Электрофильтр

 

Изобретение относится к области пылеулавливания с помощью коронного разряда в электростатическом поле и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов. Техническим результатом является снижение расхода электроэнергии за счет саморегулирования коронного разряда при изменении расхода газового потока. Это достигается тем, что в электрофильтре, состоящем из корпуса, осадительных и коронирующих электродов, образующих несколько электрополей, входного и выходного газоходов, бункеров и источников высокого напряжения, корпус выполнен вертикальным. В нижней зоне корпуса коронирующие электроды установлены поперек газового потока, а в верхней зоне коронирующие электроды, установленные вдоль газового потока, снабжены трубкой с крышкой из диэлектрического материала с возможностью их свободного осевого перемещения под действием газового потока, обеспечивающего саморегулирование тока коронного разряда. Диаметр крышки больше диаметра трубки на 30-60%. Выходной газоход выполнен коническим с расширением по направлению движения газового потока. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области пылеулавливания с помощью коронного разряда в электростатическом поле и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.

Известна конструкция пластинчатого электрофильтра, включающая корпус с входным и выходным газоходами, между которыми установлены пластинчатые осадительные электроды в виде гладких металлических листов или натянутых на рамы сеток, между которыми подвешены коронирующие электроды, выполненные из отрезков проволоки (Машины и аппараты химических производств. Издание третье, переработанное и дополненное./ Под редакцией И.И. Чернобыльского.-М. : Машиностроение. 1975. 451 с., с. 11-12).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся значительные затраты электроэнергии для создания устойчивого коронного разряда между коронирующими и осадительными электродами, что приводит к повышенной стоимости очистки газов от дисперсной фазы, особенно при изменениях расхода газа.

Известен электрофильтр для очистки потока газа от пыли, включающий корпус с входным и выходным патрубками, осадительные электроды, элементы которых расположены поперек газового потока у входного патрубка и вдоль в основной части корпуса, и коронирующие электроды, расположенные между рядами осадительных электродов, при этом свободное сечение в рядах элементов осадительных электродов, расположенных поперек газового потока, составляет 30-60% (авт. св. СССР 629981, B 01 D 35/06, В 01 С 3/09, электрофильтр, 1978).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность конструкции электродов, элементы которых расположены поперек газового потока у входного патрубка, и значительные затраты электроэнергии для создания устойчивого коронного разряда между коронирующими и осадительными электродами, что приводит к повышению стоимости очистки газов от пыли при изменениях расхода газа.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является электрофильтр, состоящий из корпуса, осадительных и коронирующих электродов, образующих несколько электрополей, входного и выходного газоходов, бункеров и источников высокого напряжения, при этом один или несколько осадительных электродов имеют вырезы, плоскости которых снабжены установленными на изоляторах пластинами, заземленными через рамки измерительных приборов, и установлены в начале и конце электрофильтра (авт. св. СССР 1212490, B 01 D 35/06, В 03 С 3/09, электрофильтр, 1984).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся повышенные затраты электроэнергии из-за необходимости создания устойчивого коронного разряда между коронирующими и осадительными электродами в каждом электрополе, что приводит к увеличению стоимости очистки газов от пыли, особенно при изменении расхода газа.

Задачей предлагаемого технического решения является создание новой конструкции электрофильтра, обеспечивающей саморегулирование тока коронного разряда при изменениях расхода газового потока.

Техническим результатом является снижение расхода электроэнергии за счет саморегулирования тока коронного разряда при изменении расхода газового потока.

Поставленный технический результат достигается тем, что в электрофильтре, состоящем из корпуса, осадительных и коронирующих электродов, образующих несколько электрополей, входного и выходного газоходов, бункеров и источников высокого напряжения, корпус выполнен вертикальным, в нижней зоне которого коронирующие электроды установлены поперек газового потока, а в верхней зоне коронирующие электроды, установленные вдоль газового потока, снабжены трубкой с крышкой из диэлектрического материала с возможностью их свободного осевого перемещения под действием газового потока, обеспечивающего саморегулирование тока коронного разряда, при этом диаметр крышки больше диаметра трубки на 30-60%, а выходной газоход выполнен коническим с расширением по направлению движения газового потока.

Вертикальная установка корпуса и установка в нижней его зоне коронирующих электродов поперек газового потока позволяет заряжать основную часть дисперсной фазы газового потока за счет коронного разряда на входе в электрофильтр. Установка коронирующих электродов в верхней зоне вдоль газового потока и снабжение каждого из них трубкой с крышкой из диэлектрического материала с возможностью их осевого перемещения под действием газового потока и выполнение диаметра крышки на 30-60% большим диаметра трубки, а выходного газохода коническим с расширяющимся сечением по направлению движения газового потока позволяет создавать дополнительный коронный разряд и заряжать незаряженные частицы или капли дисперсной фазы газового потока при увеличении его расхода.

При снижении расхода газового потока динамическое воздействие его на крышку трубки уменьшается и она опускается вниз, уменьшая ток коронного разряда в верхней зоне и снижая расход электроэнергии. Выполнение выходного газохода коническим с расширением по направлению движения газового потока позволяет при увеличении расхода газа увеличивать рабочую длину коронирующих электродов, а при уменьшении расхода газа уменьшать ее, обеспечивая тем самым саморегулирование тока коронного разряда в верхней зоне электрофильтра.

