ДВУХЗОННЫЙ ЭЛЕКТРОФИЛЬТР Российский патент 2000 года по МПК B03C3/08 B03C3/00 

Изобретение относится к очистке воздуха путем отделения твердых частиц с помощью электростатического разделения материалов, например, с помощью электрофильтров.

Известно, что для очистки вентиляционного воздуха применяют, в основном, двухзонные электрофильтры ("Дымовые фильтры" под ред. В.И.Левитова, -М.:, Энергия, 1980, стр. 279).

Известен двухзонный электрофильтр, в котором зарядка и осаждение частиц пыли производятся в двух последовательных конструктивных зонах - ионизаторе и осадителе (см. Пирумов А.И. "Обеспыливание воздуха", -М.:, "Стройиздат", 1981, стр. 148).

Известный двухзонный электрофильтр содержит заключенные в корпус ионизатор (так называемую зону зарядки), состоящий из коронирующих и установленных параллельно воздушному потоку пластинчатых некоронирующих электродов, и осадитель (так называемую зону осаждения), состоящий из набора установленных параллельно ходу воздушного потока пластин, соединенных через одну соответственно с высоковольтным и заземленным выводами источника высокого напряжения.

Для такого электрофильтра характерны низкое аэродинамическое сопротивление, способность улавливать частицы в широком диапазоне размеров, возможность комплексной обработки воздуха (очистки, ионизации и создания регулируемых концентраций озона).

Степень очистки воздуха в электрофильтре тем больше, чем больше электрический заряд, получаемый частицами пыли в поле коронного разряда ионизатора. Этот заряд зависит от тока коронного разряда: для увеличения заряда необходимо, при прочих равных условиях, увеличивать ток коронного разряда.

Ток коронного разряда может быть повышен путем уменьшения диаметра коронирующего электрода и уменьшения межэлектродного расстояния. В связи с этим коронирующие электроды изготовляются обычно из проволоки диаметром 0,2...0,3 мм. При дальнейшем уменьшении диаметра уменьшается механическая прочность электродов, что нежелательно. Уменьшение расстояния между коронирующим электродом и ближайшими к нему заземленными электродами ограничивается возможностью искровых пробоев.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является двухзонный фильтр, содержащий заключенные в корпус ионизатор, состоящий из коронирующих и некоронирующих электродов, осадитель и металлическую сетку, электрически связанную с некорронирующими электродами (см. патент США N 3719031, кл. B 03 C 3/00, 1973).

Технологическим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности работы двухзонного электрофильтра путем увеличения тока коронного разряда при неизменных диаметре коронирующего электрода и межэлектродном расстоянии, а также уменьшение генерирования озона электрофильтром.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном двухзонном электрофильтре, содержащем заключенные в корпус ионизатор, состоящий из коронирующих и некорронирующих электродов, осадитель и металлическую сетку, электрически связанную с некоронирующими электродами, согласно изобретению, некоронирующие электроды выполнены пластинчатыми и установлены параллельно воздушному потоку, а сетка установлена в ионизаторе со стороны осадителя перпендикулярно воздушному потоку.

На чертеже представлен заявленный двухзонный электрофильтр.

Устройство состоит из корпуса (не показан), заключающего в себе ионизатор 1 с коронирующим электродом 3, подключенным к источнику высокого напряжения (не показан) и некоронирующими электродами 4, соединенными с заземленным выводом высоковольтного источника, металлическую сетку 5 и осадитель 2 с осадительными электродами 6.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемый воздух входит в электрофильтр, проходит через поле униполярного коронного разряда, создаваемого в ионизаторе (1) между коронирующим (3) и некоронирующими (4) электродами. Взвешенные в воздухе частицы пыли заряжаются за счет ионной зарядки, при этом вследствие наличия на выходе из ионизатора сетки (5) увеличивается ток коронногго разряда и, соответственно, возрастает заряд, приобретаемый частицами в ионизаторе. Далее воздух поступает в осадитель (2), где под действием электрических сил частицы пыли, несущие на себе заряд, осаждаются на его электродах (6). Поскольку за счет наличия сетки (5) заряд частиц увеличен, то степень очистки воздуха в электрофильтре также увеличивается.

