Способ очистки газа от пыли и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к очистке газопылевых выбросов в различных отраслях промышленности. Способ основан на обработке газа знакопеременным электрическим полем, создаваемым в объеме между ионизирующим и осадительным электродами с дополнительным воздействием на частицы аэрозоля бегущего электрического поля одновременно по двум направлениям: навстречу поступающему потоку газа и в сторону осадительного электрода. Устройство для очистки газа от пыли содержит систему плоскопараллельных перфорированных ионизирующих электродов и пластинчатых осадительных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика. В устройстве также размещена система электродов бегущего электрического поля, выполненных в виде изогнутых пластин со слоем однородного диэлектрика в форме крылового профиля, и распределена в виде решетки профилей электродов с двумя направлениями трансляционной симметрии: вдоль поступающего потока газа и в направлении осадительного электрода. Ионизирующие электроды подключены к противоположным выводам источника однофазного переменного тока, осадительный электрод подключен к одному из выводов источника однофазного переменного тока, а электроды бегущего электрического поля подключают порядно со стороны набегающего потока газа и по порядку их следования от ионизирующего электрода, соответственно к началам фазовых обмоток А,В,С; С,А,В и В,С,А источника трехфазного переменного тока. Выведенную нейтраль этого источника подключают к осадительному электроду. Совместное воздействие на частицы аэрозоля газодинамических сил, сил электрического поля, приложенного между основными электродами, и сил бегущего электрического поля приводит к увеличению эффективности очистки газа от пыли в широком интервале скоростей потоков газа. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области пылеулавливания и предназначено для очистки газопылевых выбросов в различных отраслях промышленности.

Известен способ очистки газа от пыли, в котором поток газа, прошедший электрическое поле между коронирующим и осадительным электродами, дополнительно пропускают через бегущее относительно осадительного электрода электрическое поле, направленное навстречу потоку газа со скоростью, превышающей скорость газового потока. Бегущее электрическое поле, образованное с помощью дополнительных электродов, возвращает прорвавшиеся через основное электрическое поле частицы аэрозоля в рабочую зону электрофильтра (авторское свидетельство СССР N 874195, М.кл. В 03 С 3/08, 23.10.81).

Однако в связи с отсутствием высокой степени заряда на частицах аэрозоля, неуловленных в основном электрическом поле, а также из-за роста сопротивления среды, вызванного увеличением скорости набегающего потока газа для движущихся навстречу ему частиц аэрозоля, бегущее электрическое поле оказывает на частицы слабое силовое воздействие, не обеспечивающее получение необходимой скорости их перемещения назад в зону осаждения.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности пылеулавливания.

Для решения поставленной задачи согласно способу очистки газа от пыли, включающего обработку газа знакопеременным электрическим полем, создаваемым между ионизирующим и осадительным электродами, покрытых слоем однородного диэлектрика, расположенных в параллельных плоскостях вдоль потока газа, и применение бегущего электрического поля, бегущее электрическое поле создают в объеме между ионизирующими и осадительным электродами с двумя направлениями движения: навстречу поступающему потоку газа и в сторону осадительного электрода.

Известно устройство для очистки газа от пыли, содержащее корпус, систему ионизирующих электродов, покрытые слоем однородного диэлектрика пластинчатые осадительные электроды и электроды бегущего электрического поля, выполненные в виде изогнутых пластин в форме крылового профиля, образующих со стороны поступающего потока газа систему рядов, и источники однофазного и трехфазного переменного тока с фазовыми обмотками А, В, С (патент РФ N 2137551, кл. В 03 С 3/40, 20.09.99).

Однако данное устройство также недостаточно эффективно.

Повышение эффективности очистки устройством по изобретению достигается тем, что в устройстве для очистки газа от пыли, содержащем корпус, систему ионизирующих электродов и пластинчатых осадительных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика, систему электродов бегущего электрического поля и источники питания, электроды бегущего электрического поля выполнены в виде изогнутых пластин со слоем однородного диэлектрика в форме крылового профиля и распределены в рабочем объеме в виде решетки профилей с двумя направлениями трансляционной симметрии: вдоль поступающего потока газа и в направлении осадительного электрода, при этом ионизирующие электроды подключены к противоположным выводам источника однофазного переменного тока, осадительный электрод подключен к одному из выводов источника однофазного переменного тока, а электроды бегущего электрического поля, образующие со стороны поступающего потока газа систему рядов, подключены в первом, во втором и в третьем рядах по порядку их следования в каждом ряду от ионизирующих электродов соответственно к началам фазовых обмоток А, В, С; С, А, В и В, С, А источника трехфазного переменного тока, а выведенную нейтраль источника трехфазного переменного тока подключают к осадительному электроду.

