浮遊粒子からガスを電気的に精製する方法は、電場の電荷によるガス分子のイオン化現象に基づいています。 気体は誘電体として電気を通しません。 ただし、特定の条件下では、ガスの導電率が観察されます。 これは、ガスの原子または分子が帯電するためです。 気体中には常に少量の荷電粒子が存在します。 それらの出現は、紫外線や宇宙線、放射性ガス、高温などへの曝露に関連しています。一定量の電荷担体を含むそのようなガスが、高電圧電流源に接続された電極間に配置されると、イオンと電子が発生します。力線に沿ってガス中を移動し始めます。 各電荷キャリアの移動方向は電荷の大きさによって決まり、移動速度は電場の強さによって決まります。 十分に高い電界強度 (たとえば、大気圧および室温の空気の場合約 16 kV/cm) では、移動する電荷キャリアは非常に高速になるため、途中で中性ガス分子と衝突し、 1 つまたは複数の外部電子を分子からノックアウトし、分子を陽イオンと自由電子に変えます。 新たに形成されたイオンも場の影響を受けて動き始め、ガスのさらなるイオン化が生じます。 このイオン化を インパクトイオン化。 番号 o

米。 12.電気集塵機の電極の主なシステム:

a – 電気集塵機;

b – プレート型電気集塵機。 +U、-U – 電極に印加される電圧。 R – 管状電極の半径。 H – ワイヤとプレート電極間の距離。 d – ワイヤ間の距離。 r – ワイヤ半径

この場合に生成されるイオンと電子の数は雪崩のように増加し、電界がさらに強化されると電極間の空間全体が満たされ、それによって放電の条件が作成されます。

電気ガス浄化にとって最も一般的で重要なものは、スパーク、アーク、コロナ放電です。 最初の 2 種類の放電は、均一電界と不均一電界の両方で発生する可能性があり、電気集塵器の動作を妨げます。 コロナ放電は、不均一な電場および電極の特定の形状と位置でのみ発生します。 コロナ放電は電気的なクリーニングに使用されます。

電気集塵機では 2 種類の電極が使用されます。

a) 管状電気集塵機の電極 (円筒パイプ内のワイヤー、図 12) あ);×

b) プレート型電気集塵機の電極 (プレート間の一連のワイヤ、図 12) b).

力線の密度、つまり電圧。 電界の強さは、プレートやパイプの壁よりもワイヤの方がはるかに大きくなります。 示された電界の不均一性により、この領域の電界強度が十分に高いが、他の電極までは及ばない場合、ワイヤの表面でインパクトイオン化とその後の放電が発生する可能性があります。 ワイヤから遠ざかるにつれて、場の強度が減少し、ガス中の電子の移動速度が雪崩のような新しいイオンの形成プロセスをサポートするには不十分になります。 このような不完全な性質の放電を「放電」といいます。 コロナ放電。 その結果、新しいイオンが形成され、ワイヤーの周りが青紫色に輝き、パチパチという静かな音、窒素酸化物とオゾンの臭いが外部に現れます。 コロナ放電は、ワイヤ上の電荷の符号に応じて、正または負になります。 外部的には、輝きの性質が互いに異なります。 マイナス極の直流をコロナ電極に印加した場合、最大99%の集塵率を達成できるが、プラス極性の場合は最大70%しか集塵できないことが確認されている。

マイナス極性の場合、プラス極性よりも火花破壊が起こるまで電圧を高く保つことができます。 これにより、より大きなコロナ直径とより高い電界強度が可能になり、その結果、ダスト粒子のより良好な帯電と堆積が可能になります。

コロナ放電が起こる電極をこう呼びます。 戴冠 電極、第 2 電極 – 集電極.

コロナが発生する電界の強さは次のように呼ばれます。 クリティカル・テンション。 高電圧DC電源が使用されます。 電流は電極を隔てるギャップを通って流れます。 コロナ電流。 電圧は、電極間のガスギャップの耐電圧がスパークまたはアーク放電によって破壊される値まで、つまり電極間ギャップの「破壊」が起こるまで増加させることができます。

電気集塵機の設置は 2 つの部分で構成されます。1 つは電気集塵機自体、または精製対象のガスが通過する沈殿チャンバーと、整流された高電圧電流で電気集塵機に電力を供給するように設計された高電圧機器です。

電源ユニットは、電圧調整器、220 ～ 380 V の電圧の交流を最大 10,000 kV の電圧電流に変換する高圧変圧器、および交流を整流に変換する機械式高圧整流器で構成されます。現在。 後者は、高電圧ケーブルを使用して電気集塵器の電極に供給されます。

電気集塵機の集塵部には集塵電極とコロナ電極が設置されています。 沈殿電極は、板状 (スタンプポケットを備えた波形鋼板、カーボンプレートなどで作られた) または管状 (円形または六角形のパイプで作られた) にすることができます。 コロナ電極は丸い形状のワイヤーでできています。

収集電極は機械整流器のプラス接点に接続され、接地されます。 コロナ電極はアースから絶縁されており、機械式整流器のマイナス端子に接続されています。 固体または液体の懸濁粒子を含む精製ガスが電気集塵機の電極間空間を通過すると、粒子はイオンで帯電し、電場の影響下で電極に移動して電極上に定着します。 浮遊粒子の大部分は収集電極上に堆積します。 この場合、液体浮遊粒子は電極から排出され、電極を振ったり叩いたりすることで塵粒子が除去されます。 捕集された粒子は電気集塵機の下に設置されたホッパーに集められ、そこから取り出されます。 どのような粒子を捕集するかに応じて、乾式電気集塵機と湿式電気集塵機が区別されます。

米。 13.ボディ（あ ) およびガス分配装置 (b) 横板型電気集塵機:

a) 1 – プレチャンバー; 2 – 電極を配置するためのチャンバー。 3 および 4 – プレチャンバーおよび電気集塵機のホッパー。5 – 絶縁ボックス; 6 – サービスハッチのネック。 b) 1 – ヘッドライト砦の部屋の音。 2 および 3 – フロントおよびリアのガス分配グリル。 4 – サイドガスカットシート。 5 – 保護シート。 6 – バンカーのテクスチャー。 7 – バンカーの横方向のシート。

