СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ И АППАРАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B03C3/00 B03C3/40 B01D35/06 

Изобретение относится к технике электрической очистки газов и может быть использовано на предприятиях черной и цветной металлургии, химической, цементной и других производствах.

Известны способы очистки газов от пыли с применением электрофильтров, содержащих газоход и установленные вдоль потока газа коронирующие и осадительные электроды. В поле коронного разряда частицы пыли заряжаются и под действием электрического поля движутся к осадительному электроду с которого они периодически удаляются.

Осадительные электроды выполняют различными по форме и могут быть в виде гладких пластин, коробчатыми, прутковыми, карманными, С-образными и другими.

Ужов В.И. Очистка промышленных газов электрофильтрам, М.: Энергия, 1967 г./
Однако степень очистки газов от пыли зависит не только от состояния поверхности осадительного электрода, его формы и приэлектродных процессов, но и от способности частиц отдавать приобретенный в электрическом поле заряд. Так, из-за формирования на осадительном электроде слоев отложений пыли из слабопроводящих частиц возникает явление обратной короны и происходит вторичный унос частиц с электрода, что не позволяет повысить эффективность работы электрофильтра.

Известен способ улавливания высокоомных пылей из газов, заключающийся в пропускании запыленного потока через смежные униполярные зоны коронных разрядов разной полярности, разделенные осадительным элементом.

На осадительном элементе через границу раздела осуществляется взаимная компенсация и нейтрализация полей, создаваемых зарядами разного знака в слоях отложений уловленной пыли.

/SU, авторское свидетельство N 1181717, кл. B 03 C 3/00, 1985 г./
Однако, несмотря на то, что этот способ позволяет исключить явление обратной короны за счет компенсации электрических полей от зарядов разного знака, нейтрализация самих зарядов на осадительном элементе осуществляется не эффективно, что затрудняет процесс удаления пыли с электрода и его регенерацию.

Задачей, решаемой описываемым изобретением, является повышение эффективности улавливания высокоомной пыли.

Для решения поставленной задачи, согласно способу улавливания пылей из газов, включающего пропускание потока газа через зону коронного разряда с нейтрализацией заряда в слое пылевого отложения на осадительном электроде и исключением обратной короны, нейтрализацию заряда осуществляют за счет периодического сжатия слоя пылевого отложения между рабочими поверхностями осадительного электрода.

Для осуществления способа очистки газа в известном аппарате для очистки газа, содержащего газоход с установленными в нем вдоль потока газа коронирующими электродами и пластинами осадительного электрода, укрепленных на соединительном элементе, соединительный элемент выполнен в виде упругой раздвижной гармоники, на гранях которой под углом к ним установлены пластины осадительного электрода с возможностью сжатия друг с другом на рабочей поверхности.

Гармоника установлена в газоходе на направляющих и снабжена механизмом периодического раздвижения ее вдоль потока с выдержкой времени в неподвижном раздвинутом положении последующего сдвижения до сжатия пластин осадительного электрода.

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата для очистки газа, на фиг. 2 приведено изменение удельного электрического сопротивления пыли дымовых газов ТЭС в зависимости от пористости слоя для двух значений содержания влаги в слое пыли.

Аппарат для очистки газа содержит газоход 1, где размещены вдоль потока газа коронирующие игольчатые электроды 2 и пластины осадительного электрода 3, укрепленных на соединительном элементе 4, выполненного в виде раздвижной гармоники. Сборочные пластины гармоники 4 соединены между собой шарнирно посредством осей 5 и пружин 6 и могут перемещаться в направляющих 7 с помощью подвижных роликов 8, закрепленных шарнирно посредством пальцев на серединах боковых сторон пластин гармоники.

Пластины осадительного электрода закреплены на гранях гармоники упруго под небольшим углом к ним для получения возможности плотного сжатия их с заданным усилием, направленным по нормали к поверхности соприкосновения.

Гармоника одним концом закреплена неподвижно, а другим связана посредством гибких элементов 9а и 9б с двумя электропроводами механизма 10, обеспечивающего раздвижение ее вдоль потока на рабочее расстояние с выдержкой времени в этом положении и последующее сдвижение до сжатия пластин осадительного электрода. Управление механизмом 10 осуществляется от управляющего устройства 11 на основе релейно-контакторной аппаратуры.

Аппарат для очистки газов работает следующим образом.

Управляющее устройство включается в сеть и механизм 10 с гибким элементом 9а раздвигает гармонику на рабочее расстояние и выдерживает ее в этом положении в течение определенного интервала времени. Частицы аэрозоля, попадая с газовым потоком в область униполярного коронного разряда, получают электрический заряд и осаждаются под действием электрического поля на пластинах осадительного электрода, создавая слои отложений. Интервал времени осаждения пыли определяют по началу замедления скорости роста слоя /появление вторичного уноса частиц пыли/ или по зарождению очагов обратной короны /подбирают экспериментально/.

По окончании процесса осаждения пыли по сигналам управления от блока 11 механизм 10 с гибким элементом 9б осуществляет упругое сдвижение гармоники до сжатия пластин 3 осадительного электрода с необходимым упругим усилием. Слои отложений пыли сжимаются и уплотняются, что приводит к уменьшению пористости слоя, определяемой из соотношения:

где V_п - общий объем пор в данном объеме V слоя пыли.