Порядок подключения начала фазовых обмоток источника трехфазного переменного тока к электродам бегущего электрического поля в рядах со стороны поступающего потока газа получают циклической перестановкой выбранного порядка их подключения в первом ряду, при этом обеспечивают в рабочем объеме между ионизирующими и осадительными электродами два направления движения бегущего электрического поля: навстречу поступающему потоку газа и в сторону осадительного электрода, совпадающие с направлениями трансляционной симметрии решетки профилей электродов бегущего электрического поля.

Направление трансляционной симметрии решетки профилей электродов бегущего электрического поля в сторону осадительного электрода задают по углу установки профиля α между выбранным направлением и хордой профиля, который выбирают в интервале 0-90^o.

Электроды бегущего электрического поля располагают под углом атаки β между вектором скорости набегающего потока и хордой профиля, который выбирают в интервале 0-40^o.

В устройстве осуществляется эффективная зарядка частиц аэрозоля в течение полуволны напряжения между ионизирующими и осадительным электродами за счет извлечения носителей заряда из зоны плазмы барьерного разряда между ионизирующими электродами. При этом в зависимости от соотношения площади, находящейся под зоной барьерного разряда, к общей площади перфорационных отверстий ионизирующего электрода противоположный потенциал осадительного электрода подают на наружний или внутренний ионизирующий электрод с помощью переключателя П, обеспечивая максимальный выход носителей заряда из зоны разряда.

На фиг.1 приведена принципиальная схема реализации способа очистки газа от пыли, изображающая также поперечный разрез предлагаемого устройства для его реализации, а на фиг.2 показана диаграмма векторов выходного линейного напряжения начал фазовых обмоток А, В и С и направление их циклической перестановки, сохраняющее направление движения бегущего электрического поля.

Устройство для очистки газа от пыли содержит корпус /не показан/, в котором расположена система плоскопараллельных перфорированных ионизирующих электродов 1 и система электродов бегущего электрического поля, выполненных в виде изогнутых пластин 2 со слоем однородного диэлектрика 3 в форме крылового профиля с острой задней кромкой 4. Электроды бегущего электрического поля распределены в рабочем объеме в виде решетки профилей с двумя направлениями трансляционной симметрии: вдоль поступающего потока газа и в направлении осадительного электрода 5, покрытого слоем диэлектрика 6. Поз.7 соответствует перфорационным отверстиям в ионизирующем электроде. Переключателем П соединяют осадительный электрод к одному из выводов источника однофазного переменного тока.

Выполнение предлагаемого способа очистки газа осуществляется следующим образом.

В зависимости от общей площади перфорационных отверстий осадительный электрод 5 соединяют переключателем П к одному из выводов источника однофазного переменного тока, а на ионизирующие электроды 1 подают высокое напряжение от этого источника. В промежутке между ионизирующими электродами возникает барьерный разряд /при достижении напряженности электрического поля в пределах (10-40)·10⁵ В/м/. Носители зарядов, извлекаемые электрическим полем из зоны плазмы разряда через перфорационные отверстия 7 в ионизирующих электродах, заряжают в течение полуволны напряжения частицы пыли зарядами соответствующего знака и они под действием электрических сил этого поля устремляются к осадительному электроду. При изменении полярности электрического поля между осадительным и ионизирующим электродами через перфорационные отверстия извлекаются носители заряда противоположного знака, и осаждение частиц аэрозоля продолжается.

Действие электродов бегущего электрического поля 2, распределенных в рабочем объеме между ионизирующими и осадительным электродами в виде решетки крыловых профилей с двумя направлениями трансляционной симметрии: вдоль поступающего потока газа и в направлении осадительного электрода, приводит к повороту набегающего потока газа в сторону осадительного электрода.

Подача на электроды бегущего электрического поля высокого напряжения от источника трехфазного переменного тока приводит к воздействию на частицы аэрозоля дополнительных электрических сил, направленных навстречу поступающему потоку газа и в сторону осадительного электрода.

Совместное воздействие на частицы аэрозоля газодинамических сил, сил электрического поля между осадительным и ионизирующими электродами и сил от бегущего электрического поля, препятствующих прохождению частиц пыли с выходящим из устройства потоком газа и способствующих продвижению их в сторону осадительного электрода, повышает эффективность их улавливания.

Оптимальный выбор значений угла установки α и угла атаки β крыловых профилей электродов для газового потока с данными физическими свойствами позволяет осуществлять безотрывное обтекание газом крыловых профилей электродов с плавным сходом линий тока газа с острых задних кромок. Это уменьшает унос пыли с осадительного электрода.

Для исключения образования пылевых отложений на поверхностях электродов бегущего электрического поля применяют диэлектрические покрытия с невысокой адгезией /например, стекло, фторопласт/.

Способ осуществлялся на следующем примере.

