Электрофильтры

Электрофильтры, аппараты для удаления из газов при помощи электричества очень мелких частиц твердых тел (пыли), а также жидкостей (в форме тумана). Такого рода частицы вследствие высокой дисперсности проходят через матерчатые и другие фильтры (смотрите) или задерживаются ими только отчасти.

Принцип очистки газов по этому методу заключается в следующем: воздух или газы, содержащие частицы пыли, пропускаются через электрич. поле высокого напряжения, в к-ром последние заряжаются—обычно отрицательным электричеством,—отталкиваются к противоположному пассивному электроду, например к хорошо заземленным стенкам аппарата, и осаждаются на нем, отдавая свой заряд, после чего удаляются с электрода при помощи легких ударов или сотрясения в расположенный под ним бункер. Работа Э. может быть разбита на следующие фазы: 1) ионизацию газа. 2) заряжение отдельных пылинок электрич. зарядами, 3) отталкивание заряженных пылинок к противоположному электроду и 4) осаждение пыли на электроде. Для Э. обычно применяют постоянные токи с напряжением от 30 до 250 тыс. V. Такой ток подводят к активному электроду, представляющему в большинстве случаев тонкую проволоку, помещенную в трубке или между плоскими пластинками для получения в пространстве между ними электрич. поля. При этом вокруг активного электрода образуется свечение, происходящее от незначительных по силе, но многочисленных разрядов в виде коротких искр (длиною в несколько миллиметров). Проска-кивание электрич. искр между электродами не допускается, поэтому их помещают на определенном расстоянии друг от друга (обычно 10— 25 см). При прохождении газа в электрич. поле частицы его ионизируются.

В нек-рых случаях, например в случае отходящих газов из металлургии, печей, газы м. б. достаточно сильно ионизированы до вступления в Э.; в таком случае они обладают сравнительно большой электропроводностью, вследствие чего могут, в особенности при высокой t°, легко вызвать образование искры между электродами. Для устранения этого на металлургии. заводах применяют трубчатые Э., при проходе через которые газы охлаждаются и теряют значительную часть своей электропроводности. Заряжение отдельных пылинок электрич. зарядами происходит при непосредственном столкновении их с электронами активного электрода или с ионами газа, а также благодаря индукции, действию электрич. ветра и т. д. Для активного электрода обычно выбирается отрицательный электрич. заряд, т. к. скорость отрицательных ионов больше, чем положительных, кроме того напряжение поля в этом случае м. б. выбрано более высоким без опасения искрового разряда между электродами. Химический состав и физические свойства пыли также оказывают влияние на скорость ее ионизации, например окись цинка трудно ионизируется. В зависимости от этого находится скорость газового потока в электрич. поле и размеры Э. Скорость газа колеблется в пределах от 1 до 4 метров в ск., в среднем ок. 2 метров Отталкивание заряженных частиц пыли и газа к пассивному электроду происходит благодаря взаимодействию одноименных зарядов и зависит от напряжения электрич. поля и величины заряда ионизированных частиц. Сила отталкивания F определяется по формуле: F=eH, где е—величина заряда пылинки, а Н—напряжение поля. Благодаря отталкиванию частиц в Э. получается «электрический ветер», который отбрасывает к пассивному электроду как частицы пыли, так и частицы газа. Так как сила отталкивания прямо пропорциональна напряжению поля или разности потенциалов между электродами, желательно для увеличения производительности Э. повысить напряжение активного электрода как можно больше. Однако вместе со скоростью отбрасывания частиц возрастает также и величина затрачиваемой Э. энергии. Последняя в общем незначительна, например у Э. сист. Котреля она колеблется от 0,15 до 2 kW на 1 м³ очищаемого газа в ск. Осаждение пыли на пассивном (собирательном) электроде происходит до тех пор, пока между электродами существует ток, то есть совершается перенос зарядов частицами пыли и газа. Последние отдают свои заряды собирательному электроду, и в то время как газ продолжает свое движение вверх, частицы пыли осаждаются на электроде и падают вниз. Пылеосаждение прекращается, когда электрод покрывается слоем пыли, обладающей слабой электропроводностью; поэтому для удаления ее применяют ав-томатич. обстукивание или сотрясение электрода, после чего пыль попадает в бункер, из которого выгружается посредством шнека или транспортера.

