ЭЛЕКТРОЦИКЛОН Российский патент 1997 года по МПК B03C3/15 

Изобретение относится к области разделения дисперсных частиц и газов с использованием электрических и центробежных сил и может быть применено для грубой и тонкой очистки газов, отходящих от технологического оборудования, на предприятиях энергетической, угольной, металлургической, цементной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по сущности и достигаемому результату является электроциклон, взятый за прототип, содержащий цилиндрический корпус, входной тангенциальный патрубок, выходной осевой патрубок, бункер со сборными камерами, спиралевидный канал, расположенный в цилиндрическом корпусе и переходящий в центре в выходной патрубок, коронирующие электроды в виде натянутых вертикально в спиралевидной раме проволок, проходящих по центральной линии канала [1]
Недостатком данного электроциклона является то, что коронирующие электроды, установленные по центральной линии спиралевидного канала и разделяющие его на две части, создают электрическое поле, которое имеет противоположное направление действия на заряженные частицы. При этом, в правой части канала по направлению газового потока действие электрических сил, превышающих по величине центробежные, на заряженные частицы совпадает с действием центробежных сил, а в левой половине канала направлено встречно, в результате чего уменьшается результирующий вектор электрических и центробежных сил, действующих на частицы, что приводит к недостаточной эффективности запыленных газов.

Кроме того, в бункере сползающий слой пылевого концентрата с выше расположенных поверхностей сборных камер попадает в восходящий газовый поток с ниже расположенных поверхностей сборных камер и частично уносится в выходной патрубок, что также вызывает снижение эффективности очистки газовых потоков от мелко- и крупнодисперсных частиц.

Другим недостатком электроциклона является сложность конструкции канала, выполненного в форме спирали Архимеда с переменным радиусом кривизны, а сборные бункерные камеры имеют еще более сложную форму.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки запыленных газов от мелко- и крупнодисперсных частиц и упрощение конструкции канала.

Задача решается путем выполнения канала в корпусе электроциклона из обечаек неполного профиля, концентрически расположенных, последовательно соединенных между собой плоскими пластинами и установленных на днище корпуса, в котором выполнены центральное и щелевые отверстия у основания обечаек со стороны их вогнутых поверхностей, при этом на выпуклых поверхностях обечаек размещены коронирующие электроды, а в бункере перед центральным отверстием днища установлена цилиндрическая перфорированная оболочка, по осевой линии которой укреплен игольчатый электрод, причем коронирующий электроды, размещенные по центральной линии канала и на выпуклых поверхностях обечаек, выполнены ленточно-игольчатыми с направлением игл в одну сторону.

Ленточно-игольчатые электроды с направлением игл в одну сторону, размещенные по центральной линии канала и на выпуклых поверхностях обечаек, позволяют создать в любой точке канала вектор действия электрического поля, совпадающий по направлению с вектором действия центробежных сил, а в цилиндрической перфорированной оболочке, по осевой линии которой укреплен игольчатый электрод, размещенный в бункере электроциклона, создается зона поперечного электрического поля, препятствующего уносу мелко и крупнодисперсных частиц через отверстия в днище корпуса, кроме того конструкция оболочки обеспечивает удлиненный путь прохождения каждой частицы в электрическом поле, что приводит к повышению эффективности очистки запыленных газов от мелко- и крупнодисперсных частиц.

Выполнение канала из обечаек неполного профиля, имеющих постоянный радиус кривизны, концентрически расположенных и последовательно соединенных между собой плоскими пластинами позволяет упростить конструкцию канала.

На фиг. 1 дан общий вид электроциклона; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 2.

Электроциклон состоит из цилиндрического корпуса 1, входного тангенциального патрубка 2, выходного осевого патрубка 3 и конусообразного бункера 4.

Внутри цилиндрического корпуса 1 проходит спиралевидный канал 5, образованный обечайками неполного профиля 6, концентрически расположенными и последовательно соединенными между собой плоскими пластинами 7, а сами обечайки 6 установлены на днище 8 корпуса 1, в котором выполнены центральное 9 и щелевые 10 отверстия, причем последние расположены у основания обечаек 6 со стороны их внутренней вогнутой поверхности. По центральной линии канала 5 между обечайками 6 и на внешних выпуклых поверхностях обечаек 6, за исключением поверхности корпуса 1, расположены ленточно-игольчатые электроды 11 с направленными в сторону корпуса 1 иглами 12. Спиралевидная рама 13 с укрепленными на ней ленточно-игольчатыми электродами 11 подвешена на токопроводах 14, закрепленных в опорных изоляторах 15. В бункере 4 перед центральным отверстием 9 в днище 8 корпуса 1 установлена цилиндрическая перфорированная оболочка 16, по осевой линии которой укреплен игольчатый электрод 17 с иглами 18, расположенными перпендикулярно к поверхности оболочки 16. Ленточно-игольчатые электроды 11, размещенные по центральной линии канала 5, и игольчатый электрод 17, расположенный в бункере 4, подключены к отрицательному полюсу источника питания (не показан).

