Способ улавливания капельного аэрозоля и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли электрическими фильтрами и может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, строительных материалов, энергетики и т.д., где имеют место промышленные выбросы в виде капельной аэрозоли. Задачей изобретения является обеспечение возможности использования электрофильтра в системах мокрого пылеулавливания при больших объемах газов (сотни тысяч м³/ч) за счет увеличения удельной производительности и снижения габаритных размеров электрофильтра. Для достижения поставленной задачи осуществляют подачу газового потока, насыщенного капельной аэрозолью, в каплеуловитель со скоростью 5-8 м/с, электростатическую ионизацию капель аэрозоля, осаждение и выход очищенного газа. Осаждение осуществляют за счет сил инерции, возникающих в скоростном жалюзийном каплеуловителе при скорости движения газового потока 10-14 м/с. Устройство содержит корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого последовательно установлены высоковольтный ионизатор, выполненный в виде пакета коронирующих электродов, который штангами жестко прикреплен к корпусу, и пакета осадительных электродов, который жестко прикреплен к корпусу, и осадитель. Корпус фильтра выполнен с переменным сечением, ступенчато уменьшающимся в зоне установки осадителя, который выполнен в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя, жестко соединенного с корпусом фильтра, площадь рабочей поверхности которого должна составлять 0,5-0,8 площади рабочей поверхности ионизатора. Полости ионизатора и осадителя снабжены отстойниками. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике очистки газов от пыли электрическими фильтрами и может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, химической промышленности, энергетики и т.д., где имеют место промышленные выбросы в виде капельных аэрозолей.

Известен способ улавливания капельного аэрозоля, включающий подачу газового потока, электрическую коагуляцию и электрическое осаждение капельного аэрозоля и выход чистого газа, который осуществлен в мокром инерционном электростатическом фильтре, содержащем коронирующие и осадительные электроды.

В поле коронного разряда происходит зарядка частиц аэрозолей и их выделение из газового потока за счет движения заряженных частиц под действием поля в направлении, перпендикулярном потоку газа (см. книгу С.Б.Старк "Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве", М., Металлургия, 1990 г., с.166, рис.12.11) - аналог.

Для обеспечения осаждения частиц необходимо, чтобы время их дрейфа к осадительному электроду было меньше времени пребывания аэрозолей в электрическом поле электрофильтра. Выполнение этого условия приводит к необходимости снижения скорости подачи газового потока в уловитель до минимальных значений (не более 1-1,5 м/с), вследствие чего использование данного способа в устройстве для его осуществления приводит к большим габаритным размерам и низкой удельной производительности устройства.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ улавливания капельного аэрозоля, включающий следующие стадии: подачу газового потока, насыщенного капельным аэрозолем, в устройство, электростатическую ионизацию содержащихся в нем капель аэрозоля, осаждение капельного аэрозоля и выход очищенного газа, используемый в двухзонном электрофильтре, содержащем корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого последовательно установлены ионизатор, выполненный в виде пакета коронирующих электродов, который штангами жестко прикреплен к корпусу, и пакета осадительных электродов, который жестко прикреплен к корпусу, и осадитель, представляющий собой чередование заземленных (отрицательно заряженных) пластин и пластин, присоединенных к положительному полюсу выпрямителя (см. книгу С.Б.Старк "Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве", М., Металлургия, 1990 г., с.167, рис.12.12).

Известный способ, используемый в двухзонных электрофильтрах, позволяет увеличивать скорость подачи газового потока в уловитель до 2-3 м/с, однако удельная производительность устройства остается низкой, а габариты большими, что не позволяет применять эти устройства в системах мокрого пылеулавливания при больших объемах газов (сотни тысяч м³/ч).

Задачей изобретения является обеспечение возможности использования электрической очистки в системах мокрого пылеулавливания при больших объемах газов (сотни тысяч м³/ч) за счет увеличения удельной производительности и снижения габаритных размеров электрофильтра.

Для достижения поставленной задачи в известном способе, включающем следующие стадии: подачу газового потока, насыщенного капельной аэрозолью, в устройство, электростатическую ионизацию содержащихся в нем капель аэрозоля, осаждение и выход очищенного газа, согласно предлагаемому решению скорость подачи газового потока, насыщенного капельной аэрозолью, составляет 5-8 м/с, осаждение происходит за счет сил инерции, возникающих в скоростном жалюзийном каплеуловителе при скорости движения газового потока 10-14 м/с.

В двухзонном электрофильтре, содержащем корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого последовательно установлены высоковольтный ионизатор, выполненный в виде пакета коронирующих электродов, который штангами жестко прикреплен к корпусу, и пакета осадительных электродов, который жестко прикреплен к корпусу и осадитель.

Согласно предлагаемому решению корпус фильтра выполнен с переменным сечением, ступенчато уменьшающимся в зоне установки осадителя, при этом осадитель выполнен в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя, жестко соединенного с корпусом фильтра, площадь рабочей поверхности осадителя составляет 0,5-0,8 площади рабочей поверхности ионизатора, полости ионизатора и осадителя снабжены отстойниками.

Подача газового потока со скоростью 5-8 м/с позволяет увеличить удельную производительность аппарата. Подача газового потока со скоростью меньше 5 м/с значительно снижает удельную производительность и увеличивает габариты фильтра. Подача газового потока со скоростью больше 8 м/с незначительно увеличивает удельную производительность и уменьшает габариты аппарата, но резко снижает эффективность очистки.

