ДВУХЗОННЫЙ ЭЛЕКТРОФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1996 года по МПК B03C3/08 B03C3/12 

Изобретение относится к электрогазоочистке, а именно к очистке газов от твердых и жидких примесей с помощью электрического поля коронного разряда и может быть использовано для очистки газов при малообъемных пылящих технологических процессах, а также для очистки аэрозолей.

Известен двухзонный электрофильтр для очистки газов от примесей, содержащий последовательно установленную зарядную и осадительную камеры [1] Зарядная камера выполнена в виде симметричной системы "провод между двумя параллельными плоскостями", а осадительная в виде ряда одинаковых и равноотстоящих друг от друга параллельных пластин. Длина пластины при этом задается длиной осаждения наименее заряженных частиц примеси, что необходимо для обеспечения требуемой степени очистки. Следствием такого решения является высокая металлоемкость и сложность сборки, вызванная необходимостью обеспечить параллельность большого числа пластин при значительной их длине.

В приведенной конструкции неэффективно используется заряд части после зарядной камеры: частицы с зарядами разной величины движутся в одинаково организованном пространстве.

Прототипом изобретения является двухзонный электрофильтр для очистки газов, содержащий последовательно установленные по ходу газа зарядную и осадительную камеры [2] Зарядная камера выполнена в виде параллельных заземленных пластин, между которыми перпендикулярно к продольной оси электрофильтра и на равном расстоянии от заземленных пластин установлен коронирующий электрод. Осадительная камера выполнена в виде системы плоских осадительных электродов одинаковой длины, расположенных на равном расстоянии друг от друга и симметрично относительно плоскости симметрии зарядной камеры. Соседние электроды осадительной камеры подключены к разным полюсам источника питания, в частности они могут быть подсоединены с подачей положительного потенциала на осадительный электрод, лежащий в плоскости симметрии зарядной камеры.

Эта конструкция также не учитывает неравномерность распределения зарядов по поперечному сечению электрофильтра, следствием чего является выбор длины электродов, исходя из длины осаждения наименее заряженных частиц. Последнее, как отмечалось выше, приводит к высокой металлоемкости конструкции и сложности сборки из-за большого числа параллельно устанавливаемых протяженных пластин (непараллельность электродов приводит к значительному снижению надежности электрофильтра).

Техническая задача изобретения состоит в уменьшении числа и/или длины параллельно устанавливаемых осадительных электродов за счет использования неравномерности распределения зарядов по поперечному сечению фильтра. Это позволит и упростить сборку (или повысить надежность электрофильтра), и снизить металлоемкость конструкции.

В основу решения положена идея уменьшения суммарной установленной (расчетной) длины осадительных электродов путем приближения ее к реальной длине осаждения, учитывая малую длину осаждения сильнозаряженных частиц в довольно значительной, как показали проведенные исследования, центральной части.

Одинаковая суммарная длина осадительных электродов l_i, где l_i длина i-ого осадительного электрода; n число электродов; i порядковый номер электрода, может быть получена варьированием либо числа электродов, либо их длины, либо того и другого одновременно.

При этом длина i периферийных электродов в обоих случаях будет определяться длиной осаждения наименее заряженных частиц.

Отсюда следуют два варианта конструктивной реализации предлагаемого решения.

В первом варианте в двухзонном электрофильтре для очистки газов, содержащем последовательно установленные по ходу газа зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, симметричных относительно плоскости, в которой расположен перпендикулярно продольной оси электрофильтра коронирующий электрод, и осадительную камеру в виде системы плоских осадительных электродов чередующейся полярности, расположенных симметрично относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии зарядной камеры и имеющего одинаковую полярность с коронирующим электродом, поставленная техническая задача решается тем, что ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды установлены относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии на большем расстоянии, чем расстояние между другими парами соседних осадительных электродов.

Соотношение этих расстояний зависит от вида кривой распределения зарядов по поперечному сечению фильтра, однако, как показали исследования, в большинстве случаев оптимальным является соотношение, при котором расстояние между осадительным электродом в плоскости симметрии и ближайшими к нему электродами в 2-3 раза больше расстояния между соседними парами электродов.

При этом может быть целесообразна установка остальных осадительных электродов с постепенно увеличивающимся расстоянием по мере приближения к плоскости симметрии.