Длина электрофильтра - 210 мм, входное сечение - 140х140 мм. Коронирующий электрод выполнен из нихромовой проволоки диаметром 0,2 мм, размер некоронирующих электродов - 140 х 60 мм. Ионизатор состоит из двух секций, установленных параллельно воздушному потоку (на фиг. 1 показана одна секция ионизатора и соответствующая ей часть осадителя). Межэлектродное расстояние в ионизаторе - 35 мм. Размер электродов осадителя - 140 х 140 мм, межэлектродное расстояние в осадителе - 15 мм. Сетка выполнена из алюминиевых проволок диаметром 2 мм, размер ячейки сетки 15-50 мм. На электрофильтр подается напряжение 15 кВ отрицательной полярности.

Электрическое поле осадителя частично подавляет электрическое поле ионизатора, уменьшая ток коронного разряда:
cила тока коронного разряда ионизатора при наличии установленного вплотную к нему осадителя, мкА...48±3;
сила тока коронного разряда ионизатора при удалении осадителя на бесконечно большое расстояние, мкА...65±2
Исключить эффект подавления электрического поля ионизатора и повысить ток коронного разряда можно путем установки на выходе из ионизатора перпендикулярно воздушному потоку металлической сетки, электрически связанной с некоронирующими электродами.

Установка сетки не только полностью исключает эффект подавления электрического поля ионизатора, но и значительно повышает ток коронного разряда:
сила тока коронного разряда при отсутствии сетки, мкА - 48±3
сила тока коронного разряда при наличии сетки с размером ячейки 50 мм, мкА - 97±10
сила тока коронного разряда при наличии сетки с размером ячейки 15 мм, мкА - 150±10
Согласно существующим физическим представлениям о работе электрофильтра [1, с. 99] рост тока коронного разряда должен приводить к повышению степени очистки воздуха, т.е. к повышению эффективности работы электрофильтра. Для подтверждения положительного влияния сетки на степень очистки воздуха в электрофильтре был проведен эксперимент. Степень очистки воздуха в экспериментальном фильтре составила:
при отсутствии сетки - 0,65±0,02
при наличии сетки с размером ячейки 15 мм - 0,91±0,07
Эти результаты подтверждают положительное влияние сетки на эффективность работы электрофильтра.

Количественная оценка влияния сетки на озоновыделение производилась с помощью коэффициента a, определяющегося по формуле
a=C_o/C_o,
где C_o- концентрация озона на выходе из электрофильтра при наличии сетки,
C_о- концентрация озона на выходе из электрофильтра при отсутствии сетки, при тех же значениях тока.

В результате:
сила тока коронного разряда, мкА - коэффициент a
50 - 0,60±0,19
70 - 0,65±0,19
100 - 0,71±0,19
110 - 0,73±0.19
Установка сетки приводит к снижению выделения озона электрофильтром.

Таким образом, выполнение двухзонного электрофильтра согласно данному изобретению позволяет значительно повысить эффективность его работы.

Двухзонный электрофильтр предназначен для очистки воздуха путем отделения твердых частиц с помощью электростатического разделения материалов и позволяет повысить эффективность очистки. Ионизатор состоит из коронирующих и некоронирующих электродов. Некоронирующие электроды выполнены пластинчатыми и установлены параллельно воздушному потоку. Металлическая сетка электрически связана с некоронирующими электродами и установлена в ионизаторе со стороны осадителя перпендикулярно воздушному потоку. 1 ил.

Двухзонный электрофильтр, содержащий заключенные в корпус ионизатор, состоящий из коронирующих и некоронирующих электродов, осадитель и металлическую сетку, электрически связанную с некоронирующими электродами, отличающийся тем, что некоронирующие электроды выполнены пластинчатыми и установлены параллельно воздушному потоку, а сетка установлена в ионизаторе со стороны осадителя перпендикулярно воздушному потоку.