrostatique est présentée sur la Fig. 1.

Riz. 1. Précipitateur électrique : 1 – électrode de précipitation ; 2 - électrode corona ; 3 – cadre ; 4 – isolant haute tension ; 5 – dispositif de secouage ; 6 – chambre haute ; 7 – dépoussiéreur.

Le processus de dépoussiérage dans un précipitateur électrique comprend les étapes suivantes : les particules de poussière, traversant un champ électrique avec un flux de gaz, reçoivent une charge ; les particules chargées se déplacent vers les électrodes de signe opposé ; déposé sur ces électrodes ; la poussière déposée sur les électrodes est éliminée.

La charge des particules est la première étape majeure du processus de dépôt électrostatique. La plupart des particules rencontrées lors de l'épuration des gaz industriels portent elles-mêmes une certaine charge, acquise lors de leur formation, mais ces charges sont trop faibles pour assurer un dépôt efficace. En pratique, la charge des particules est obtenue en faisant passer les particules à travers une couronne CC entre les électrodes du précipitateur électrostatique. Vous pouvez utiliser à la fois une couronne positive et négative, mais pour l'épuration des gaz industriels, une couronne négative est préférable en raison d'une plus grande stabilité et de la possibilité d'utiliser de grandes valeurs de fonctionnement de tension et de courant, mais pour la purification de l'air, seule une couronne positive est utilisée, car il produit moins d’ozone.

Les principaux éléments du précipitateur électrostatique sont les électrodes corona et de précipitation. La première électrode dans sa forme la plus simple est un fil tendu dans un tube ou entre des plaques, la seconde est la surface d'un tube ou d'une plaque entourant l'électrode de décharge (Fig. 2).

Un courant continu haute tension de 30 à 60 kV est fourni aux électrodes corona. L'électrode de décharge a généralement une polarité négative, l'électrode collectrice est mise à la terre. Cela s'explique par le fait que la couronne est plus stable à cette polarité et que la mobilité des ions négatifs est supérieure à celle des ions positifs. Cette dernière circonstance est associée à l’accélération du chargement des particules de poussière.

Après les dispositifs de distribution, les gaz traités pénètrent dans les passages formés par les électrodes corona et de précipitation, appelés espaces interélectrodes. Les électrons sortant de la surface des électrodes corona sont accélérés dans un champ électrique de haute intensité et acquièrent une énergie suffisante pour ioniser les molécules de gaz. Les molécules de gaz entrant en collision avec les électrons sont ionisées et commencent à se déplacer rapidement en direction d'électrodes de charge opposée, lors d'une collision avec lesquelles elles éliminent de nouvelles portions d'électrons. En conséquence, un courant électrique apparaît entre les électrodes et, à une certaine tension, une décharge corona se forme, intensifiant le processus d'ionisation du gaz. Les particules en suspension, se déplaçant dans la zone d'ionisation et absorbant les ions à leur surface, acquièrent finalement une charge positive ou négative et commencent à se déplacer sous l'influence de forces électriques vers l'électrode de signe opposé. Les particules sont fortement chargées dans les premiers 100 à 200 mm du trajet et sont déplacées vers les électrodes de précipitation mises à la terre sous l'influence du champ corona intense. Le processus dans son ensemble est très rapide, ne nécessitant que quelques secondes pour décanter complètement les particules. À mesure que les particules s'accumulent sur les électrodes, elles sont secouées ou lavées.

Riz. 2. Schéma constructif des électrodes : a - précipitateur électrique à électrodes tubulaires ; b - précipitateur électrique avec électrodes à plaques ; 1 - électrodes corona ; 2 - électrodes collectrices.

La décharge corona est caractéristique des champs électriques non uniformes. Pour les créer dans des précipitateurs électrostatiques, on utilise des systèmes d'électrodes de type pointe (bord) - plan, ligne (bord tranchant, fil fin) - plan ou cylindre. Dans le domaine de la couronne du précipitateur électrostatique, deux mécanismes de charge de particules différents sont mis en œuvre. La charge la plus importante est celle des ions qui se déplacent vers les particules sous l'influence d'un champ électrique externe. Le processus de charge secondaire est provoqué par la diffusion des ions, dont la vitesse dépend de l'énergie du mouvement thermique des ions, mais pas du champ électrique. La charge sur le terrain prédomine pour les particules d'un diamètre supérieur à 0,5 µm, et la diffusion - pour les particules inférieures à 0,2 µm ; dans la plage intermédiaire (0,2...0,5 µm), les deux mécanismes sont importants.

2. Conceptions et types de précipitateurs électriques

Les appareils de purification des gaz utilisant cette méthode sont appelés précipitateurs électriques. Les principaux éléments des précipitateurs électrostatiques sont : un boîtier étanche aux gaz dans lequel sont placées des électrodes corona, auxquelles est fourni un courant haute tension redressé, et des électrodes mises à la terre par précipitation, des isolateurs d'électrodes, des dispositifs pour une répartition uniforme du débit sur la section transversale du précipitateur électrostatique, une trémie pour collecter les particules collectées, des systèmes de régénération d'électrodes et une alimentation électrique.

Structurellement, les précipitateurs électrostatiques peuvent avoir un corps rectangulaire ou cylindrique. Des électrodes de précipitation et corona sont montées à l'intérieur des boîtiers, ainsi que des mécanismes pour secouer les électrodes, des unités isolantes et des dispositifs de distribution de gaz.

La partie du précipitateur électrostatique dans laquelle se trouvent les électrodes est appelée zone active (plus rarement volume actif). Selon le nombre de zones actives, on connaît des précipitateurs électrostatiques à une ou deux zones. Dans les précipitateurs électrostatiques à zone unique, les électrodes corona et de précipitation ne sont pas structurellement séparées spatialement. Dans les précipitateurs électrostatiques à deux zones, il existe une séparation nette. Pour le nettoyage sanitaire des émissions de poussières, des structures à zone unique sont utilisées avec placement d'électrodes corona et de précipitation dans un volume de travail. Les précipitateurs électrostatiques à deux zones avec zones séparées pour l'ionisation et la sédimentation des particules en suspension sont principalement utilisés pour nettoyer l'air soufflé. Cela est dû au fait que de l'ozone est libéré dans la zone d'ionisation dont l'entrée dans l'air fourni aux locaux n'est pas autorisée.