ЭЛЕКТРОФИЛЬТР Российский патент 1999 года по МПК B03C3/08 

Изобретение относится к газоочистным и пылеулавливающим установкам и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен (см. а.с. СССР N 921629, М.Кл³ B 03 C 3/00, опубл. 23.04.82), содержащий газопроницаемые осадительные электроды, снабженные фильтрующим слоем из зернистого материала, и коронирующие электроды, установленные параллельно друг другу и направлению газового потока. Осадительные электроды выполнены в виде коробов с замкнутой полостью, фильтрующие поверхности которых образованы металлическими сетками, заполненными слоем зернистого материала. Замкнутые полости осадительных электродов сообщаются посредством патрубков с газовым коллектором для отсоса газов.

Известный электрофильтр не обеспечивает высокой эффективности очистки пылегазового потока одновременно от пылевой и газовой составляющих. Это объясняется тем, что пыль, оседая на фильтрующей поверхности осадительных электродов, подавляет процесс адсорбции газов слоем зернистого материала. Кроме того, при регенерации осадительных электродов, проводимой путем периодической подачи импульсов сжатого воздуха в полость осадительных электродов, происходит вторичный унос пыли, что также снижает эффективность очистки газа.

Наиболее близким к заявляемому является электрофильтр (см. Исследование процесса электрогазоочистки и разработка техдокументации на реконструкцию электрофильтров для установок IA/IM каталитического крекинга нефти ПО "Ангарскнефтеоргсинтез": Отчет о НИР ПО "Ангарскнефтеоргсинтез": Отчет О НИР (заключительный), ЗФ НИИОГАЗ: Руководитель Т.С.Голоднова, N ГР 01910033042 - Запорожье, 1991 - с. 8,67). Электрофильтр содержит коронирующие электроды, выполненные из элементов с фиксированными разрядными точками, газопроницаемые осадительные электроды и плоские газопроницаемые аэродинамические перегородки, установленные в шахматном порядке со стороны входа и выхода воздушного потока.

Недостатком прототипа является его недостаточная эффективность при очистке от пыли воздушного потока, обусловленная тем, что соединительные элементы, расположенные со стороны входа и выхода воздушного потока, выполнены в виде плоских газопроницаемых перегородок. Наличие плоских перегородок со стороны входа воздушного потока способствует образованию отрывных течений в начальных элементах осадительных электродов, а наличие плоских перегородок со стороны выхода воздушного потока способствует неравномерному распределению скорости воздушного потока на конечном участке канала. Возникает вторичный унос пыли, который снижает эффективность электрофильтра.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном электрофильтре, содержащем коронирующие электроды из элементов с фиксированными разрядными точками, газопроницаемые осадительные электроды и аэродинамические перегородки, установленные в шахматном порядке со стороны входа и выхода воздушного потока в каналы и выполненные газопроницаемыми, новым является следующее:
перегородки выполнены в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку, причем перегородки на входе состоят из двух частей, обращенных одна к другой симметрично относительно оси канала, образуя щель, а перегородки на выходе установлены так, что они образуют щель по периферии канала. Новым является также то, что перегородки на входе выполнены таким образом, что отношение радиуса кривизны образующей цилиндрической поверхности к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (3/4) - (17/32), а перегородки на выходе выполнены таким образом, что отношение длины их прямолинейного участка к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (1/3) - (2/3). Перегородки выполнены таким образом, что отношение живого сечения перегородки, установленной на выходе, к живому сечению перегородки, установленной на входе, составляет 2,0 - 3,0.

Выполнение перегородок в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку, позволяет повысить эффективность электрофильтра за счет снижения до минимума теневых зон, улучшения их регенерации.

Выполнение перегородок, установленных на входе в канал, в виде двух частей, обращенных одна к другой симметрично относительно оси канала, образуя щель, позволяет создать направленный высокотурбулизированный поток вблизи коронирующих электродов и повысить зарядку частиц, а выполнение перегородок на входе так, что они образуют щель по периферии канала, позволяет обеспечить равномерность распределения скорости на конечном участке канала, а также уменьшить вторичный унос пыли.