電気集塵機は、ガスの移動方向 (垂直方向と水平方向) によっても区別されます。 通常、電気集塵機は複数の装置と並列して設置されます。 電気集塵機は、ガス処理プラント全体を停止することなく、運転中 (検査、修理、振動のため) に一部のセクションを切り離すために、いくつかの並列セクションで構成できます。 電気集塵機には、ガス流に沿って直列に配置された複数のセル、または電場が備わっている場合があります。 このような電気集塵機は、電場の数に基づいて、2フィールド、3フィールドなどと呼ばれます（図13）。

説明したシングルゾーン電気集塵機に加えて、2 ゾーン電気集塵機も使用されます。 前者では、コロナ放電を使用したガスのイオン化と荷電粒子の堆積が 1 つの電場 (1 ゾーン) で発生する場合、後者ではこれらのプロセスが分離されます。 2 ゾーン電気集塵機は、ガス入口近くに配置された電極システムであるイオナイザーと、帯電したダストが堆積されるプレート型電極で作られた集塵機で構成されます。

イオナイザーは粉塵の堆積を防ぐ必要があるため、1 列の電極で構成されており、粉塵ガスがこのゾーンに長時間留まらないため、粉塵は帯電する時間はありますが、沈降する時間はありません。

フライアッシュ粒子が電界内で移動する速度は、そのサイズと電荷によって異なります。 半径が 1 ミクロン未満の粒子の場合、電荷は塵粒子のサイズに比例し、電界強度には依存しません。 反対に、半径が 1 ミクロンを超える粒子が取得する電荷の量は、主に電界強度の大きさと粒子の半径 (2 乗) に依存します。

電気集塵機内のガスの滞留時間は、洗浄の品質に大きく影響します。 長年の経験により、電気集塵機内のガスの速度は遅く (0.5 ～ 2 m/s の範囲)、フィルター内の滞留時間はかなり長い (2 ～ 9 秒) ことがわかっています。 したがって、電気集塵機は非常にかさばります。 ただし、水圧抵抗は小さいです (50 ～ 200 Pa)。 特に微細な粉塵に対する洗浄効率は高い（95～99％）。 10ミクロンより細かい粒子もしっかり捕捉します。 洗浄のためのエネルギー消費量はわずかで、精製されるガス 1000 m 3 あたり 0.10 ～ 0.15 kWh になります。 電気集塵機の主な欠点は、コストが高いことと、高度な資格を持つメンテナンス担当者の必要性です。

電気集塵機での洗浄の品質は、ガスの温度と湿度に影響されます。 ガス温度が上昇すると、放電電極の電圧が低下しますが、この電圧は破壊することなく維持されます。 これにより、精製度も低下します。 電気集塵機の電圧に対するガス湿度の影響は、温度の影響とは逆です。湿度の増加は破壊電圧の増加に役立ち、さらに、集塵電極上のダスト層の挙動に有益な効果をもたらします。 硫黄酸化​​物（ それで 2) は集塵電極上のダスト層に吸着され、堆積層の挙動を変化させます。 ガス中の粉塵の濃度が高く、粒子サイズが大きくなると、「コロナロック」のリスクが高まります。 コロナロッキング現象が観察されるダスト濃度は、ダストの分散組成によって異なり、1N×m 3 あたり数gから数十gまで変化します。

乾式電気集塵機の動作は、捕集された粉塵の電気抵抗率に大きく影響されます。 気体に含まれる塵は、体積電気抵抗率に応じて 3 つのグループに分類できます。

1) 最大 10 Ohm/cm の抵抗を持つ塵埃。

2) 抵抗が 10 ～ 2×10 Ω/cm の塵埃。

3) 抵抗値が 2×10 Ω/cm を超える塵埃。 この場合、集塵電極上に形成されるダスト層の抵抗を意味します。 ダスト層に存在する空隙を満たすダスト粒子によるガスや蒸気の吸着により、ダストを形成する材料の電気抵抗率が変化します。

最初のグループのダスト粒子は、収集電極と接触すると、ほぼ瞬時に負の電荷を失い、電極の電荷を獲得します。 同じ電荷を受け取ったダスト粒子は電極で跳ね返り、再びガス流に入ります。 最初のグループの塵を確実に収集するには、収集電極の設計でその表面でのガス速度が最小になるようにする必要があります。 これは、例えば、横型電気集塵機で波形電極を使用することによって実現されます。

2 番目のグループの粉塵 (大部分) は、電気集塵機で問題なく捕集されます。

3 番目のグループの塵では、収集電極上の塵の層が絶縁体として機能します。 沈降粉塵とともに到着する電荷は収集電極には放電されませんが、粉塵層に電圧が発生します。 電界強度（勾配）が過剰になる値まで電圧が増加すると、ガス充填層の細孔内で電気的な「破壊」が発生します。 「逆コロナ」と呼ばれるこの現象は、正イオンの放出を伴い、コロナ電極に向かって移動し、塵粒子の負電荷を部分的に中和します。 同時に、沈殿電極から放出された陽イオンは、電気集塵機の電極間の電場を、2 つのチップ間に形成される電場と同様の電場に変換し、低電圧で容易に突破します。

このような条件下では、効果的なガス精製が達成される電気集塵機内の電圧を維持することは不可能です。 捕集された粉塵の電気抵抗を減らし、電気集塵機の効率を高めるには、次のことをお勧めします。

ａ）精製されるガスの温度を下げる。

b) 電気集塵機の前で精製ガスを加湿する (水蒸気は粉塵粒子に吸収され、露点を大幅に超える温度でも粉塵層は導電性になります)。

ｃ）硫酸、アルカリ性アミン化合物、およびダスト層の電気抵抗を低下させる他の物質を精製ガスミストに導入する。

排ガスとともに電気集塵機に入る灰を収集するプロセスは、4 つの段階に分けることができます。

１）イオン放出ゾーンで形成されたイオンによる灰粒子の帯電。

２）電気力および空気力学的力の影響下で、電極間空間内の帯電灰粒子が収集電極に向かって移動する。

３）収集電極の表面上での灰粒子の堆積および保持。

４）電極上に堆積した灰をホッパーに定期的に除去する。 電気集塵機でのガス精製の効率を高めるには、最初の 2 つの段階を可能な限り完全に進める必要があります。 安定したコロナ電荷による静電集塵機内の粒子の帯電が十分に迅速に実行される場合、粒子の電荷の大きさ、サイズ、場の強さ、空気力学に応じて、捕集電極への粒子の移動は比較的低速で発生します。粒子の分離速度（漂流速度）が大きくなり、電気集塵機の活性ゾーンでの精製ガスの滞留時間が長いほど、より完全な灰が得られることは明らかです。ガスになります。 粒子のドリフト速度が増加する可能性はプロセスの物理的特性によって制御されるため、電気集塵機内での粒子の滞留時間は、ガスの速度と電気集塵機の活性ゾーンの長さによって決まります。装置の体積やコストの増大を招く。