При уменьшении диаметра крышки ниже предела 30% по сравнению с диаметром трубки динамическое воздействие потока газа на крышку оказывается недостаточным для подъема трубки относительно коронирующего электрода. При увеличении диаметра крышки выше предела 60% по сравнению с диаметром трубки динамическое воздействие потока газа на крышку становится чрезмерным, трубка поднимается вверх и не меняет своего положения при изменениях расхода газа.

На чертеже представлена схема предлагаемой конструкции электрофильтра.

Электрофильтр состоит из корпуса 1, вертикальных осадительных электродов 2, выполненных в виде пластин, между которыми установлены коронирующие электроды 3 из проволоки. Осадительные 2 и коронирующие 3 электроды образуют два или несколько электрополей (на чертеже показаны два электрополя). В нижней зоне коронирующие электроды 3 установлены поперек газового потока. В верхней зоне коронирующие электроды установлены вдоль газового потока.

Каждый коронирующий электрод 3 верхней зоны снабжен трубкой 4 с крышкой 5, при этом диаметр крышки 5 на 30-60% больше диаметра трубки 4. Трубка 4 и крышка 5 выполнены из диэлектрического материала, например полимера.

Для подачи запыленного газа в нижней части корпуса 1 установлен входной газоход 6. Для отвода очищенного газа в верхней части корпуса установлен выходной газоход 7, выполненный коническим с расширением по направлению движения потока газа. Для ограничения высоты подъема трубок 4 установлены ограничители высоты 8.

Для подключения осадительных 2 и коронирующих 3 электродов к источникам высокого напряжения электрофильтр снабжен клеммами 9.

Электрофильтр работает следующим образом. К клеммам 9 присоединяются провода высокого напряжения от источников высокого напряжения. По входному газоходу 6 подают запыленный газ, который проходит через нижнюю зону электрофильтра с коронирующими электродами 3 и ионизируется. Ионы сталкиваются с частицами пыли, заряжают их и под действием электрического поля двигаются вместе с частицами к осадительным электродам 2. Часть свободных (незаряженных) и заряженных частиц пыли не успевает осесть на осадительных электродах 2 в нижней зоне электрофильтра. Они с потоком газа поступают в верхнюю зону электрофильтра с коронирующими электродами 3.

С целью экономии электроэнергии ток короны в верхней зоне электрофильтра протекает только с открытой части высоты коронирующих электродов 3, свободной от трубок, выполненных из диэлектрического материала, так как последний препятствует образованию короны и протеканию тока.

Обычно скорость газа наибольшая на оси аппарата. От динамического воздействия потока газа на крышку 5, диаметр которой больше диаметра трубки 4 на 30-60%, трубки 4 центральных коронирующих электродов 3 верхней зоны поднимаются вверх в большей степени, чем трубки 4 периферийных коронирующих электродов 3.

Подъем крышек 5 с трубками 4 осуществляется до тех пор, пока сила динамического воздействия потока газа в коническом выходном газоходе 7 не уравновесится с силой тяжести каждой трубки 4 с крышкой 5.

Таким образом, высота открытой части коронирующих электродов 3 верхней зоны пропорциональна расходу газа и уменьшается или увеличивается с уменьшением или увеличением расхода газа в зазоре между осадительными электродами 2. При малых расходах газа коронирующие электроды 3 в верхней зоне практически полностью закрыты трубками 4, корона не образуется и дополнительный ток не идет. Основная часть частиц ионизируется и осаждается в нижней зоне с коронирующими электродами 3, установленными поперек газового потока. Не успевшие осесть в этой зоне заряженные частицы дополнительно осаждаются на осадительных электродах 2 в верхней зоне, так как напряжение на осадительных электродах подается даже в отсутствие коронирующего разряда на коронирующих электродах 3.

При возрастании расхода газа трубки 4 с крышками 5, по вышеописанному механизму, поднимаются вверх, освобождая часть длины коронирующих электродов 3 верхней зоны для коронного разряда и тока. В пределе при максимальном расходе газа трубки поднимаются вверх до упора в днище выходного газохода 7 или ограничителей высоты 8.

Таким образом, предлагаемая конструкция электрофильтра обеспечивает саморегулирование тока коронного разряда за счет уменьшения высоты короны на коронирующих электродах 3 верхней зоны при снижении расхода газа или увеличения высоты короны на них при возрастании расхода газа без измерения (как в конструкции по прототипу, авт. св. СССР 1212490, 1984) запыленности воздуха и передачи сигнала на вторичный прибор, регулирующий напряжение. Это снижает затраты электроэнергии на 30-50% при соответствующих изменениях расхода газа через электрофильтр, упрощает обслуживание и затраты на приборы регистрации и регулирования напряжения и в конечном счете уменьшает себестоимость очистки газа в электрофильтрах.

Предлагаемую установку трубок 4 с крышками 5 из диэлектрического материала на каждый коронирующий электрод 3 верхней зоны несложно провести не только на вновь конструируемых электрофильтрах, но и на действующих при их реконструкции.

Формула изобретения

Электрофильтр, состоящий из корпуса, осадительных и коронирующих электродов, образующих несколько электрополей, входного и выходного газоходов, бункеров и источников высокого напряжения, отличающийся тем, что корпус выполнен вертикальным, в нижней зоне которого коронирующие электроды установлены поперек газового потока, а в верхней зоне коронирующие электроды, установленные вдоль газового потока, снабжены трубкой с крышкой из диэлектрического материала с возможностью их свободного осевого перемещения под действием газового потока, обеспечивающего саморегулирование тока коронного разряда, при этом диаметр крышки больше диаметра трубки на 30-60%, а выходной газоход выполнен коническим с расширением по направлению движения газового потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1