Выполнение корпуса фильтра с переменным сечением, ступенчато уменьшающимся в зоне установки осадителя, и соблюдение соотношения рабочей поверхности осадителя (а_ih) и ионизатора (а·Н), равного 0,5-0,8, позволяют осаждение капельного аэрозоля производить при скорости газового потока 10-14 м/с, если осаждение капельного аэрозоля в осадителе производить при скорости газового потока меньше 10 м/с, то резко снижается эффективность инерционного каплеулавливания и неоправданно увеличиваются габариты фильтра. Если осаждение капельного аэрозоля производить при скорости газового потока больше 14 м/с, то это приведет к неоправданному увеличению гидравлического сопротивления (ΔP=f(υ²)) каплеуловителя и вторичному каплеуносу с поверхности жалюзи.

Выполнение осадителя в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя позволяет осаждение укрупненного капельного аэрозоля производить за счет инерционных сил.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ улавливания капельного аэрозоля отличается от прототипа тем, что скорость подачи газового потока составляет 5-8 м/с, осаждение осуществляется за счет сил инерции, возникающих в скоростном жалюзийном каплеуловителе при скорости движения газового потока 10-14 м/с, а заявляемое устройство для его осуществления отличается от прототипа тем, что корпус фильтра выполнен с переменным сечением, ступенчато уменьшающимся в зоне установки осадителя, осадитель выполнен в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя, жестко соединенного с корпусом, площадь рабочей поверхности осадителя составляет 0,5-0,8 площади рабочей поверхности ионизатора, а полости ионизатора и осадителя снабжены отстойниками, следовательно, заявляемые решения соответствуют критерию "новизна".

Признаки, отличающие заявляемые решения от прототипа, при изучении патентно-технической литературы не выявлены, за исключением осадителя, выполненного в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя (см. книгу С.Б.Старк "Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве", М., Металлургия, 1990 г., с.130), что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемых решений критерию "изобретательский уровень".

Устройство для осуществления предлагаемого способа улавливания капельного аэрозоля, показано на чертежах. На фиг.1 показан общий вид устройства. На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит корпус 1, выполненный с переменным сечением, ступенчато уменьшающимся в зоне установки осадителя 2, с патрубками входа 3 и выхода 4, в полости которого последовательно установлены высоковольтный ионизатор 5 (типового изготовления, см. книгу С.Б.Старк "Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве", М., Металлургия, 1990 г., с.166), выполненный в виде пакета коронирующих электродов 6, который штангами 7 жестко прикреплен к корпусу 1, и осадительных электродов 8, которые жестко прикреплены к корпусу 1 (например, сваркой), и осадитель 2, выполненный в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя (типового изготовления, см. книгу С.Б.Старк "Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве", М., Металлургия, 1990 г., с.130), жестко соединенного с корпусом 1 (например, сваркой), причем площадь рабочей поверхности осадителя 2 составляет 0,5-0,8 площади рабочей поверхности ионизатора 5. В предлагаемом устройстве это соотношение составляет 0,6. Полости ионизатора 5 и осадителя 2 снабжены отстойниками 9.

Заявляемое устройство работает следующим образом: газовый поток, насыщенный капельным аэрозолем, например сернистым ангидридом, через патрубок 3 подают в высоковольтный ионизатор 5 со скоростью 7 м/с, где происходит электростатическая коагуляция капельного аэрозоля электрическим полем высокой напряженности, за счет прохождения газового потока через пакеты коронирующих 6 и осадительных 8 электродов. В ионизаторе 5 осуществляется зарядка капельного аэрозоля и его интенсивная коагуляция, вызванная электрическим полем высокой напряженности (10 кВ).

Выйдя из ионизатора 5, газовый поток с укрупненными каплями аэрозоля проходит через осадитель 2, выполненный в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя, где под действием инерционных сил (υ=12 м/с) происходит отделение капель аэрозоля из газового потока. Выделенные капли аэрозоля выпадают в отстойники 8. Очищенный газ через выходной патрубок 4 выбрасывается в атмосферу. После чего цикл повторяется.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют увеличить скорость подачи газового потока в 2,5 раза, уменьшить габаритные размеры устройства за счет использования осадителя с малыми размерами в 4 раза и, соответственно, снизить металлоемкость аппарата ≈ в 10 раз по сравнению с прототипом. Предлагаемое устройство может быть установлено в любую систему мокрого пылеулавливания.

Формула изобретения

1. Способ улавливания капельного аэрозоля, включающий следующие стадии: подача газового потока, насыщенного капельной аэрозолью, в двухзонный электрофильтр, электростатическая ионизация, осаждение и выход очищенного газа, отличающийся тем, что скорость подачи газового потока, насыщенного капельной аэрозолью, составляет 5-8 м/с, осаждение происходит за счет сил инерции, возникающих в скоростном жалюзийном каплеуловителе при скорости движения газового потока 10-14 м/с.

2. Двухзонный электрофильтр, содержащий корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого последовательно установлены высоковольтный ионизатор, выполненный в виде пакета коронирующих электродов, который штангами жестко прикреплен к корпусу, и пакета осадительных электродов, которые жестко прикреплены к корпусу, и осадитель, отличающийся тем, что корпус фильтра выполнен с переменным сечением, ступенчато уменьшающимся в зоне установки осадителя, при этом осадитель выполнен в виде скоростного жалюзийного каплеуловителя, жестко соединенного с корпусом, площадь рабочей поверхности осадителя составляет 0,5-0,8 площади рабочей поверхности ионизатора, полости ионизатора и осадителя снабжены отстойниками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2