研究によると、電気集塵機内での精製ガスの滞留時間が 8 秒未満の場合、最も好ましい動作条件下でも高い (99%) 程度のガス精製を期待できないことがわかっています。 VTI と NIIOGAZ が実施したマルチフィールド電気集塵機の工業試験に基づいて、高度な浄化を確保するには排ガス速度が 1.5 m/s を超えてはいけないことが確立されました。 この結論は、現在、少なくとも 8.5 秒の滞留時間と 1.5 m/s の速度でのみ高度な精製を保証している外国企業のデータと一致しています。 デバイス（電気集塵機）を設計する際には、これらの値を考慮する必要があります。

高出力ボイラーユニットの場合、電気集塵機のサイズと数の選択は、これらの装置をユニットセルに配置し、ボイラーや排煙装置と組み立てるという問題により複雑になります。 ほとんどの家庭用発電所では、電気集塵機の長手軸がブロックの長手軸と平行に配置されている場合、電気集塵機をブロックセルの幅に沿って一列に配置して使用しています。 この配置により、個々のデバイス間でガスを均一に分配することが容易になります。 しかし同時に、容量が 300 MW 以上のユニットでは、電極高さが 7.5 m の古い設計の電気集塵機では要件を満たすことができません。

新しい設計の電気集塵機と 12 m の電極を備えた 300 および 500 MW の容量を持つ設計ユニットの場合、ガスの速度と滞留時間は上記の要件を満たしています。

過剰空気と排ガス温度を最小限に抑えるように電気集塵機を設計することは不可能です。 通常、これらのパラメータの設計値からの偏差が観察され、これが電気集塵機内のガス速度の 20 ～ 25% の増加と、それに伴うガス精製のわずかな低下の原因となります。 したがって、強力な発電所からの排ガスの必要な浄化を確実に行うには、浄化ガス量を 1.2 倍に増やす電気集塵機を検討する必要があります (加圧下で動作するボイラーを除く)。

近年、針型コロナ電極を備えた電気集塵機が発電所に供給されています。 バヨネット型電極で発生する放電と比較した電極からの放電の特徴は、コロナ点の位置の安定性と電流負荷の値が高いことです。これは、液体炉を備えたボイラーの後ろに設置された装置にとって特に重要です。スラグの除去、および灰の高抵抗層や排ガスの高ダスト含有量による除去。

示された 2 つのタイプの電極を比較すると、コロナ点での放電の強度の大きな違いに注目します。 針電極を使用した場合の電界強度と短放電電流の増加は、2 つのセクションの曲率による表面曲率の増加によって説明されます。 この点で、灰粒子の帯電条件が改善され、収集電極方向のドリフト速度が確実に増加します。 針コロナ電極を使用する場合、電気集塵機でのコロナ放電の強化にもいくつかの副作用が伴います。 コロナゾーンには、活性化エネルギーを超えるエネルギーを持つ電子が含まれています。 これにより、化学反応プロセスが発生します。二酸化硫黄は酸化されて硫黄になります。 それで 2 –それで 3)、窒素酸化物が発生します。 したがって、高周波コロナ放電の実験では、無水硫酸の含有量が 20 ～ 50% に増加し、窒素酸化が ​​0.2 ～ 0.3% 増加しました。

横型マルチフィールド電気集塵機は、連続運転装置です。 電気集塵機を電源や排ガスの流れから切り離すことなく、電極を振ることにより電極から灰が除去されます。 この場合、灰の一部は必然的にガス流に入ります。 このプロセスはと呼ばれます 二次同伴これが、粒子が水または油膜上に堆積し、二次飛沫同伴がない湿式電気集塵機と比較して乾式電気集塵機の効率が低下する主な理由です。 二次飛沫同伴の量は、収集電極の振動の間隔に直接依存します。

国産の電気集塵機では、ガス中のダスト量、洗浄効率、ガス速度などに関係なく、各集塵電極の振とうは3分後に行われます。灰の比抵抗が高い場合、灰層により継続的な帯電が防止されます。接地された電極に流れ込むことで表面に到達します。 ただし、通常、収集電極上には厚さ 1 ～ 2 mm の揺れない層があることを考慮する必要があります。 高灰分燃料を燃焼させた場合でも、電気集塵機の最初のフィールドでは、3 分で沈降する灰の層の厚さは 100 ～ 200 ミクロンです。 したがって、振動間隔を 10 倍に増やすと、全体の層の厚さがわずかに増加します。 したがって、この間隔は大幅に増加する可能性があります。 灰を灰ダンプに水力輸送する場合、通常、オープンオーバーフローを備えた連続油圧シールが灰収集バンカーの下に設置されます。 この場合、入ってくる灰ディスペンサーはありません。 したがって、大量の灰が同時に投入されると、パルプまたは乾燥した灰さえもウォーターシールの開いたハッチを通って灰室に捨てられる可能性があります。 ウォーターシールの動作条件に応じて振動間の最大許容時間間隔を計算するために、次の式が提案されます。

ここ と– パルプ中の灰の最大許容濃度 (500 ～ 800 g/l)。 V– ウォーターシール内のパルプの体積、m3; G– ウォーターシールの水流、m 3 /s; F – 所定のホッパー上の電気集塵機セクションの設計断面、m2; h– 灰の収集の平均程度。 t– 振動間の時間間隔、s。

この場合、各電極の振動周期は

T =t × P,

どこ n- このホッパー上の電極の数。

振動間隔を変更するには、オプションの使用が提案されています。 テストでは、バリエーターを使用し、最初のフィールドの収集電極の振盪間隔を 30 分に、最後のフィールドでは 2 時間に増やすと、電気集塵機から除去される灰の量 (二次飛沫同伴) が約 1/2 減少することが示されました。 3.