Уплотнение слоя пыли приводит к снижению электрического сопротивления слоя пыли за счет уменьшения его удельного электрического сопротивления, улучшения контакта слоя с поверхностью осадительного электрода и снижения толщины слоя.

На фиг. 2 показано изменение удельного электрического сопротивления слоя ρ пыли для двух значений содержания влаги в слое W = 10% и W = 30% по отношению к массе сухой пыли в зависимости от пористости слоя m.

При сжатии слоя расширяются локальные области проводимости, образованные адсорбированной влагой и проводящими включениями в составе пыли, с формированием микроканалов стока заряда на осадительный электрод. Заряд в слое резко снижается.

Уплотнение слоя пыли можно совместить с процессом ее удаления с осадительных электродов, для чего используют толчковые режимы работы электродвигателя механизма 10.

Выполнение способа очистки газа осуществляли на следующем примере. В экспериментальный аппарат для очистки газа, содержащий систему игольчатых коронирующих электродов и пластинчатых осадительных электродов, укрепленных на соединительном элементе в виде раздвижной гармоники, подавалась смесь воздуха и высокоомной пыли дымовых газов ТЭС при температуре газа 100^oC. Площадь активного сечения аппарата - 0,25 м². Площадь одной пластины осадительного электрода - 0,05 м². Количество - 12 шт.

В результате опыта получено, что для отрицательной короны при напряжении на электродах 50 кВ, начальной запыленности 5 г/м³, скорости потока газа 1 м/с, интервалами между сжатиями слоев отложений 0,3 ч, усилием сжатия осадительных электродов 5 кГс, эффективность улавливания пыли составила 70%, а при отсутствии уплотнения слоя 30%.

Аналогичные эксперименты с потоком газа при температуре 300^oC при тех же остальных технологических параметрах показали увеличение эффективности на 50%.

Способ очистки газа от высокоомной пыли с нейтрализацией заряда в слоях пылевых отложений за счет периодического сжатия слоя между рабочими поверхностями осадительного электрода обеспечивает эффективную борьбу с уносом пыли, возникающую вследствие образования скопления зарядов на осадительном электроде и исключает явление обратной короны.

Закрепление пластин осадительного электрода на соединительном элементе, выполненного в виде упругой раздвижной гармоники, упрощает процесс реализации предлагаемого способа очистки газа с использованием известных аппаратов, а размещение соединительных элементов в газоходе друг за другом в ряд, при согласованной по времени работе механизмов раздвижения, обеспечивает высокую эффективность работы аппарата в целом.

Нейтрализация заряда в слое пылевого отложения за счет периодического сжатия слоя между рабочими поверхностями пластин осадительного электрода позволяет повысить стабильность работы электрофильтров и улучшить улавливание слабопроводящей пыли.

Использование: очистка газа от пыли. Способ очистки газов от пыли заключается в пропускании потока газа через зону коронного разряда с нетрализацией заряда в слое пылевого отложения и исключением обратной короны. Нейтрализацию заряда осуществляют за счет периодического сжатия слоя пылевого отложения между рабочими поверхностями осадительного электрода. Аппарат для осуществления данного способа очистки гада содержит газоход с установленными в нем вдоль потока газа коронирующими электродами и пластинами осадительного электрода, укрепленными на соединительном элементе, выполненного в виде раздвижной упругой гармоники. Пластины осадительного электрода установлены на гранях гармоники упруго под углом к ним с возможностью сжатия одна с другой по рабочей поверхности при сдвижении гармоники. Накопление слоя пылевого отложения осуществляют в течения времени выдержки гармоники в неподвижном раздвинутом положении, определяемого по началу замедления роста слоя или по зарождению очагов обратной короны. Последующее упругое сжатие пластин осадительного электрода уменьшает пористость слоя. Это вызывает резкое снижение электрического сопротивления слоя пыли, улучшает контакт с поверхностью осадительного электрода увеличивает сток заряда с пыли и исключает возникновение обратной короны. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки газов от пыли, включающий пропускание потока газа через зону коронного разряда с нейтрализацией заряда в слое пылевого отложения на осадительном электроде и исключением обратной короны, отличающийся тем, что нейтрализацию заряда осуществляют за счет периодического сжатия слоя пылевого отложения между рабочими поверхностями осадительного электрода. 2. Аппарат для очистки газа, содержащий газоход с установленными в нем вдоль потока газа коронирующими электродами и пластинами осадительного электрода, укрепленными на соединительном элементе, отличающийся тем, что соединительный элемент выполнен в виде упругой раздвижной гармоники, на гранях которой упруго под углом к ним установлены пластины осадительного электрода с возможностью сжатия друг с другом по рабочей поверхности. 3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что гармоника установлена в газоходе на направляющих и снабжена механизмом периодического раздвижения ее вдоль потока газа с выдержкой времени в неподвижном раздвинутом положении и последующего сдвижения до сжатия пластин осадительного электрода.