Электроциклон работает следующим образом.

При подаче высокого напряжения в правой части спиралевидного канала 5 (по ходу газового потока) образуется поле отрицательной короны, а в левой части канала поле положительной короны. Вектор действия электрического поля каждой короны не одноименно заряженные частицы направлен радиально в сторону корпуса 1 и совпадает с вектором центробежной силы.

Запыленный газ поступает через входной тангенциальный патрубок 2, проходит по каналу между обечайками 6 и после сепарации выходит через осевой патрубок 3. При прохождении запыленного газа между обечайками 6 дисперсные частицы в левой половине канала (по ходу газового потока) под действием электрического поля положительной короны приобретают положительные заряды, перемещаются в радиальном направлении и либо проходят через промежутки между лентами ленточно-игольчатых электродов 11, либо касаются поверхности лент. При прохождении частиц через промежутки между лентами последние попадают в поле отрицательной короны, перезаряжаются или коагулируют с отрицательно заряженными частицами, а затем заряжаются отрицательно и под действием поля отрицательной короны и центробежных сил перемещаются в сторону корпуса 1.

Частицы, контактирующие с поверхностями лент ленточно-игольчатых электродов 11, перезаряжаются до отрицательного потенциала, коагулируют с приближающимися положительно заряженными частицами, переносятся газовым потоком через промежутки между ленточно-игольчатыми электродами 11 в поле отрицательной короны, перемещаются в радиальном направлении и разряжаются на стенках обечаек. Коагуляция частиц приводит к увеличению их размеров, скорости перемещения и, следовательно, повышению эффективности очистки запыленных газов от мелко и крупнодисперсных частиц.

В правой и левой части канала действие электрического поля на радиальное перемещение частиц в сторону корпуса 1 суммируется с действием центробежных сил. Далее частицы увлекаются движущимся газовым потоком по вогнутым поверхностям обечаек 6 тонким слоем пылевого концентрата и через щелевые отверстия 10 в днище 8 корпуса 1 попадают в бункер 4, где, оседая, продолжают спиралевидное движение по стенкам бункера 4 к пылесборнику (на фиг. не показан).

Мелкодисперсные частицы в бункере 4, уносимые восходящим газовым потоком, заряжаются отрицательно в поле короны между цилиндрической перфорированной оболочкой 16 и игольчатым электродом 17, перемещаются под действием электрического поля в направлении к оболочке 16, выталкиваются электрическим полем и "электрическим ветром" через отверстия цилиндрической оболочки 16 и возвращаются в пылевой сползающий слой по стенкам бункера 4. При этом цилиндрическая перфорированная оболочка 16 охватывает большую часть боковой поверхности восходящего газового потока и имеет удлиненную форму, в силу чего почти все мелкодисперсные частицы достигают поверхности оболочки 16 и выталкиваются за ее пределы. Частицы, не достигшие стенок бункера 4, подхватываются восходящим газовым потоком и таким образом осуществляется рециркуляция мелкодисперсных частиц в бункере 4 до их улавливания. Осевший слой пыли на внутренней поверхности оболочки 16 сдувается "электрическим ветром".

Таким образом повышается эффективность очистки запыленного газа от мелко- и крупнодисперсных частиц.

Кроме того, выполнение спиралевидного канала в корпусе электроциклона из обечаек неполного профиля, концентрическии расположенных и последовательно соединенных между собой плоскими пластинами, позволяя упростить конструкцию канала.

Изобретение относится к области разделения дисперсных частиц и газов и использованием электрических и центробежных сил для грубой и тонкой очистки дымовых газов от пыли на предприятиях энергетической, угольной, металлургической и цементной отраслях промышленности. Сущность изобретения: выполнение корпуса электроциклона в виде концентрически расположенных и последовательно соединенных секций, у основания вогнутых стенок которых в днище проделаны щелевые отверстия, а на стенках и в промежутке между ними установлены ленточно-игольчатые электроды, перед циркуляционным отверстием в бункере по осевой линии цилиндрической перфорированной оболочки укреплены игольчатые электроды. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Электроциклон, содержащий цилиндрический корпус, входной тангенциальный и выходной осевой патрубки, бункер, спиралевидный канал, расположенный в цилиндрическом корпусе, и коронирующие электроды, установленные по центральной линии канала, отличающийся тем, что стенки канала выполнены из концентрически расположенных обечаек, последовательно соединенных между собой и установленных на днище корпуса, в котором выполнены центральное и щелевые отверстия у основания обечаек со стороны их вогнутых поверхностей, при этом коронирующие электроды размещены на выпуклых поверхностях обечаек, а бункер снабжен установленной перед центральным отверстием днища цилиндрической перфорированной оболочкой с игольчатым электродом по оси. 2. Электроциклон по п.1, отличающийся тем, что коронирующие электроды, размещенные по центральной линии канала и на выпуклых поверхностях обечаек, выполнены ленточно-игольчатыми с направлением игл в одну сторону.