ЭЛЕКТРОФИЛЬТР Российский патент 2000 года по МПК B03C3/08 

Изобретение относится к области электрической очистки газов в различных отраслях промышленности.

Известен электрофильтр (а. с. СССР N 1731286 от 20.11.84 г., опубл. 07.05.92 г. , М. Кл.⁵ B 03 C 3/36), содержащий коронирующие электроды, газопроницаемые осадительные электроды, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы, сплошные перегородки, соединяющие попарно осадительные электроды со стороны входа и выхода газового потока так, что образуется зигзагообразный контур. Осадительные электроды установлены с чередующимся шагом шириной d_о, d_к, при этом удовлетворяется соотношение d_о ≤ d_к, а коронирующие электроды установлены в газовых каналах, образованных каждой парой осадительных электродов, имеющих шаг шириной d_к. Каждая пара осадительных электродов с шагом d_о снабжена сверху сплошными перегородками, перекрывающими ход газа между смежными каналами, и снизу перегородками, частично перекрывающими ход газов.

Каждое поле в известном электрофильтре выполняют в виде зигзагообразного контура путем соединения каждой пары осадительных электродов, между которыми в газовых каналах установлены коронирующие электроды, сплошными перегородками. Смежная пара осадительных электродов с уменьшенными межэлектродными промежутками снабжена комбинированными перегородками: сверху - сплошными, а снизу - частично перекрывающими ход газов. Такая конструкция осадительного улавливающего контура с наличием негазопроницаемых участков, а также отсутствие электрического поля с униполярным коронным разрядом в смежных газовых каналах приводит к недозарядке дисперсных частиц пыли, вторичному уносу и проскоку их через неактивные зоны электрофильтра. При большой концентрации частиц пыли их недозарядка до предельной величины усугубляется запиранием коронного разряда, что приведет к низкой эффективности очистки газового потока.

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому является электрофильтр по патенту Российской Федерации N 2071835, B 03 C 3/08, 1997 г. Электрофильтр содержит последовательно расположенные улавливающие контуры, образованные газопроницаемыми осадительными пластинами и коронирующими электродами. В последующих за входным улавливающим контуром установлены заглушки, соединяющие попарно торцы осадительных пластин со стороны входа, и газопроницаемые перегородки, соединяющие попарно торцы осадительных пластин со стороны выхода. При этом отношение свободного сечения газопроницаемых перегородок к длине улавливающего контура составляет 9,0-10,5. Расстояние между газопроницаемыми осадительными пластинами и коронирующими электродами составляет 1,5-3 установленного расстояния для первого поля.

В электрофильтре-прототипе второе и последующие поля представляют последовательно расположенные улавливающие контуры, которые образованы путем соединения попарно осадительных пластин заглушками со стороны входа, а газопроницаемыми перегородками со стороны выхода газового потока. Причем во всех газовых каналах установлены коронирующие электроды. При этом в межэлектродных коронирующих промежутках очищаемый пылегазовый поток имеет высокую степень турбулизации, что обеспечивает интенсивную зарядку взвешенных пылевых частиц. Дальнейшая транспортировка заряженных частиц осуществляется за счет аэродинамических сил газового потока, который распределяется на отдельные струи между элементами газопроницаемых осадительных пластин. В ламинарных слоях вблизи осадительных элементов происходит эффективное осаждение заряженных пылевых частиц. Однако при большой концентрации взвешенных пылевых частиц (40 г/нм³ и более) из-за запирания коронного разряда аэродинамические силы газового потока транспортируют сквозь элементы осадительных пакетов и перегородок как заряженные, так и незаряженные пылевые частицы. Кроме того, установка заглушек со стороны входа нарушает равномерность раздачи газового потока на отдельные струи между осадительными элементами.