В экспериментальное устройство для очистки газа от пыли, содержащее системы плоскопараллельных перфорированных ионизирующих и пластинчатых осадительных электродов и размещенную между ними систему электродов бегущего электрического поля, подводился запыленный поток газа, содержащий высокоомную золу дымовых газов ТЭС. Ионизирующие и осадительные электроды имели фторопластовое покрытие, а электроды бегущего электрического поля изгибались из пластин в форме крылового профиля и покрывались стеклом. Общая площадь осаждения пыли в устройстве 2,0 м². Площадь активного сечения устройства 1,0 м². Расстояние между ионизирующими электродами 0,02 м. Размер перфорационных отверстий 2·10^-2 - 5,0 ·10^-3 м. Переменная разность потенциалов в 40 кВ создавалась между внутренним ионизирующим и осадительным электродами. Расстояние между электродами бегущего электрического поля: по длине устройства 0,4 м, вдоль трансляционной симметрии в сторону осадительного электрода 0,25 м. Длина хорды профиля 0,2 м.

В результате опыта получено, что при угле установки профиля α = 35°, угле атаки β = 25°, переменном напряжении на ионизирующих электродах 40 кВ, фазовом напряжении на электродах бегущего электрического поля 20 кВ, скорости газового потока на входе в устройство 3 м/с, эффективность улавливания пыли составила 90%, а эффективность улавливания той же пыли подобным устройством, в котором бегущее электрическое поле создавалось только навстречу поступающему потоку газа, составила 60%.

Распределение между ионизирующими и осадительным электродами системы электродов бегущего электрического поля в виде решетки крыловых профилей с выбранными направлениями трансляционной симметрии способствует повышению электрического сопротивления рабочего промежутка, снижает газодинамическое сопротивление аппарата очистки, а получение в рабочей зоне одновременного движения бегущего электрического поля по двум направлениям: навстречу поступающему потоку газа и в сторону осадительного электрода, способствует повышению эффективности очистки газа и снижает длину активной зоны устройства.

Характеристики очистных устройств по предложенному способу не имеют недостатков, присущих электрофильтрам с постоянным напряжением на электродах /искровые пробои, явление "обратного коронирования"/.

Предлагаемое устройство осуществляет производительный процесс очистки газа от многих видов пыли в широком интервале скоростей потоков газа. Устройство, реализующее предложенный способ очистки газа, улавливает как высокоомные аэрозоли, так и проводит осаждение ассоциированных жидкостей, обладающих высокой полярностью, например растворов кислот, щелочей, солей, спиртов и др. Устройство обладает высокой надежностью при работе в агрессивных средах.

Формула изобретения

1. Способ очистки газа от пыли, включающий обработку газа знакопеременным электрическим полем, создаваемым между ионизирующим и осадительным электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика, расположенными в параллельных плоскостях вдоль потока газа, и применение бегущего электрического поля, отличающийся тем, что бегущее электрическое поле создают в объеме между ионизирующими и осадительным электродами с двумя направлениями движения: навстречу поступающему потоку газа и в сторону осадительного электрода.

2. Устройство для очистки газа от пыли, содержащее корпус, систему ионизирующих электродов, покрытые слоем однородного диэлектрика пластинчатые осадительные электроды и электроды бегущего электрического поля, выполненные в виде изогнутых пластин в форме крылового профиля, образующих со стороны поступающего потока газа систему рядов, и источники однофазного и трехфазного переменного тока с фазовыми обмотками A,B,C, отличающееся тем, что электроды бегущего электрического поля распределены в рабочем объеме в виде решетки профилей с двумя направлениями трансляционной симметрии: вдоль поступающего потока газа и в направлении осадительного электрода, при этом плоскопараллельные перфорированные ионизирующие электроды подключены к противоположным выводам источника однофазного переменного тока, осадительный электрод подключен к одному из выводов источника однофазного переменного тока, а электроды бегущего электрического поля подключены в первом, во втором и в третьем рядах по порядку их следования в каждом ряду от ионизирующих электродов соответственно к началам фазовых обмоток A,B,C; C,A,B и B,C,A источника трехфазного переменного тока, при этом выведенная нейтраль источника трехфазного переменного тока подключена к осадительному электроду.

3. Устройство для очистки газа от пыли по п.2, отличающееся тем, что порядок подключения начал фазовых обмоток источника трехфазного переменного тока к электродам бегущего электрического поля в рядах со стороны поступающего потока газа получают циклической перестановкой выбранного порядка их подключения в первом ряду, при этом обеспечивают в рабочем объеме между ионизирующими и осадительным электродами два направления движения бегущего электрического поля: навстречу поступающему потоку газа и в сторону осадительного электрода, совпадающие с направлениями трансляционной симметрии решетки профилей электродов бегущего электрического поля.

4. Устройство для очистки газа от пыли по п.2, отличающееся тем, что направление трансляционной симметрии решетки профилей электродов бегущего электрического поля в сторону осадительного электрода задают по углу установки профиля между выбранным направлением и хордой профиля, который выбирают в интервале 0 - 90^o.

5. Устройство для очистки газа от пыли по п.2, отличающееся тем, что электроды бегущего электрического поля располагают под углом атаки между вектором скорости набегающего потока и хордой профиля, который выбирают в интервале 0 - 40^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2