Наибольшая эффективность очистки достигается при выполнении элементов электрофильтра с заявленным соотношением размеров, установленным экспериментально.

Заявляемое техническое решение для специалиста явным образом не следует из уровня техники. На основании этого можно сделать вывод, что решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 дается упрощенное графическое изображение заявляемой конструкции электрофильтра (вид сверху), на фиг. 2 - перегородка, расположенная со стороны входа воздушного потока, на фиг. 3 - перегородка, расположенная со стороны выхода воздушного потока.

Электрофильтр содержит коронирующие электроды 1, состоящие из элементов 2 с фиксированными разрядными точками, газопроницаемые осадительные электроды 3, образующие каналы 4; аэродинамические перегородки 5, расположенные со стороны входа воздушного потока и выполненные в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку, состоящие из двух частей, обращенных одна к другой симметрично относительно канала 4, образуя щель 6, и аэродинамические перегородки 7, расположенные со стороны выхода воздушного потока и выполненные в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку и установленные так, что образуют щель 8 по периферии канала. При этом перегородки на входе выполнены таким образом, что отношение радиуса кривизны образующей цилиндрической поверхности к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (3/4) - (17/32), а перегородки на выходе выполнены таким образом, что отношение длины ее прямолинейного участка к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (1/3) - (2/3). Отношение живого сечения перегородки, установленной на выходе, к живому сечению перегородки, установленной на входе, составляет 2,0 - 3,0.

Электрофильтр работает следующим образом.

В электрофильтр подают газы, содержащие взвешенные частицы пыли. Пылегазовый поток выравнивается газораспределительными решетками (на фиг. 1 не показаны) и поступает в первое поле электрофильтра с горизонтальным ходом газов (на фиг. 1 не показан), где происходит зарядка и осаждение крупных частиц пыли. Далее пылегазовый поток поступает в последующее поле электрофильтра в каналы 4, образованные осадительными электродами 3, открытие со стороны входа и в щели 6, образованные перегородками 5 на входе в канал 4. К коронирующим электродам 1 подводится выпрямленный электрический ток высокого напряжения от агрегата питания (на фиг. 1 не показан). Частицы пыли попадают в активное поле электрофильтра и приобретают электрической заряд.

Скорость пылегазового потока, прошедшего щели 6 между двумя частями перегородок 5, установленных на входе в канал 4, значительно увеличивается. В центре канала 4 создается направленный высокотурбулизированный поток, который достигает коронирующих электродов 1. Процесс зарядки частиц пыли в высокотурбулизированном потоке улучшается. Отрывные зоны потока у внешней со стороны канала 4 стороны осадительных электродов 3 уменьшаются по длине, это увеличивает осаждение уловленной пыли на начальных участках канала 4. Кроме того, на начальных участках каналов 4 в пространство между осадительными электродами 3 происходит подсос воздушного потока из открытого соседнего канала 4. Заряженные частицы принудительно транспортируются воздушным потоком и приближаются к поверхности осадительных электродов 3 под воздействием сил электрического поля, осаждаются на ней. Вблизи поверхности осадительных электродов 3 возникает ламинарный режим движения газов, что обеспечивает максимальное осаждение частиц пыли и исключает срыв частиц из осажденного слоя. По мере накопления пыли на осадительных электродах 3, осажденные частицы удаляются встряхиванием (механизм встряхивания на фиг.1 не показан).

На выходе из канала 4 сопротивление перегородки 7 направляет пылегазовый поток через щели 9, размещенные по периферии канала 4, тем самым устраняется теневая зона вихревого потока в конце канала 4. Движение газов становится направленным строго из канала 4, вихревые образования в конце канала 4 исчезают, улучшается процесс осаждения пыли. Прямолинейные участки перегородок 7, выступающие за пределы канала 4, снижают эффект внезапного расширения открытого на входе канала 4 и выравнивают скорость газового потока.

На физической модели электрофильтра экспериментально исследована различная кривизна перегородок, установленных на входе и выходе канала. Изменяли соотношение между размерами электрофильтра в заявляемых пределах, в пределах больших и меньших заявляемых.

При проведении экспериментов использовались образцы промышленной пыли с запыленностью 10 г/нм³, скорость газа в электрофильтре составляла 1,5 м/с.