大気中に放出される灰の量は、電気集塵機の効率に加えて、電源ユニットの総動作時間のうち、電気集塵機の個々のフィールドが動作していない部分にも依存します。 ほとんどの場合、場の切断は電気集塵機のハウジング内部の問題が原因で発生します。この問題は、電源ユニットが完全に停止した場合にのみ解消できます。コロナ電極のワイヤの断線 (ほとんどの場合、電気的侵食の結果)。振動機構の絶縁体やロッドの破損、振動板の破損や詰まりなど。

国内の発電所にある多くの電気集塵機を調べたところ、供給ガスダクトと電気集塵機の入口にある穴あきグリッドの設計が、装置全体とその断面全体に必要なガス分布の均一性を提供していないことがわかりました。 これにより、電気集塵機の通常の電気条件下でも灰収集の全体的な効率が全般的に低下します。

きれいな空気を吸うことは私たちの生理学的欲求であり、健康と長寿の鍵です。 しかし、強力な現代の生産企業は、人間にとって危険な産業排出物で私たちの環境と大気を汚染しています。

企業で技術プロセスを実行するときに空気の清浄さを確保し、日常生活で空気から有害な不純物を除去することは、静電フィルターが実行するタスクです。

このような最初のデザインは、1907 年に米国特許第 895729 号として登録されました。 その著者であるフレデリック・コットレルは、気体媒体から浮遊粒子を分離する方法を研究していました。

これを行うために、彼は静電場の基本法則の作用を利用し、微細な固体不純物を含むガス混合物を正と負の電位を持つ電極に通過させました。 塵粒子を含む逆に帯電したイオンは電極に引き寄せられて電極上に定着し、同様に帯電したイオンは反発します。

この開発は、作成のプロトタイプとして機能しました 最新の静電フィルター.

直流電源からの逆符号の電位は、別々のセクションに組み立てられた板状のシート電極 (通常「沈殿電極」と呼ばれます) と、それらの間に配置された金属メッシュ糸に適用されます。

家庭用電化製品のグリッドとプレート間の電圧は数キロボルトです。 産業施設で動作するフィルターの場合、それを一桁増やすことができます。

これらの電極を介して、特殊なエアダクトを通るファンに、機械的不純物や細菌を含む空気またはガスの流れが送られます。

高電圧の影響下で、強力な電場とフィラメント（コロナ電極）から流れる表面コロナ放電が形成されます。 これにより、陰イオン (+) と陽イオン (-) が放出されて電極に隣接する空気がイオン化され、イオン流が発生します。

静電場の影響下で負電荷を帯びたイオンが沈殿電極に移動し、同時にカウンター不純物を帯電させます。 これらの電荷は静電力によって作用され、収集電極上に塵が蓄積します。 このようにして、フィルターを通過した空気は浄化されます。

フィルターが動作すると、電極上の塵の層が常に増加します。 定期的に削除する必要があります。 世帯構造の場合、この操作は手動で実行されます。 強力な生産プラントでは、沈殿電極とコロナ電極を機械的に振って汚染物質を特別なホッパーに導き、そこから汚染物質を廃棄のために取り出します。

産業用静電フィルター設計の特徴

体の一部はコンクリートブロックや金属構造物で作ることができます。

ガス分配スクリーンは汚染空気の入口と精製空気の出口に設置されており、空気塊を電極間に最適に導きます。

粉塵の収集は、通常、底が平らでスクレーパーコンベアが装備されたビンで行われます。 集塵機は次のような形で作られています。

トレイ;

逆ピラミッド型。

円錐台。

電極振動機構は落下ハンマーの原理で動作します。 プレートの下または上に配置できます。 これらの装置の動作により、電極の洗浄が大幅に高速化されます。 最良の結果は、各ハンマーが独自の電極に作用する設計によって達成されます。

高電圧コロナ放電を発生させるには、工業用周波数ネットワークで動作する整流器を備えた標準的な変圧器、または数十キロヘルツの特殊な高周波デバイスが使用されます。 彼らの仕事はマイクロプロセッサ制御システムによって実行されます。

さまざまなタイプのコロナ電極の中で、ステンレス鋼のスパイラルが最も効果的に機能し、最適な糸張力を作り出します。 他のどのモデルよりも汚れが少ないです。

特別なプロファイルのプレートの形の収集電極の設計は、セクションに結合され、表面電荷の均一な分布のために作成されます。

非常に有毒なエアロゾルを捕捉するための工業用フィルター

このようなデバイスの動作スキームの 1 つの例を写真に示します。

これらの設計では、固体不純物またはエアロゾル蒸気で汚染された空気を浄化するために 2 段階のゾーンが使用されます。 最大の粒子はプレフィルター上に沈降します。

その結果、コロナ放電が発生し、不純物粒子が帯電する。 吹き込まれた空気混合物は集塵機を通過し、そこで有害物質が接地されたプレート上に濃縮されます。

沈殿器の後に配置されたポストフィルターは、残りの未沈降粒子を捕集します。 化学カセットはさらに、二酸化炭素やその他のガスの残留不純物から空気を浄化します。

プレート上に堆積したエアロゾルは、重力の影響でトレイを流れ落ちるだけです。

産業用静電フィルターの応用分野

汚染された空気環境の浄化は次の目的で使用されます。

石炭を燃やすボイラーを備えた発電所。

燃料油燃焼施設。

廃棄物焼却施設。

工業用化学還元ボイラー。

工業用石灰石焼鈍炉。

バイオマス燃焼用の技術ボイラー。

鉄冶金企業。

非鉄金属の生産。

セメント産業施設。

農産物加工企業およびその他の産業。

汚染された環境を浄化する可能性

さまざまな有害物質に対する高出力工業用電気集塵機の動作範囲を図に示します。

家庭用機器のフィルター設計の特徴

住宅敷地内の空気浄化は次のように行われます。

エアコン;

イオナイザー。

エアコンの動作原理を写真で説明します。

汚染された空気は、約 5 キロボルトの電圧が印加された電極を介してファンによって駆動されます。 気流中の微生物、ダニ、ウイルス、細菌は死滅し、不純物粒子は帯電して集塵電極に飛来し、付着します。

