ЭЛЕКТРОФИЛЬТР (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК B03C3/10 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для обеспыливания воздуха и может быть использовано в металлургической, горной, текстильной и других областях промышленности, а также на объектах сельскохозяйственного назначения для очистки воздуха.

Известно устройство (см. авт. св. СССР N 581971, кл. B 01 D 35/06, 1974), состоящее из осадительных электродов в виде бесконечных диэлектрических лент, пылесъемных щеток и привода лент.

Недостатком аналога является малая производительность, отсутствие ее регулировки, съем пыли в зоне ее осаждения.

Прототипом предлагаемого устройства является электрофильтр (см. авт. св. СССР N 829139, кл. В 01 D 35/06, B 03 C 3/00 1981), состоящий из корпуса, коронирующих электродов, осадительных электродов в виде бесконечных диэлектрических лент, заземленных металлических электродов с диэлектрическим покрытием, расположенных под лентами в зоне осаждения пыли, положительных коронирующих электродов, служащих для зарядки лент, с дополнительным источником высокого напряжения. Ленты установлены с возможностью перемещения в сторону, противоположную направлению движения воздуха. Привод лент снабжен устройством для регулирования скорости движения лент. Пылесъемные щетки выполнены вращающимися и расположены вне зоны осаждения пыли.

Недостатком прототипа является низкая степень очистки воздуха от пыли крупных размеров, особенно пыли, состоящей из частиц, способных к коагуляции.

Эффективность работы электрофильтра коронного разряда определяется степенью улавливания в воздушном потоке частиц любых размеров. Она зависит от двух факторов:
Во первых, от результирующего действия на частицу сил:
- гравитации, Fg;
- силы, обусловленной влиянием воздушного потока, Fв;
- силы взаимодействия заряда частицы Q с электрическим полем коронного разряда, Fк (кулонова сила).

Во вторых, от сил удерживания осевших на осадительный электрод частиц, так называемой силы "зеркального отображения", Fз.

Конструкция фильтра, взятая за прототип, направлена, в первую очередь, на увеличение действия силы "зеркального отображения" Fз путем создания на осадительном электроде дополнительных потенциалов и мало способствует эффективности самого процесса осаждения частиц на электрод.

Между тем эффективность осаждения частиц на электрод зависит именно от силы Fк = Q · E, где E - напряженность электрического поля в зоне осаждения.

Для конструкции прототипа величина E в зоне осаждения - постоянна. Однако заряд Q, который принимает та или иная частица, будет разным из-за разброса электрофизических свойств частиц - размера, диэлектрической проницаемости, электропроводности и может колебаться в широких пределах. В результате чего некоторые частицы, получившие незначительный заряд, не смогут осесть на осадительный электрод и выйдут из зоны осаждения.

Технической задачей изобретения является интенсификация процесса осаждения частиц пыли любых размеров, особенно частиц, способных к коагуляции, независимо от количественного характера заряда, который они получили.

Задача достигается в электрофильтре, включающем корпус, отрицательные коронирующие электроды, осадительные электроды в виде бесконечных диэлектрических лент, положительные коронирующие электроды, пылесъемные щетки, привод лент со шкивами, источники высокого напряжения, где согласно изобретению по I варианту верхние (ведомые) шкивы привода диэлектрических лент осадительных электродов симметрично смещены к осевой, на которой расположены отрицательные коронирующие электроды, и образуют трапециевидное пространство зоны осаждения с малой стороной трапеции в верхней области осадительных электродов и согласно II варианту изобретения, где система отрицательных коронирующих электродов выполнена из отдельных секций, каждая из которых автономно подключена к источнику высокого напряжения с различными значениями выходного напряжения, причем электрический потенциал каждой последующей верхней секции больше электрического потенциала предыдущей секции системы отрицательных коронирующих электродов.

В электрофильтре по I варианту образование трапециевидного пространства зоны осаждения с малой стороной трапеции в верхней области осадительных электродов способствует повышению напряженности электрического поля коронного разряда в верхней зоне электрофильтра.

Повышение напряженности электрического поля в верхней зоне осаждения в электрофильтре по II варианту достигается регулированием подаваемого высокого напряжения от автономных источников на отдельные секции отрицательных коронирующих электродов, при этом электрический потенциал отдельных секций возрастает от нижней секции к верхней.

Как по I, так и по II вариантам повышение напряженности электрического поля в верхней зоне электрофильтра позволит осуществить полное осаждение всех частиц независимо от принятого той или иной частицей заряда. А именно, те частицы, которые в силу своих электрофизических свойств получили достаточно большой заряд - осядут уже в нижней зоне осадительного электрода, а частицы, у которых заряд оказался незначительным, за счет более высокой напряженности электрического поля в верхней зоне осаждения осядут на электроды именно в этой области. Тем самым эффективность очистки воздуха повысится независимо от широкого разброса электрофизических свойств улавливаемых частиц.