Транспортировка незаряженных пылевых частиц и нарушение ламинарного режима в слоях вблизи осадительных элементов уменьшают эффективность очистки газового потока при большой концентрации пылевых частиц.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи эффективной зарядки всей совокупности взвешенных частиц пыли при их большой концентрации и обеспечения равномерной раздачи очищаемого потока на отдельные струи между осадительными элементами. Для этого осадительные электроды группами по три соединяют аэродинамическими перегородками со стороны входа и выхода очищаемого газового потока. Кроме того, аэродинамические перегородки, установленные со стороны входа газового потока, выполнены с отверстиями по оси газовых каналов, а перегородки, установленные со стороны выхода газового потока, выполнены с отверстиями по периферии. При этом соотношение площадей живых сечений газопроницаемых перегородок со стороны входа и выхода газового потока равно 2-8:1.

При осуществлении указанных существенных признаков, характеризующих заявляемое изобретение, может быть достигнута высокая эффективность очистки газового потока при большой концентрации взвешенных частиц пыли.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Соединение газопроницаемых осадительных электродов группами по три обеспечивает такое распределение газовых потоков в активной зоне электрофильтра, что у поверхности осадительных электродов, разделяющих открытые со стороны входа газа газовые каналы, и у поверхности осадительных электродов, разделяющих перекрытые со стороны входа газа газовые каналы, газовые потоки движутся с низкой скоростью в ламинарном режиме. Это способствует максимальному осаждению частиц пыли и исключает их унос из осажденного слоя, что обеспечивает повышение эффективности очистки. Выполнение газопроницаемых перегородок, установленных со стороны входа газового потока, с отверстиями по оси газовых каналов позволяет создать высокотурбулизованный поток вблизи коронирующих электродов и повысить зарядку частиц, что также способствует повышению эффективности очистки. Выполнение газопроницаемых перегородок, установленных со стороны выхода газового потока, с отверстиями по периферии способствует равномерному распределению газового потока на ламинарные струи по всей длине газопроницаемых осадительных электродов, разделяющих открытые и перекрытые со стороны входа газового потока каналы, а также обеспечивает ламинарный режим движения газа с низкой скоростью у поверхности осадительных электродов, разделяющих перекрытые со стороны выхода газового потока газовые каналы. Заявляемое соотношение площадей живых сечений газопроницаемых перегородок со стороны входа и выхода газового потока установлено экспериментально и составляет 2-8:1. При таком соотношении площадей живых сечений перегородок обеспечивается переток газа из одного канала в другой с равномерным распределением газового потока на ламинарные струи по всей длине газопроницаемых осадительных электродов, разделяющих открытые и перекрытые со стороны входа газа каналы, что способствует повышению эффективности очистки газовых потоков.

На чертеже дается упрощенное графическое изображение заявляемой конструкции электрофильтра (вид сверху).

Электрофильтр содержит коронирующие электроды 1, газопроницаемые осадительные электроды 2, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы 3, газопроницаемые перегородки 4, соединяющие осадительные электроды 2 по три со стороны входа газового потока, и установленные в шахматном порядке к ним газопроницаемые перегородки 5, соединяющие осадительные электроды 2 по три со стороны выхода газового потока. Перегородки 4, установленные со стороны входа газового потока, выполнены с отверстиями 6 по оси газовых каналов 3, а перегородки 5, установленные со стороны выхода газового потока, выполнены с отверстиями 7 по периферии. Отверстия 6 и 7 в перегородках 4 и 5 соответственно выполнены так, что обеспечивается соотношение площади живого сечения на входе и выходе, равном 2-8:1.

Электрофильтр работает следующим образом.