この場合、空気のイオン化が起こり、オゾンが放出されます。 天然酸化剤の中でも最も強い部類に属しますので、エアコン内部のあらゆる生物を死滅させます。

空気中のオゾンの標準濃度を超えることは、衛生基準に従って許容されません。 この指標はエアコンメーカーの監督当局によって注意深く監視されています。

家庭用イオナイザーの特長

現代のイオナイザーの原型は、ソ連の科学者アレクサンダー・レオニドヴィッチ・チジェフスキーが開発したもので、彼は重労働と劣悪な生活環境で刑務所内で疲弊した人々の健康を回復するために作成した。

照明シャンデリアの代わりに天井から吊り下げられた電源の電極に高電圧を印加すると、空気中にイオン化が起こり、健康に有益な陽イオンが放出されます。 それらは「エアロイオン」または「空気からのビタミン」と呼ばれていました。

カチオンは衰弱した体に生命エネルギーを与え、放出されたオゾンは病原体や細菌を殺しました。

最新のイオナイザーには、最初の設計にあった欠点はほとんどありません。 特に、現在ではオゾン濃度が厳しく制限され、高電圧電磁場の影響を軽減するための対策が講じられ、バイポーライオン化装置が使用されています。

しかし、多くの人が依然としてイオナイザーとオゾン発生器の目的（最大量のオゾンの生成）を混同し、後者を他の目的に使用していることは注目に値します。これは健康に大きな害を及ぼします。

イオナイザーは、その動作原理により、エアコンのすべての機能を実行するわけではなく、空気の粉塵を除去するものではありません。

コレクション出力:

電気集塵機: 動作原理と主な利点

ニコラエフ・ミハイル・ユリエヴィチ

博士号 技術。 科学、オムスク国立工科大学准教授、ロシア連邦、オムスク

E- 郵便: ムンプ@ ヤンデックス. る

イェシモフ・アセット・ムハメドヴィッチ

ロシア連邦オムスク工科大学

E- 郵便: エシモフ007@ 郵便. る

レオノフ・ヴィタリー・ウラジミロヴィチ

オムスク州エネルギー学部3年生

テクニカル 大学, RF, G. オムスク

電気集塵機: 動作原理と主な特徴

ニコラエフ・マイケル

技術科学候補者、オムスク国立工科大学（ロシア、オムスク）准教授

エシモフ・アセット

レオノフ・ヴィタリー

オムスク州立工科大学エネルギー研究所の学生、ロシア、オムスク

注釈

この記事では、電気集塵機の詳細な動作原理について説明します。 さまざまなタイプの電気集塵機、集塵電極、放電電極も検討されています。 電極間でガスのイオン化プロセスが発生するケースが示されています。 最新の電気集塵機の利点について説明します。

抽象的な

この記事では、電気集塵機の詳細な動作原理について説明します。 また、さまざまなタイプの電気集塵機、集塵電極、コロナ電極も検討されました。 イオン化電極間でプロセスガスが発生する状況。 最新の電気集塵機の威厳について説明しました。

鍵言葉: 電気集塵機; 電極; イオン化; コロナ放電。

キーワード:電気集塵機; 電極; イオン化; コロナ放電。

電気集塵機は、電気力の影響下でエアロゾル、固体、または液体粒子からガスを精製する装置です。 電場の作用の結果として、荷電粒子が精製中のガス流から除去され、電極上に堆積されます。 粒子の帯電はコロナ放電の場で発生します。 電気集塵機は直線状または円筒形の本体で、その内部にさまざまな設計の沈殿電極とコロナ電極が取り付けられています（静電集塵機の目的と適用範囲、および収集された粒子の特性に応じて）。 コロナ電極は、整流された電流電圧が 50 ～ 60 kV の高圧電源に接続されます。 捕集した固体粒子を振とうすることで電極から除去する電気集塵機を乾式、沈降した粒子を液体で電極から洗い流したり、液体粒子（ミスト、飛沫）を捕集したりする電気集塵機を湿式といいます。

精製ガスが連続して通過する電界の数に基づいて、電気集塵機は単一フィールドとマルチフィールドに分類されます。 電気集塵機は、ガス流セクションに平行なチャンバーに分割される場合があります。 この特徴によれば、それらは単一セクションまたは複数セクションにすることができる。 電気集塵機で精製されたガスは垂直または水平方向に活性ゾーンを通過するため、電気集塵機は垂直または水平にすることができます。 電気集塵機は、集塵電極の種類に応じてプレート型とチューブ型に分類されます。 電気集塵機の主な設計タイプは、水平プレート型と垂直管型です。

図 1. 横型電気集塵機

図 2. 管状電気集塵機

電気集塵機の動作原理を理解するには、まず電気回路を考慮する必要があります。 空気を介して平行に配置された電流源と2枚の金属板などの要素で構成されます。 このデバイスは単なるエアコンデンサですが、プレート間の空気層は他のガスと同様に電気を通すことができないため、そのような回路には電流は流れません。

ただし、必要な電位差が金属プレートに印加されるとすぐに、この回路に接続された検流計がこれらのプレート間の空気層のイオン化による電流の通過を記録します。

2 つの電極間でのガスのイオン化については、次の 2 つの場合が考えられます。

1. 単独ではなく、つまり、X 線やその他の線などの「イオナイザー」を使用した場合。 この「イオナイザー」の効果が完了すると、徐々に再結合が起こり始めます。つまり、逆のプロセスが起こり、異なる符号のイオンが再び互いに結合し始め、電気的に中性のガス分子が形成されます。

2. 独立して、電気ネットワーク内の電圧を、使用するガスの誘電率を超える値まで増加させることによって実行されます。

ガスを電気的に精製する場合、二次イオン化のみが使用され、つまり独立して使用されます。

金属板間の電位差を増やし始めると、ある時点で必ず臨界点（空気層の破壊電圧）に達し、空気が「破壊」され、回路内の電流が急激に増加します。金属板の間に火花が発生します。これを独立ガス放電と呼びます。

電圧がかかった空気分子は、正と負に帯電したイオンと電子に分裂し始めます。 電場の影響下で、イオンは逆に帯電した電極に向かって移動します。 電界電圧が増加すると、イオンと電子の速度、それに応じて運動エネルギーも徐々に増加し始めます。 速度が臨界値に達し、それをわずかに超えると、途中で遭遇したすべての中性分子が分裂します。 これにより、2 つの電極間にあるガス全体がイオン化されます。