Объединение двух изобретений в одну заявку обосновано тем, что два данных электрофильтра решают одну и ту же задачу - интенсификация процесса осаждения частиц пыли любых размеров, особенно частиц, способных к коагуляции, независимо от количественного характера заряда, который они получили, принципиально одним и тем же путем - увеличение результирующего действия на частицу сил Fg, Fв, Fк путем повышения напряженности электрического поля в верхней зоне электрофильтра.

Заявляемые изобретения отличаются от прототипа тем, что в качестве параметра для интенсификации процесса осаждения частиц используется напряженность электрического поля в верхней зоне осаждения, повышение которой достигается либо трапециевидным расположением осадительных электродов с симметричным смещением верхних ведомых шкивов к осевой электрофильтра, на которой расположены отрицательные коронирующие электроды, либо регулированием подачи высокого напряжения на отдельные секции коронирующего электродов от автономного источника высокого напряжения с различными значениями выходного напряжения, при этом электрический потенциал каждой верхней секции выше электрического потенциала ниже расположенной секции.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых изобретений критерию "новизна".

На фиг. 1 схематически изображен электрофильтр, общий вид, по I варианту.

На фиг. 2 схематически изображен электрофильтр, общий вид, по II варианту.

Предлагаемый электрофильтр по I варианту состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, отрицательных коронирующих электродов 4 с источником 5 высокого напряжения, осадительных электродов 6 в виде бесконечных диэлектрических лент, привод которых осуществляется от ведущих заземленных шкивов 7. Заземленные верхние ведомые шкивы 8 с диэлектрическим покрытием 9 симметрично смещены к осевой, на которой расположены отрицательные коронирующие электроды 5, и образуют трапециевидное пространство зоны осаждения с малой стороной трапеции в верхней области осадительных электродов. Ленты в зоне осаждения пыли расположены на заземленных металлических электродах 10 с диэлектрическим покрытием 11. Положительные коронирующие электроды 12 подключены к дополнительному источнику 13 высокого напряжения. Вне зоны осаждения пыли расположены заземленные пылесъемные вращающиеся щетки 14. Ролики 15, способствующие эффективной очистке ленты от пыли, одновременно выполняют роль натяжного механизма. Заземленные пластины 16 разряжают ленту. Приемный бункер 17 предназначен для удаления пыли из электрофильтра. Заземленный экран 18 препятствует подзарядке пыли вне зоны ее осаждения.

Предлагаемый электрофильтр по II варианту состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, системы отрицательных коронирующих электродов 4, выполненной из отдельных секций 5, 6, 7, каждая из которых автономно подключена к источнику 8, 9, 10 высокого напряжения, осадительных электродов 11, выполненных в виде бесконечных диэлектрических лент, привод которых осуществляется от ведущих заземленных шкивов 12. Заземленные ведомые шкивы 13 имеют диэлектрическое покрытие 14. Ленты в зоне осаждения пыли расположены на заземленных металлических электродах 15 с диэлектрическим покрытием 16. Положительные коронирующие электроды 17 подключены к дополнительному источнику 18 высокого напряжения. Вне зоны осаждения пыли расположены вращающиеся заземленные металлические щетки 19. Ролики 20, способствующие эффективной очистке ленты от пыли, одновременно выполняют роль натяжного механизма. Заземленные пластины 21 разряжают ленту. Приемный бункер 22 предназначен для удаления пыли из электрофильтра. Заземленный экран 23 препятствует подзарядке пыли вне зоны ее осаждения.

Устройство по I варианту работает следующим образом.

Запыленный воздух поступает через входной патрубок 2 в зону отрицательных коронирующих электродов 4. Частицы пыли, проходя эту зону, получают отрицательный заряд и направляются к осадительным электродам 6, несущие положительный заряд. Попадая в трапециевидное пространство зоны осаждения, частицы ведут себя следующим образом. Мелкие частицы, получившие достаточный заряд, осаждаются уже в нижней области электрофильтра. Крупные частицы, поднимаясь вверх, попадают в зону больших напряженностей электрического поля, где результирующее действие на частицу сил будет за счет повышения кулоновой силы Fк достаточным, чтобы эти частицы достигли осадительных электродов. Более крупные, способные к коагуляции частицы, осядут в самой верхней области осадительной зоны трапециевидного пространства, в области наиболее высокой напряженности электрического поля, за счет еще более возросшей силы Fк и, таким образом, будет скомпенсирована недостаточность заряда частицы из-за широкого разброса электрофизических свойств частиц, увеличением кулоновой силы Fк, за счет повышения напряженности электрического поля в верхней области электрофильтра. Осевшие частицы уносятся лентой из зоны осаждения. Вращающиеся пылесъемные щетки 14, касаясь поверхности лент, разряжают ее и счищают пыль в приемный бункер 17.