Отбор проб осуществляется на входе в электрофильтр и на выходе из него.

Входная и остаточная запыленность определялась методом внутренней фильтрации.

Скорость газа в канале определялась термоанеметрическим комплексом ТАИК-ЗМ N 005.

Для сравнения на физической модели электрофильтра проведены также испытания электрофильтра - прототипа, в котором перегородки, установленные со стороны входа и выхода воздушного потока в каналы, выполнены плоскими.

Максимальная эффективность предлагаемой конструкции достигается при выполнении газопроницаемых перегородок в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку, причем перегородки на входе состоят из двух частей, обращенных одна к другой симметрично относительно оси канала, образуя щель, а перегородки на выходе установлены так, что образуют щель по периферии. При этом перегородки на входе выполнены таким образом, что отношение радиуса кривизны образующей цилиндрической поверхности к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (3/4) - (17/32), а перегородки на выходе выполнены таким образом, что отношение длины их прямолинейного участка к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (1/3) - (2/3). Отношение живого сечения перегородки, установленной на выходе, к живому сечению перегородки, установленной на входе, составляет 2,0 - 3,0.

Заявляемый электрофильтр по сравнению с известным, выбранным в качестве прототипа, имеет технико- экономические преимущества, т.е. позволяет повысить эффективность очистки (снизить значение запыленности от 10 г/нм³ на входе до 0,035 г/нм³ на выходе) за счет нового конструктивного выполнения его элементов: газопроницаемые перегородки выполнены в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку, причем перегородки на входе состоят из двух частей, обращенных одна к другой симметрично относительно оси канала, образуя щель, а перегородки на выходе установлены так, что образуют щель по периферии канала. При этом перегородки на входе выполнены таким образом, что отношение радиуса кривизны образующей цилиндрической поверхности к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (3/4) - (17/32), а перегородки на выходе выполнены таким образом, что отношение длины ее прямолинейного участка к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (1/3) - (2/3). Отношение живого сечения перегородки, установленной на выходе, к живому сечению перегородки, установленной на входе, составляет 2,0 -+ 3,0.

Использование: газоочистные и пылеулавливающие установки. Электрофильтр содержит аэродинамические перегородки, выполненные в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку. Перегородки на входе состоят из двух частей, обращенных одна к другой симметрично относительно оси канала, образуя щель, а перегородки на выходе установлены так, что образуют щель по периферии канала. Перегородки на входе выполнены так, что отношение радиуса кривизны образующей цилиндрической поверхности к межэлектронному расстоянию электрофильтра составляет (3/4)-(17/32), а для перегородок на выходе отношение длины их прямолинейного участка к межэлектродному расстоянию составляет (1/3)-(2/3). Отношение жидкого сечения перегородки, установленной на выходе, к живому сечению перегородки на входе составляет 2,0-3,0. Выполнение перегородок в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку, позволяет повысить эффективность электрофильтра за счет снижения до минимума теневых зон, улучшения их регенерации. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Электрофильтр, содержащий коронирующие электроды из элементов с фиксированными разрядными точками, газопроницаемые осадительные электроды и аэродинамические перегородки, установленные в шахматном порядке со стороны входа и выхода воздушного потока в каналы и выполненные газопроницаемыми, отличающийся тем, что перегородки выполнены в виде криволинейных цилиндрических поверхностей, обращенных выпуклой стороной навстречу воздушному потоку, причем перегородки на входе состоят из двух частей, обращенных одна к другой симметрично относительно оси канала, образуя щель, а перегородки на выходе установлены так, что образуют щель по периферии канала. 2. Электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что перегородки на входе выполнены таким образом, что отношение радиуса кривизны образующей цилиндрической поверхности к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (3/4) ^oC (17/32). 3. Электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что перегородки на выходе выполнены таким образом, что отношение длины прямоугольного участка перегородки к межэлектродному расстоянию электрофильтра составляет (1/3) ^oC (2/3). 4. Электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что отношение живого сечения перегородки, установленной на выходе, к живому сечению перегородки, установленной на входе, составляет 2,0 + 3,0.