Степень очистки газа зависит: 1) от напряжения электрич. поля, 2) от времени, в течение которого газ подвергается воздействию электрич. энергии, то есть от скорости газового потока и длины пути его в электрич. поле, 3) от химич. состава и физич. свойств частиц пыли. Кроме того небольшое влияние оказывают содержание пыли в 1 м^г газа, t° газа и его влажность. Очистке поддаются как слабо, так и сильно загрязненные газы, например с содержанием пыли 65—80 г в 1 м^г газа. Степень очистки непосредственно связана с расходом энергии на выделение пыли. Обычно она больше 90%, во многих случаях достигает 99% и м. б. доведена почти до 100%.

Э. существуют нескольких типов: наиболее часто применяются установки Котреля, затем трубчатые Э., пластинчатые Э. и другие (см.

Пылеуловители). Область применения Э. очень обширна. Они употребляются в производстве серной кислоты и других минеральных к-т: азотной, соляной ит. д., а также в производствах, применяющих эти к-ты, например при нитровании, сульфировании и тому подобное. процессах. В сернокислотном производстве Э. служат для очистки газов из колчеданных печей, для очистки газов от а и селена при получении серной кислоты по контактному способу, для выделения частиц кислоты из газов во время процесса концентрации ит. д. Аппараты Котреля оказались весьма нечувствительными к высокой t°, например 400—600°. Применение их для очистки газов колчеданных печей происходит настолько совершенно, что дальнейшая промывка и очистка газов становятся излишними. Также хорошо м. б. очищены газы и от а, являющегося каталитическим ядом для платины. в виде As₂0₃ при t° 300—450° не м. б. непосредственно выделен Э., т. к. находится в виде газа. Для осаждения его газы осаждают до получения As₂0₃ в форме тумана. Точно так же для выделения из газа хлора предварительно распыляют в нем известь, после чего образовавшуюся хлористую известь осаждают в Э. Для удаления из газов кислых паров в особенности пригодны пластинчатые Э., у которых в этом случае все части аппарата должен быть сделаны из кислотоупорного материала. Большое применение Э. находят в металлургии, где при обработке сырья вместе с газами увлекается в виде пыли значительное количество ценного металла, особенно при получении и обработке сурьмы, свинца, меди, олова, цинка и др. Для выделения их в особенности пригодны трубчатые Э.,в которых вся система труб разделена на две группы: в первой происходят охлаждение горячих газов и выделение более грубых примесей, во второй—выделяется собственно пыль. Э. применяются также для улавливания окиси цинка, например при переработке латуни, в производстве цинковых белил и т. д. В производстве цемента, гипса и извести происходит значительная потеря материалов при обжиге, измельчении и других операциях производства. Благодаря применению Э. эти материалы, увлекаемые газами в значительной степени, снова возвращаются в производство. Э. употребляются также для очистки газов из котельных, домен и других печей. Топочные газы (дым) очищаются от угля и других примесей, благодаря чему устраняется загрязнение окружающего воздуха. Колошниковые газы после очистки идут для сжигания в паровых котлах, для газовых двигателей и т. д. Точно так же при помощи Э. может производиться очистка газов коксовых печей от смолы, влаги и механич. примесей. Кроме этого Э. применяются на сульфат-целлюлозных з-дах, при изготовлении брикетов из бурых углей, на табачных ф-ках и во многих других производствах.

Лит. Лукьянов П., Курс технологии минеральных веществ, ч. 1, М., 1931; Климов Б., Достижения германской техники в области химической аппаратуры, М., 1929; Фокин Л., Методы и орудия химической техники, ч. 1, Обработка газов, П.—М., 1923; Strong W., Some Theoretical of Electrical Fume Precipitation, «Met. & Chem. Eng.», 1917, p. 648; Buch, Electrical Precipitation, «Trans, of the Soc. of Chem. Ind.», 1922, p. 22; Silbermann, Elektrische Behandlung von Gasen, Lpz., 1922; Strong, Elektrische Fallung, «Ann. der Phys.», Lpz., 1915, Oct.; T h e i n, Elektrische Fallung, «Ztschr. f. technische Physik», Lpz., 1921, 7. П. Черенин.