Во втором варианте решения в двухзонном электрофильтре для очистки газов, содержащем последовательно установленные по ходу газа зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, симметричных относительно плоскости, в которой расположен перпендикулярно продольной оси электрофильтра коронирующий электрод, и осадительную камеру в виде системы плоских осадительных электродов чередующейся полярности, расположенных симметрично относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии зарядной камеры и имеющего одинаковую полярность с коронирующим электродом, поставленная техническая задача решается тем, что электрод в плоскости симметрии и ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды выполнены меньшей длины, чем соседние осадительные электроды. При этом оптимальным соотношение длины электрода в плоскости симметрии и ближайших к нему электродов к длине соседних осадительных электродов может быть равно 0,5-0,3.

При достаточно пологом ходе кривой распределения зарядов по поперечному сечению может оказаться целесообразным выполнение осадительных электродов с постепенно уменьшающейся длиной по мере приближения к плоскости симметрии.

В обоих вариантах решения учитывается резкое уменьшение длины осаждения частиц в центральной части электрофильтра.

При увеличении расстояния между осадительными электродами в плоскости симметрии электрофильтра и соседним электродом по сравнению с расстоянием между периферийными электродами увеличивается длина осаждения сильно заряженных частиц из-за снижения напряженности поля и происходит выравнивание длин осаждения сильно и слабозаряженных частиц. Увеличение расстояния между электродами вблизи продольной оси фильтра позволяет уменьшить число параллельных межэлектродных промежутков и тем самым упростить сборку и снизить расход металла.

При уменьшении длины осадительных электродов вблизи продольной оси фильтра даже при сохранении числа параллельных пластин упрощается процесс сборки, поскольку требуется обеспечить параллельность на значительно меньшей длине, уменьшение же расхода металла при этом очевидно.

На фиг. 1 представлен электрофильтр с неравными расстояниями между осадительными электродами, продольный разрез; на фиг.2 то же в варианте с равными расстояниями между электродами, но с различной их длиной; на фиг.3 кривая распределения зарядов по поперечному сечению электрофильтра (ось у координаты по поперечной оси электрофильтра, ось х величина заряда частиц после зарядной камеры).

В первом варианте решения (фиг.1) двухзонный электрофильтр выполнен следующим образом.

В корпусе 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками последовательно друг за другом установлены газораспределительная решетка 4 и зарядная камера 5. Камера 5 выполнена в виде параллельных заземленных пластин 6, образующих между собой канал для очищаемого газа, и симметрично установленного перпендикулярно продольной оси электрофильтра по крайней мере одного высоковольтного коронирующего электрода 7. За зарядной камерой 5 расположена осадительная камера 8, включающая плоские осадительные электростатические электроды 9-12 и всасывающий вентилятор 13. Осадительные электроды 9-12 установлены параллельно между собой, при этом один из них, 9, расположен в плоскости симметрии зарядной камеры, т.е. по продольной оси электрофильтра. Ближайшие к нему осадительные электроды 10 установлены на расстоянии h₁ в 2-3 раза большем, чем расстояние h₂ (h₃) между электродами 10-11 (11-12).

При менее резком характере изменения кривой заряда, чем это приведено на фиг.3, целесообразно, особенно при большем количестве межэлектродных промежутков, постепенное уменьшение расстояний h₁>h₂>h₃>.>h_n, что позволит выравнить осаждение частиц на электродах.

Осадительные электроды 9-12 подключены к источнику напряжения с чередованием полярности на электродах. При этом электрод 9 подключен к положительному полюсу источника. По условиям безопасности наиболее удаленный от продольной оси электрод (12) необходимо делать заземленным. Поэтому число межэлектродных промежутков осадительной камеры 8 по одну сторону от продольной оси должно быть нечетным.

Учитывая приведенные выше соотношения расстояний в предлагаемом электрофильтре по сравнению с равномерным распределением межэлектродных промежутков, как это имеет место в прототипе, экономятся две электродные пластины, что при шести осадительных пластинах в прототипе составляет третью часть.

Электрофильтр работает следующим образом.

Очищаемый газ, засасываемый вентилятором 13 через входной патрубок 2, проходя через газораспределительную решетку 4, где отбираются крупные частицы и происходит выравнивание потока по сечению электрофильтра, поступает в зарядную камеру 5. Частицы, содержащиеся в очищаемом газе, проходя зону коронного разряда между электродами 6 и 7, приобретают заряд. Значение этого заряда для частиц данного размера определяется напряженностью электрического поля в той части промежутка, через которую они проходят вместе с потоком. На фиг. 3 показано распределение зарядов частиц на выходе из зарядной камеры 5. Частицы, которые проходят ближе к коронирующему электроду 7, имеют больший заряд, поскольку в этой зоне напряженность поля выше.

