Электрофильтр с электродами волнового профиля
Изобретение относится к электрической очистке газов от пыли в различных отраслях промышленности, в частности в теплоэнергетике, химической промышленности, промышленности строительных материалов, металлургии и др. Электрофильтр состоит из корпуса, механизмов встряхивания, осадительных элементов волнового профиля и игольчатых коронирующих элементов. У осадительных элементов волнового профиля смежные плоские стороны расположены под углом α, находящимся в диапазоне 30...120°, и шаг коронирующих элементов равен шагу волны осадительных элементов. Игольчатые коронирующие элементы снабжены плоскостями, расположенными параллельно плоской части осадительных элементов. Расстояние (В) плоской части коронирующих элементов от плоской части осадительных элементов составляет B=R/(1,1...2,3), где R - расстояние концов игл коронирующих элементов от закругленной части осадительных элементов. Технический результат изобретения - неоднократное снижение выбросов пыли из электрофильтра. 2 ил.
Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для удаления из газов твердых и жидких частиц с помощью электрофильтров, и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургии, нефтехимической и др. отраслях промышленности.
Известны электрофильтры (аналоги) типа УГ, ЭГА и др., оснащенные С-образными электродами [1, 2], которые фактически являются плоскими пластинами, расположенными параллельно очищаемому газовому потоку. Для придания жесткости при отряхивании пыли элементам придан «профиль», высота которого выступает от осевой линии на 17...20 мм. Кроме этого, известны электрофильтры [3, 4], оснащенные гладкими осадительными электродами.
Недостатком осадительных электродов в этих электрофильтрах является относительно низкая степень очистки газов по причине слабо развитой площади осаждения. Кроме того, в этих электрофильтрах имеется высокая неравномерность распределения тока короны при улавливании высокоомной пыли.
Прототипами предлагаемого изобретения являются электрический коагулятор аэрозолей А.С. №887469 и электрофильтр А.С. SU 1643092 А1.
В этих электрофильтрах осадительные электроды имеют глубокий волновой профиль. Однако поток газа не следует вдоль изгибов осадительного электрода и время пребывания газов в электрофильтре не увеличивается, что не позволяет получать дополнительный эффект по улавливанию пыли.
Предлагаемый электрофильтр с осадительными электродами волнового профиля лишен указанных недостатков. Отличие предлагаемого электрофильтра заключается в том, что коронирующие элементы снабжены плоскостями, расположенными параллельно плоской части осадительных элементов, при этом угол, образованный смежными сторонами профиля осадительных элементов, составляет 30...120°, а расстояние (В) плоской части коронирующих элементов от плоской части осадительных элементов составляет В=R/(1,1...2,3), где R - расстояние игл коронирующих элементов от закругленной части осадительных электродов.
На фиг.1 показано сечение электрофильтра. На фиг.2 - активная зона электрофильтра. Перечень позиций на фигурах:
1 - корпус электрофильтра;
2 - осадительный элемент;
3 - коронирующий элемент;
4 - устройства встряхивания осадительных и коронирующих элементов (условно);
5 - плоская часть осадительного элемента;
6 - закругленная часть осадительного элемента;
7 - игла коронирующего элемента;
8 - плоская часть коронирующего элемента.
α - угол между плоскими смежными сторонами профиля осадительного электрода.
Осадительный элемент (2) представляет собой сочетание плоских (5) и закругленных (6) частей. В центре закругленных частей расположены концы игл (7) коронирующих элементов (3). Для увеличения напряженности электростатического поля корпус коронирующих элементов имеет плоскую часть и выполнен, например, в коробчатой форме. Угол α, образованный плоскими смежными сторонами профиля осадительных элементов, показан на чертеже равным 90°. В зависимости от требуемой степени очистки газа угол α может изменяться в диапазоне 120...30°. При угле, большем 120°, увеличение длины поля и степени очистки газов будет незначительное. При уменьшении угла α менее 30° будет происходить резкое возрастание гидравлического сопротивления электрофильтра, поэтому дальнейшее снижение величины угла нецелесообразно.