平行平板間でかなりの数のイオンが同時に形成されると、電流の強度が大幅に増加し始め、火花放電が発生します。

空気分子が特定の方向に移動するイオンから衝撃を受けるという事実により、いわゆる「衝撃」イオン化とともに、かなり激しい空気塊の運動も発生します。

ガスの電気精製方法における自己イオン化は、電極に高電圧を印加することによって実行されます。 この方法でイオン化する場合、2つの電極間の一定の距離だけガス層を貫通する必要があります。 ガスの一部が破壊されずに残り、一種の絶縁体として機能することが必要です。これは、（絶縁破壊が起こらないように）火花やアークを引き起こす短絡から平行電極を保護します。

このような「絶縁」は、電圧に応じて電極の形状と電極間の距離を選択することによって作成されます。 2つの平行な平面の形で表される電極は、場のどの点でも電極間に常に同じ電圧が存在するため、この場合には適さないことに注意してください。つまり、場は次のようになります。常に均一。 一方の平面電極ともう一方の平面電極の間の電位差が破壊電圧に達すると、すべての空気が突き抜けて火花放電が発生しますが、場全体が均一であるため、空気のイオン化は起こりません。

不均一な電場は、同心円筒（パイプとワイヤ）、または平面と円筒（プレートとワイヤ）の形状をした電極間でのみ発生します。 ワイヤのすぐ近くでは、場の電圧が非常に高いため、イオンと電子は中性分子をイオン化できるようになりますが、ワイヤから遠ざかるにつれて、場の電圧とイオンの移動速度が大幅に低下するため、インパクトイオン化が簡単に行われなくなります。非現実的。

2 つの円筒電極間でのスパークの発生を回避するには、パイプの半径 (R) とワイヤ (r) の関係を決定する必要があります。 計算によると、R/r が 2.72 以上であれば短絡なしでガスのイオン化が可能であることが示されています。

ワイヤの周囲にかすかな光、またはいわゆる「コロナ」が現れるのは、イオン放電が発生したことを示す主な目に見える兆候です。 この現象をコロナ放電といいます。 かすかな輝きは常に特徴的な音を伴います - それはパチパチという音やシューという音の可能性があります。

発光するワイヤー（電極）のことをコロナ電極と呼びます。 「クラウン」は、ワイヤがどの極に接続されているかに応じて、プラスまたはマイナスのいずれかになります。 ガスを電気的に浄化する場合、2 番目のオプション、つまりマイナス コロナのみが使用されます。 正のクラウンとは異なり、均一性は低くなりますが、そのような「クラウン」は依然としてより高い臨界電位差を許容することができます。

捕集電極には、強固で剛性があり、捕集した塵埃を問題なく除去できる平滑な表面を有し、十分に高い空力特性を有することが求められる。

沈殿電極は、その形状と設計に応じて、通常、次の 3 つの大きなグループに分類されます。1) プレート型。 2) 箱型。 3) 溝付き。

コロナ電極には次の要件が課せられます。強力で十分に均一なコロナ放電を保証するために、電極は正確な形状を持っていなければなりません。 揺れや振動条件下でも信頼性が高く、トラブルがなく、耐久性のある動作を保証する機械的強度と剛性を備えています。 コロナ電極は全長10キロメートルに達する可能性があるため、製造が容易で低コストである。 攻撃的な環境に耐性があること。

コロナ電極には 2 つの大きなグループがあります。1 つは固定放電点のない電極、もう 1 つは電極の全長に沿って固定放電点を持つ電極です。 2つ目は、放電源が鋭い突起やスパイクであり、電極の動作を制御することが可能です。 これを行うには、スパイク間の距離を変更する必要があります。

沈殿電極および放電電極のシステムは、通常、金属溶接体の内部に配置されますが、まれに、U 字型フレームの形で作られた鉄筋コンクリート体の内部に配置されます。 筐体内の機器は上方または横から搬入されます。 ハウジングの外側には、温度による変形や結露を防ぐために断熱材が必要です。

粉塵の多い空気を供給し均一に分配するためのユニットは、原則として、収集電極とコロナ電極のシステムが配置されているメインチャンバーの前に設置されたガス分配グリルのシステムで構成され、穴あきシートで構成されています。 2 段に設置されており、その開断面積は 35 ～ 50% の範囲です。

電気集塵機から捕捉された塵を除去するために、特別な電極振動システムが使用されます。 乾式電気集塵機では、通常、スプリングカム、インパクトハンマー、振動、または磁気パルスシステムなど、いくつかのシステムが使用されます。 さらに、捕捉された粒子は電極から水で簡単に洗い流すことができます。

電気集塵機の利点: 最高度のガス精製の可能性 (最大 99.9%)、低いエネルギーコスト (ガス 1000 m 3 あたり最大 0.8 kW)、高温でもガス精製を実行可能、精製プロセスを完全に自動化できます。

参考文献:

1.GOST R 51707-2001。 電気集塵機。 安全要件とテスト方法。 入力。 2001 年 1 月 29 日。 M: スタンダード出版社、2001 年。

2.電気設備に関する規則。 第7版 M.: 出版社 NTs ENAS、2004 年。

3.サナエフ・ユイ 電気集塵機：設置、調整、試験、操作/概要情報。 XM-14シリーズ。 M.、「チンティキムネフテマシュ」、1984年。

普通のアパートでも空気をきれいにする必要があり、基本的な換気だけでは常にこのタスクに対応できるわけではありません。

この点に関して、最新のフィルターが広く使用されているため、以下のことが遅れる可能性があります。

• 動物の毛皮、
• ほこり、
• 植物の花粉、
• タバコの煙、不快な臭い、
• 細菌、ウイルス、
• カビ、真菌の胞子など。

これらの汚染物質はすべてアレルギーを引き起こす可能性があり、潜在的に危険です。 市場で最も人気があり、手頃な価格のフィルターの 1 つは静電フィルターです。

換気用静電フィルター空気からエアロゾルや機械粒子（すす、すす、煙、微細粉塵、有毒ガス、微細粉塵、その他の危険な家庭用および産業用汚染物質）を除去するために使用されます。