Далее заряженные частицы поступают в осадительную камеру 8, где под действием электростатического поля они движутся в сторону к заземленному электроду. Скорость движения частиц к электроду пропорциональна напряженности электрического поля и заряду частиц.

При постоянном напряжении напряженность поля будет обратно пропорциональна величине межэлектродного промежутка. Увеличению межэлектродного расстояния приводит к снижению скорости движения частиц к осадительному электроду 10, однако посколько в эту зону поступают заряды в 4-6 раз большие по значению, скорость повысится в 2-3 раза. Этого достаточно, чтобы время достижения осадительного заземленного электрода для всех частиц было практически одинаково. В результате длина осаждения частиц по всему сечению будет одинакова.

Другой вариант предлагаемого двухзонного электрофильтра (фиг.2) выполнен аналогично предыдущему, с той лишь разницей, что в осадительной камере 8 осадительные электроды 9-12 установлены с одинаковыми межэлектродными промежутками h_i, а длина электрода 9 в плоскости симметрии и ближайших к нему электродов 10 равна 0,5-0,3 длины осадительных электродов 11. При этом длина осадительных электродов 12 может быть равна или меньше длины электродов 13, но больше длины электродов 11.

Электрофильтр при этом работает аналогично предыдущему, с той лишь разницей, что в этом случае не происходит выравнивание длин осаждения частиц, и в центральной части фильтра длина осаждения значительно меньше, чем на периферии. Это позволяет соответственно уменьшить длину осадительных электродов 9 и 10 и тем самым не только снизить расход металла, но и облегчить обеспечение параллельности устанавливаемых электродов, особенно при уменьшении длины следующих электродов.

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано как при разработке новых электрофильтров, так и при реконструкции уже работающих. Оно может быть использовано в электрофильтрах для очистки сварочных аэрозолей, аэрозолей, образующихся при шлифовальных и металлургических процессах и т.п.

Использование: электрогазоочистка в малообъемных пылящих технологических процессах, а также для очистки аэрозолей. Сущность изобретения: фильтр содержит зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, между которыми в плоскости симметрии перпендикулярно продольной оси расположен коронирующий электрод. Осадительная камера содержит систему плоских параллельных электродов, один из которых расположен в плоскости симметрии. В одном варианте ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды расположены на большем расстоянии от электрода, лежащего в плоскости симметрии, чем расстояние между парами других соседних электродов. В другом варианте электрод в плоскости симметрии и ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды выполнены меньшей длины, чем соседние осадительные электроды. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Двухзонный электрофильтр для очистки газов, содержащий последовательно установленные по ходу газа зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, симметричных относительно плоскости, в которой расположен перпендикулярно продольной оси электрофильтра коронирующий электрод, и осадительную камеру в виде системы плоских осадительных электродов чередующейся полярности, расположенных симметрично относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии зарядной камеры и имеющего одинаковую полярность с коронирующим электродом, отличающийся тем, что ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды установлены относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии, на большем расстоянии, чем расстояние между другими парами соседних осадительных электродов. 2. Электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что расстояние между осадительным электродом в плоскости симметрии и ближайшими к нему электродами в 2 3 раза больше расстояния между соседними парами электродов. 3. Электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что остальные осадительные электроды установлены относительно друг друга с увличивающимся расстоянием по приближении к плоскости симметрии. 4. Двухзонный электрофильтр для очистки газов, содержащий последовательно установленные по ходу газа зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, симметричных относительно плоскости, в которой расположен перпендикулярно продольной оси электрофильтра коронирующий электрод, и осадительную камеру в виде системы плоских осадительных электродов чередующейся полярности, расположенных симметрично относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии зарядной камеры и имеющего одинаковую полярность с коронирующим электродом, отличающийся тем, что электрод в плоскости симметрии и ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды выполнены меньшей длины, чем соседние осадительные электроды. 5. Электрофильтр по п.4, отличающийся тем, что отношение длины электрода в плоскости симметрии и ближайших к плоскости симметрии осадительных электродов к длине соседнего осадительного электрода равно 0,5 0,3. 6. Электрофильтр по п.4, отличающийся тем, что остальные осадительные электроды выполнены с уменьшающейся по мере приближения к плоскости симметрии длиной.