Подобным образом работает устройство по II варианту.

Запыленный воздух поступает через входной патрубок 2 в зону системы отрицательных коронирующих электродов 4, состоящую из отдельных секций 5, 6, 7, каждая из которых автономно подключена к источникам 8, 9, 10 высокого напряжения с различными значениями выходного напряжения, при этом электрический потенциал в верхней секции 7 больше электрического потенциала секции 6, а электрический потенциал секции 6 больше электрического потенциала секции 5. Частицы пыли, проходя эту зону, получают отрицательный заряд и направляются к осадительным электродам 11, несущие положительный заряд. При этом мелкие частицы, получившие достаточный заряд, осаждаются на осадительные электроды в области нижней секции 5 системы отрицательных коронирующих электродов. Крупные частицы, поднимаясь вверх, попадают в область секции 6 - в зону больших напряженностей электрического поля, - где результирующее действие на частицу сил будет достаточным, чтобы эти частицы достигли осадительных электродов именно в этой области. Более крупные, способные к коагуляции частицы, осядут на осадительные электроды в области самой верхней секции 7 отрицательных коронирующих электродов - в области наиболее высокой напряженности электрического поля. Таким образом, достигнута компенсация недостаточности заряда частицы, из-за широкого разброса электрофизических свойств частиц, увеличением кулоновой силы Fк, за счет возрастания электрического потенциала отдельных секций от нижней секции к верхней. Осевшие частицы уносятся лентой из зоны осаждения. Вращающиеся пылесъемные щетки 19, касаясь поверхности лент, разряжают ее и счищают пыль в приемный бункер 22.

Использование изобретения позволит повысить эффективность процесса осаждения частиц пыли любых размеров, независимо от количественного характера полученного ими заряда.

Изобретение относится к устройствам обеспыливания и предназначено для очистки воздуха в помещениях. Изобретение обеспечивает интенсификацию процесса осаждения частиц любых размеров, особенно частиц, способных к коагуляции, независимо от количественного характера заряда, который они получили. Электрофильтр по I варианту состоит из корпуса, отрицательных коронирующих электродов, осадительных электродов в виде бесконечных диэлектрических лент, привод которых осуществляется от ведущих заземленных шкивов. Верхние ведомые шкивы с диэлектрическим покрытием симметрично смещены к осевой, на которой расположены отрицательные коронирующие электроды, и образуют трапециевидное пространство зоны осаждения с малой стороной трапеции в верхней области осадительных электродов. Ленты в зоне осаждения пыли расположены на заземленных металлических электродах с диэлектрическим покрытием. Положительные коронирующие электроды подключены к дополнительному источнику высокого напряжения. Вне зоны осаждения пыли расположены заземленные пылесъемные вращающиеся щетки. Приемный бункер предназначен для удаления пыли из электрофильтра. Электрофильтр по II варианту состоит из системы отрицательных коронирующих электродов, выполненных из отдельных секций, каждая из которых автономно подключена к источнику высокого напряжения с различными значениями выходного напряжения. Электрический потенциал отдельных секций возрастает от нижней секции к верхней. 2 с. з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электрофильтр, включающий корпус, отрицательные коронирующие электроды, осадительные электроды в виде бесконечных диэлектрических лент, положительные коронирующие электроды, пылесъемные щетки, привод лент со шкивами, источники высокого напряжения, отличающийся тем, что верхние ведомые шкивы привода диэлектрических лент осадительных электродов симметрично смещены к осевой, на которой расположены отрицательные коронирующие электроды, и образуют трапециевидное пространство зоны осаждения с малой стороной трапеции в верхней области осадительных электродов. 2. Электрофильтр, включающий корпус, отрицательные коронирующие электроды, осадительные электроды в виде бесконечных диэлектрических лент, положительные коронирующие электроды, пылесъемные щетки, привод лент со шкивами, источники высокого напряжения, отличающийся тем, что система отрицательных коронирующих электродов выполнена из отдельных секций, каждая из которых автономно подключена к источнику высокого напряжения с различными значениями выходного напряжения, причем электрический потенциал каждой последующей верхней секции выше электрического потенциала предыдущей секции системы отрицательных коронирующих электродов.