Transcript ppt/12MB - Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων

Ε.Μ. Πολυτεχνείο
Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών
Εργ. Μεταλλουργίας
Περιβάλλον II – Προστασία του Περιβάλλοντος στη
Μεταλλουργία και Τεχνολογία Υλικών
Μάθημα 5:
Ηλεκτρόφιλτρα - Σακόφιλτρα
Δρ. Α. Ξενίδης
Γενικά Στοιχεία – Αρχή λειτουργίας
Χρήση του ηλεκτρισμού για την
απομάκρυνση
Στερεών σωματιδίων
Σκόνης
Αχνών As, Se κλπ.
Υγρών σωματιδίων
Σταγόνων H2O
Σταγόνων H2SO4
Σταγόνων πίσσας κλπ
2
Γενικά Στοιχεία – Αρχή λειτουργίας
Λειτουργία
Τα φορτωμένα με σωματίδια αέρια διέρχονται
μέσα από ηλεκτρικό πεδίο υψηλής τάσης που
προκαλεί ιονισμό των αερίων
Τα ιονισμένα αέρια συγκρούονται με τα
σωματίδια φορτίζοντάς τα
Τα ιονισμένα σωματίδια έλκονται προς τα
ηλεκτρόδια
3
Αρχή λειτουργίας - Θεωρία
 Ένα αέριο μπορεί να ιονιστεί (Διάσπαση του σε
ηλεκτρόνια και θετικά ιόντα) υπό την επίδραση





Ισχυρής θέρμανσης
Ακτίνων Χ
Εκπομπών ραδιενέργειας
Κοσμικών ακτίνων
Βομβαρδισμών των μορίων του από ηλεκτρόνια ή ιόντα που
κινούνται με μεγάλη ταχύτητα, κλπ.
 Λόγω της επίδρασης τουλάχιστον των κοσμικών ακτίνων
και ραδιενεργών εκπομπών, ένα αέριο περιέχει πάντοτε
έναν αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων
4
Αρχή λειτουργίας - Θεωρία
 Όταν το ρεύμα αερίου βρεθεί σε ηλεκτροστατικό
πεδίο
 Τα ελεύθερα φορτία (ηλεκτρόνια και ιόντα) κινούνται
προς τους αντίστοιχους πόλους (Ηλεκτρόδια)
 Παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα
I  n  S  ve  e
Ι
S
ve
e
: ένταση ρεύματος
: διατομή αγωγού
: ταχύτητα των ηλεκτρονίων
: φορτίο του ηλεκτρονίου
5
Αρχή λειτουργίας - Τεχνολογία
 Σε ανομοιογενές πεδίο
 Η Ένταση πεδίου είναι μεγαλύτερη γύρω
από το κέντρο, όπου
 Όταν V αυξάνει, η ταχύτητα είναι μεγάλη
και γίνονται οι συγκρούσεις και ο ιονισμός
 Μακριά από το κέντρο, η ταχύτητα δεν
είναι μεγάλη και δεν γίνεται ιονισμός
 Η περιοχή γύρω από το κέντρο λέγεται
στεφάνη ιονισμού (corona discharge)
6
Αρχή λειτουργίας - Θεωρία
 Αν η τάση αυξηθεί ακόμα
περισσότερο
 Αυξάνει πολύ ο αριθμός των
φορτίων
 Η στεφάνη σχηματίζεται σε
όλο το άνοιγμα μεταξύ των
ηλεκτροδίων (πλήρης ιονισμός
(breakdown)
 Η στεφάνη ιονισμού ονομάζεται
και μερικό σπάσιμο (partial
breakdown)
 Σχηματίζεται μόνο σε
ανομοιογενές πεδίο
 Τα Η/Φ έχουν το ένα
ηλεκτρόδιο (ηλεκτρόδιο
εκπομπής) σε μορφή σύρματος
ανηρτημένου μεταξύ πλακών
(ηλεκτρόδια συλλογής)
7
Τύποι ηλεκτροδίων Η/Φ
8
Τεχνολογία Η/Φ
 Τμήματα Η/Φ