この空気浄化装置は次のコンポーネントで構成されています。

• 内側にスチールメッシュが入った粗いフィルター、
• 平面電極を備えた最初のプレートフィルター、
• 平面電極を備えた第 2 プレート フィルター、
• 通常は活性炭を使用した細かいフィルター。

デバイスの内容は、電力レベルやその他のパラメータによって異なる場合があります。 機器が高価であればあるほど、そのパワーは大きくなります。 都市部のアパートでは安価なフィルターを使用できます。 製造企業は、かなり厳しい要件を満たす高価な機器を購入します。

いくつかの洗浄段階を通過する空気の流れ 静電フィルター装置つまり、イオナイザー、集塵機、出口にいくつかのフィルターが装備されており、ほぼ無菌であることがわかります。
静電装置の動作原理は、異なる極性の電荷を引き付けることです。 空気中の粒子がフィルターに入り、電荷を獲得し、反対の極性で導電性プレート上に定着します。

このような空気浄化フィルターの作動中にオゾンが放出され、多くの人が雷雨の臭いを連想します。 オゾン自体はかなり危険で有毒な物質であり、アレルギー反応や呼吸器系の火傷を引き起こす可能性があるため、産業施設の稼働中にN2は窒素酸化物に破壊されます。

静電フィルター - 効率はどれくらいですか?

この機器は医療機関、飲食店、行政、オフィスビルなどで使用されています。

ビデオレビュー

メーカーの評価 - どの静電フィルターが最も人気があるか

店頭の静電デバイスの品揃えは非常に豊富です。 平均的な人は、自宅、オフィス、生産作業場用の機器を選択するのが難しいかもしれません。 まず第一に、デバイスの技術的特性を研究し、価格に注意を払う必要があります。

安すぎるデバイスは適切なレベルでそのタスクに対応できない可能性が高く、非常に高価なデバイスは大企業での使用を目的としており、通常のアパート用に購入すべきではありません。

ご自宅や車用にコンパクトバージョンを購入できます。 スーパープラスイオンオートメーカー「エコロジープラス」。 小型のユニットなので消費電力は約3ワットです。 製品の価格は30ドルから50ドルです。

Plymovent Group は SFE 装置を提供しています。 これはすでに約20万ルーブルの価値がある非常に深刻な機器です。 1 時間で 2500 立方メートルの空気を通過させます。 これは、オフィス、販売エリア、さらには小規模な組立工場にサービスを提供するのに十分です。

ケータリング施設では、オーブンやバーベキューを使用して食事を準備します。 揚げたり焼いたりする際の心地よい煙には健康に害を及ぼす可能性があるというマイナス面があるため、レストランのオーナーは訪問者と従業員の両方を煙から守ることが重要です。

この目的のために、Smoke Yatagan 静電フィルターが使用されます。 それらは、すす、脂肪、発がん性物質、臭気、煙を吸収します。 装置のプレフィルターは定期的に洗浄する必要があります。 この装置は気取らずに操作でき、非常に効率的です。

ビデオによる説明

静電フィルター Efva Super Plus - 産業環境での空気浄化用に設計されています。 金属加工、医薬品の製造、電気アーク溶接工場などで放出されるオイルや溶接エアロゾルを捕捉します。

オムスク州立大学

彼ら。 FM ドストエフスキー

化学工学部

「電気集塵機」をテーマにした自然保護に関するエッセイ

完了者: グループ xx‑601 の学生 (え)

レビン D.K.

チェック者：教授

アディーバ L.N.

NH 部門

オムスク – 2010

導入

人々の工業生産やその他の経済活動には、空気を汚染するさまざまな物質が室内空気や大気中に放出されます。 エアロゾル粒子（粉塵、煙、霧）、ガス、蒸気、さらに微生物や放射性物質が空気中に侵入します。

現段階では、ほとんどの産業企業にとって、換気からの有害物質の排出を浄化することは、大気圏を保護するための主要な対策の 1 つです。 排出物が大気中に入る前に浄化することで、大気汚染が防止されます。

空気の浄化は、衛生的、環境的、経済的に非常に重要です。

塵埃除去段階は、「労働安全 - 環境保護」複合体の中間的な位置を占めます。 原理的には、集塵が適切に組織化されていれば、作業エリアの空気中の最大許容濃度 (MPC) の基準を確保するという問題は解決されます。 しかし、粉塵浄化システムがない場合、すべての有害物質は集塵システムを通じて大気中に放出され、大気を汚染します。 したがって、ダストクリーニングステージは、産業企業のダスト制御システムの不可欠な部分であると考える必要があります。

ガス精製 – 産業施設に隣接する地域の通常の衛生状態を維持し、化学原料または燃料として使用するガスを準備し、不純物自体を価値のある製品として準備するために、ガス混合物が大気中に放出されるときに混合ガスからさまざまな不純物を分離します。 ガスの浄化は通常、塵や霧などの浮遊粒子からの浄化と、ガスを使用するときや大気中に放出するときに望ましくない蒸気やガス状の不純物からの浄化に分けられます。.

工業的なガス精製方法は、次の 3 つのグループに分類できます。

1) 固体吸収剤または触媒を使用する - 「乾式法」の洗浄。

2) 液体吸収剤（吸収剤）の使用 - 液体洗浄。

3) 吸収剤や触媒を使用しない洗浄。

最初のグループには、吸着、固体吸収剤との化学的相互作用、および不純物の無害または容易に除去可能な化合物への触媒変換に基づく方法が含まれます。 ドライクリーニング方法は通常、吸着剤、吸収剤、または触媒の固定床を使用して実行され、定期的に再生または交換する必要があります。 最近では、このようなプロセスは「流動」床または移動床でも実行され、洗浄剤を継続的に更新できるようになりました。 液体法は、液体吸着剤 (溶媒) による抽出成分の吸収に基づいています。 3 番目のグループの精製方法は、不純物の凝縮と拡散プロセス (熱拡散、多孔質隔壁による分離) に基づいています。

工業用ガスに含まれる粒子は、その組成、凝集状態、分散性などが非常に多様です。 浮遊粒子 (エアロゾル) からのガスの精製は、機械的および電気的手段によって行われます。 ガスの機械的精製は、遠心力への曝露、多孔質材料による濾過、水または他の液体による洗浄によって行われます。 大きな粒子を解放するために重力が使用される場合があります。 機械的ガス洗浄は通常、乾式ガス洗浄（サイクロン装置）、濾過、湿式ガス洗浄を用いて行われます。 電気ガス浄化は、高度に分散した塵やミストの粒子を捕捉するために使用され、特定の条件下では高い浄化係数が得られます。

私のレポートでは、電気ガス精製の原理、電気集塵機の作用、その種類、ガス精製への併用の可能性、およびそれらの使用の長所と短所について説明します。

1. 電気集塵機の動作原理

電気集塵機では、電気力の影響下で固体および液体の粒子からガスが精製されます。 粒子には電荷が与えられ、電場の影響下でガス流から堆積します。

電気集塵機の全体図を図に示します。 1.