В электрофильтр подают газы, содержащие более 40 г/м³ взвешенных частиц пыли. Пылегазовый поток выравнивается газораспределительными решетками (не показаны) и поступают в каналы 3, образованные осадительными электродами 2, открытые со стороны входа, и в отверстия 6 газопроницаемых перегородок 4. К коронирующим электродам 1 подводится выпрямленный электрический ток высокого напряжения от агрегата питания (не показан). Скорость пылегазового потока, прошедшего отверстия 6 в перегородках 4, установленных на входе, значительно увеличивается, вследствие чего в центре каналов 3 создается высокотурбулизованный поток, который достигает коронирующих электродов. Процесс зарядки частиц пыли в высокотурбулизованном потоке улучшается. Заряженные частицы пыли под воздействием сил электрического поля и аэродинамических сил движутся к осадительным электродам 2, разделяющим газовые каналы 3, перекрытые со стороны входа газового потока. Вблизи поверхности этих осадительных электродов движение газов происходит в ламинарном режиме с низкой скоростью, что обеспечивает максимальное осаждение частиц пыли и исключает их срыв из осажденного слоя. Частицы пыли, поступившие с газовым потоком в открытые со стороны входа газа газовые каналы 3, заряжаются у поверхности коронирующих электродов 1 и под действием сил электрического поля и аэродинамических сил осаждаются на осадительных электродах 2, разделяющих открытые со стороны входа газа газовые каналы 3. У поверхности этих осадительных электродов газы движутся в ламинарном режиме с низкой скоростью, что обеспечивает максимальное осаждение частиц пыли и исключает их срыв из осажденного слоя. Перегородки 5, установленные на выходе газового потока, обеспечивают переток газа из одного канала в другой через газопроницаемые осадительные электроды 2 за счет аэродинамичных сил газового потока. При заявляемом соотношении площадей живых сечений перегородок со стороны входа и выхода газового потока переток газа из одного канала в другой осуществляется в ламинарном режиме с равномерным распределением по всей длине газопроницаемых осадительных электродов. Заявляемые соотношения площадей живых сечений перегородок, установленных на входе и выходе газового потока, определены экспериментально на физической модели электрофильтра. Результаты экспериментальных исследований проведены в таблице.

При проведении экспериментов использовали газовые потоки с запыленностью 45 г/м³. Эффективность очистки газа от пыли определили методом внутренней фильтрации. Для сравнения на физической модели электрофильтра проведены также испытания электрофильтра-прототипа, в котором осадительные электроды попарно соединены газопроницаемыми перегородками со стороны входа и выхода газового потока так, что образуется зигзагообразный контур (см. таблицу, опыт 10). Анализ данных, приведенных в таблице, показал, что максимальная эффективность предлагаемой конструкции достигается при соотношении площадей живых сечений перегородок, установленных со стороны входа и выхода газового потока, равном 2-8:1 (см. опыты NN 2-8). При соотношении площадей живых сечений перегородок, установленных со стороны входа и выхода газового потока, менее заявляемого, например, 1:1, ухудшаются условия осаждения частиц пыли на начальных участках осадительных электродов, что приводит к снижению эффективности очистки (см. опыт N 1). При соотношении площадей живых сечений перегородок, установленных со стороны входа и выхода газового потока, более заявляемого, например, 9:1, ухудшаются условия осаждения частиц пыли на конечных участках осадительных электродов, что также приводит к снижению эффективности очистки газа от пыли (см. опыт N 9).

Изобретение предназначено для эффективной электрической очистки газов различных производств. Электрофильтр содержит коронирующие электроды, газопроницаемые осадительные электроды, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы, газопроницаемые перегородки, соединяющие осадительные электроды по три со стороны входа газового потока, и установленные в шахматном порядке к ним газопроницаемые перегородки, соединяющие осадительные электроды по три со стороны выхода газового потока. Перегородки со стороны входа газового потока выполнены с отверстиями по оси газовых каналов, а перегородки со стороны выхода газового потока - с отверстиями по периферии, причем площади живых сечений перегородок соотносятся как 2-8:1. Достигаемый технический результат - высокая эффективность очистки газового потока при большой концентрации пылевых частиц. 1 ил., 1 табл.

Электрофильтр, содержащий коронирующие электроды, газопроницаемые осадительные электроды, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы, газопроницаемые перегородки с отверстиями по периферии потока, соединяющие осадительные электроды со стороны выхода газового потока, и перегородки, соединяющие осадительные электроды со стороны входа газового потока, отличающийся тем, что перегородки, установленные со стороны входа газового потока, выполнены газопроницаемыми с отверстиями по оси газовых каналов, при этом газопроницаемые перегородки соединяют осадительные электроды группами по три, а соотношение площадей живых сечений газопроницаемых перегородок со стороны входа и выхода газового потока равно 2 - 8 : 1.