Ηλεκτρόδια εκπομπής (αρνητικά ηλεκτρόδια ή κάθοδοι: Σύρματα)
Ηλεκτρόδια συλλογής (θετικά ηλεκτρόδια ή άνοδοι: Πλάκες)
Μετασχηματιστής (Μ/Σ) με τάση εξόδου στα 50.000-100.000 V
Ανορθωτής
Σύστημα περιοδικής δόνησης ή κρούσης πλακών συλλογής (ξηρού τύπου)
ή έκπλυσης (υγρού τύπου)
 Χαρακτηριστικά λειτουργίας
 Vg : μικρή (0,5-0,6 m/s)
 Παρουσία εκρηκτικών ουσιών (στερεών, υγρών, αερίων): επικίνδυνη
(εκρήξεις)
 Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε υψηλές θερμοκρασίες (450 – 500οC)
 Μπορεί να επηρεάσουν την αντίσταση του στρώματος σωματιδίων επάνω στο
Η/Δ συλλογής
9
Χαρακτηριστικά σκόνης
 Ειδική αντίσταση σκόνης
 ρ < 104 Ohm.cm
 Καλή αγωγιμότητα (ραγωγού  10-3 Ohm.cm, ρημιαγωγού  10-2 - 10-9 Ohm.cm,
ρμονωτή > 109 Ohm.cm)
 Ο κόκκος αποφορτίζεται μόλις ακουμπήσει στο Η/Δ συλλογής και
ξαναφορτίζεται από το Η/Δ συλλογής και απωθείται
 ρ = 104 έως 1011 Ohm.cm
 Το Η/Φ έχει καλή απόδοση
 Ο κόκκος αποφορτίζεται ομοιόμορφα καθώς νέοι κόκκοι φτάνου στο Η/Δ
συλλογής
 ρ > 1011 Ohm.cm
 Μεγάλη αντίσταση – Αργή αποφόρτιση σκόνης
 Μεγάλη διαφορορά δυναμικού μεταξή σκόνης και Η/Δ
 Δημιουργία στεφάνης ιονισμού στο στρώμα σκόνης (πίσω στεφάνη ιονισμού)
 Εκπέμπονται θετικά ιόντα από το Η/Δ που κινούνται προς το Η/Δ εκπομπής και
εξουδετερώνουν το φορτίο των κόκκων
 Μείωση απόδοσης, Αύξηση της έντασης του ρεύματος στο Η/Φ
10
Χαρακτηριστικά σκόνης
11
Γενικό διάγραμμα Η/Φ
12
Γενικό διάγραμμα Η/Φ
13
Άποψη Η/Φ
14
Ανάλυση: Υπολογισμός της σχέσης
Deutsch
Απόδοση Η/Φ: Σχέση του
Deutch :
n 1e
 S .v s
Q
Πως προκύπτει ?
15
Άποψη Η/Φ
16
Σακκόφιλτρο - Γενική διάταξη
Σακκόφιλτρο – Κύρια χαρακτηριστικά
 Πλεονεκτήματα




Πολύ υψηλές αποδόσεις ακόμα και για πολύ μικρά σωματίδια
Ταυτόχρονα λειτουργούν για μεγάλο εύρος από είδη σωματιδίων
Μπορούν να λειτουργήσουν σε μεγάλο εύρος παροχών
Αποτελούν από επι μέρους στοιχεία – Εύκολη συναρμολόγηση
στο εργοστάσιο
 Χαμηλές πτώσεις πίεσης
 Μειονεκτήματα
 Μεγάλες επιφάνειες δαπέδου έδρασης
 Υφάσματα (ζημιά από υψηλές θερμοκρασίες ή διαβρωτικά
χημικά)
 Προβλήματα από παρουσία υγρασίας
 Πιθανότητα για ανάφλεξη ή έκρηξη
Αέρια ρύπανση
Σακκόφιλτρο - Ύφανση
 Πλέξη σακόφιλτρου (ΣΦ)
 Ίνες 100-150 μm
 Ανοικτά διαστήματα 50-75 μm
Αέρια ρύπανση