Функционирование предлагаемого электрофильтра происходит следующим образом: запыленный газ поступает в межэлектродный промежуток (фиг.1) и, благодаря направляющему действию плоских частей коронирующих элементов (3), двигается в межэлектродном промежутке, совершая повороты в соответствии с направлением межэлектродных промежутков. При этом путь следования потока увеличивается. Так, например, если угол α между смежными плоскими сторонами профиля осадительных элементов составляет 90°, то расчетный путь следования потока увеличивается в 1,41 раз (при изменении угла α от 120 до 30° расчетный путь следования потока изменяется от 1,23 до 4,34 раз). При этом происходит увеличение степени очистки газа, так как увеличивается время пребывания пылевых частиц в активной зоне электрофильтра.
Расчеты показывают, что, например, при величине угла α=90° снижение выбросов пыли по сравнению с аналогом и прототипом происходит в 3,5...6,0 раз. (В 3,5 раза - при степени очистки прототипа 98% и в 6 раз при степени очистки прототипа 99,88%). При этом степень очистки предлагаемого электрофильтра составляет соответственно 99,49% и 99,98%.
Важнейшим параметром предлагаемого электрофильтра является обеспечение электрической равнопрочности (равенства пробивных напряжений) между: 1 - концами коронирующих игл и закругленной частью осадительного электрода и 2 - плоскими частями коронирующих и осадительных электродов. Это условие равнопрочности обеспечивается в зависимости от технологических условий работы электрофильтра следующим образом:
- при улавливании низкоомных пылей и при малых концентрациях пыли, в частности на последних полях электрофильтра величина В=R·k,
где В - расстояние между плоскими частями коронирующих и осадительных электродов;
R - расстояние от концов игл коронирующих элементов до закругленной части осадительных элементов;
K - коэффициент, равный 1,1...1,3.
При высокоомных пылях и пылях, имеющих высокую концентрацию, в частности, на первых полях электрофильтров величина k=1,9...2,3.
При улавливании пылей, имеющих промежуточное значение величины
удельного электрического сопротивления (108...109 Ом/м), величина коэффициента k=1,3...1,9.
Кроме увеличения степени очистки газов из-за возрастания времени пребывания газов в электрофильтре происходит увеличение степени очистки по причине улучшенного распределения токов:
- в зоне короны - из-за равного расстояния коронирующих игл от осадительной поверхности (закругленной части элемента);
- в зоне электростатического поля - из-за увеличенной напряженности. В этой зоне по причине отсутствия тока короны обратная корона отсутствует, что способствует эффективному улавливанию высокоомной пыли.
Изготовление осадительных и коронирующих электродов по предлагаемому изобретению не вызывает принципиальных сложностей, так как при этом могут быть использованы известные способы проката листовых материалов.
Литература
1. Чекалов Л.В. (Под редакцией) Экотехника. Ярославль. «Русь», 2004 г, стр.195, 196.
2. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами. «Химия», М., 1967 г., стр.121.
3. Патент JP 2001009305, МПК В03С 3/41 и др. 2001-01-16.
4. Патент JP 11156236, МПК В03С 3/08 и др. 1999-06-15.
5. Авторское свидетельство СССР SU 1643092 А1.
6. Авторское свидетельство СССР SU 887469.
Электрофильтр, состоящий из корпуса, механизмов встряхивания, осадительных элементов волнового профиля и игольчатых коронирующих элементов, причем шаг коронирующих элементов равен шагу волны профиля осадительных элементов, отличающийся тем, что коронирующие элементы снабжены плоскостями, расположенными параллельно плоской части осадительных элементов, при этом угол, образованный плоскими смежными сторонами профиля, осадительных элементов составляет 30-120°, а расстояние (В) плоской части коронирующих элементов от плоской части осадительных элементов составляет B=R/(1,1...2,3), где R - расстояние игл коронирующих элементов от закругленной части осадительных элементов.