米。 1. 電気集塵機: 1 – 沈殿電極; 2 - コロナ電極; 3 – フレーム。 4 – 高電圧絶縁体。 5 – 振盪装置。 6 – 上部チャンバー。 7 – 集塵機。

電気集塵機での粉塵除去プロセスは次の段階で構成されます。粉塵粒子はガス流とともに電場を通過し、電荷を受け取ります。 荷電粒子は反対の符号の電極に移動します。 これらの電極上に堆積されます。 電極に付着したゴミを除去します。

粒子の帯電は、静電堆積プロセスの最初の主要なステップです。 工業用ガス洗浄で遭遇する粒子のほとんどは、粒子の形成中に得られたいくらかの電荷をそれ自身に帯びていますが、これらの電荷は小さすぎて効果的な堆積を保証できません。 実際には、粒子の帯電は、粒子を電気集塵機の電極間の DC コロナに通過させることによって実現されます。 プラスコロナとマイナスコロナの両方を使用できますが、工業用ガスの洗浄では、安定性が高く、電圧と電流の大きな動作値を使用できる可能性があるため、マイナスコロナの方が好ましいですが、空気浄化の場合はプラスコロナのみが使用されます。オゾンの発生が少ないからです。

電気集塵機の主な要素は、コロナと集塵電極です。 最も単純な形状の最初の電極は、チューブ内またはプレート間に張られたワイヤであり、2 番目の電極は、放電電極を囲むチューブまたはプレートの表面です (図 2)。

30...60 kV の高電圧直流がコロナ電極に供給されます。 通常、放電電極はマイナス極性を持ち、集電電極は接地されます。 これは、コロナがこの極性でより安定しており、陰イオンの移動度が陽イオンの移動度よりも高いという事実によって説明されます。 後者の状況は、塵粒子の帯電の加速に関連しています。

分配装置の後、処理されたガスは、コロナ電極と沈殿電極によって形成された電極間ギャップと呼ばれる通路に入ります。 コロナ電極の表面から放出される電子は、高強度の電場で加速され、ガス分子をイオン化するのに十分なエネルギーを獲得します。 電子と衝突したガス分子はイオン化され、反対の電荷をもつ電極の方向に急速に動き始め、衝突すると電子の新しい部分がノックアウトされます。 その結果、電極間に電流が発生し、特定の電圧でコロナ放電が形成され、ガスのイオン化のプロセスが強化されます。 イオン化ゾーン内を移動し、その表面にイオンを吸着する浮遊粒子は、最終的に正または負の電荷を獲得し、電気力の影響下で反対の符号の電極に向かって移動し始めます。 粒子は経路の最初の 100 ～ 200 mm で強く帯電し、強力なコロナ場の影響下で接地された沈殿電極に向かって移動します。 プロセス全体は非常に高速で、粒子が完全に沈降するまでにわずか数秒しかかかりません。 粒子が電極上に蓄積すると、振り落とされるか洗い流されます。

米。 2. 電極の構成図: a - 管状電極を備えた電気集塵器。 b - プレート電極を備えた電気集塵機。 1 - コロナ電極; 2 - 電極を収集します。

コロナ放電は不均一な電界の特徴です。 電気集塵機でそれらを作成するには、点（エッジ）-平面、線（鋭いエッジ、細いワイヤー）-平面または円柱タイプの電極システムが使用されます。 電気集塵機のコロナの分野では、2 つの異なる粒子帯電メカニズムが実装されています。 最も重要な帯電は、外部電場の影響下で粒子に向かって移動するイオンによるものです。 二次帯電プロセスはイオン拡散によって引き起こされ、その速度はイオンの熱運動エネルギーに依存しますが、電場には依存しません。 直径が 0.5 μm を超える粒子の場合は場での帯電が優勢であり、0.2 μm 未満の粒子の場合は拡散が優勢です。 中間範囲 (0.2...0.5 µm) では、両方のメカニズムが重要です。

2. 電気集塵機の設計と種類

この方法を使用してガスを浄化する装置は電気集塵装置と呼ばれます。 電気集塵機の主な要素は、整流された高電圧電流が供給されるコロナ電極が配置された気密ハウジング、および集塵接地電極、電極絶縁体、電気集塵機の断面全体に均一な流量分布を実現するための装置です。電気集塵機、収集された粒子を収集するためのホッパー、電極再生システム、および電源。

構造的には、電気集塵機は長方形または円筒形の本体を持つことができます。 沈殿電極とコロナ電極は、電極、絶縁ユニット、およびガス分配装置を揺動するための機構と同様に、ハウジングの内部に取り付けられています。

電極が配置されている電気集塵器の部分は、アクティブゾーン (あまり一般的ではありませんが、アクティブボリューム) と呼ばれます。 アクティブゾーンの数に応じて、シングルゾーン電気集塵機と 2 ゾーン電気集塵機が知られています。 シングルゾーン電気集塵機では、コロナ電極と沈殿電極は構造的に空間的に分離されていませんが、2ゾーン電気集塵機では明確に分離されています。 粉塵排出物の衛生的な洗浄には、1 つの作業容積内にコロナ電極と沈殿電極を配置したシングルゾーン構造が使用されます。 浮遊粒子のイオン化と沈降のための別々のゾーンを備えた 2 ゾーン電気集塵機は、主に供給空気の浄化に使用されます。 これは、オゾンがイオン化ゾーンで放出され、敷地内に供給される空気中にオゾンが入ることが許されないためです。