ЭЛЕКТРОФИЛЬТР Российский патент 2005 года по МПК B03C3/08 

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

Известен электрофильтр (электрофильтр ЭКТА для эффективного улавливания высокодисперсных частиц /Информационный листок № 023-92, УДК 621.359.4, РГАСНТИ 87.17.09 - г. Запорожье, Запорожский МТЦ НТИ, 1992), содержащий газораспределительные решетки, осадительные электроды из профильных элементов, образующих газовые проходы, коронирующие электроды с игольчатыми разрядными выступами, газопроницаемые перегородки с отверстиями со стороны входа и выхода газового потока. Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются коронирующие электроды, состоящие из элементов с игольчатыми разрядными точками; осадительные электроды, состоящие из элементов, образующих газовые проходы, газопроницаемые перегородки с отверстиями со стороны входа и выхода газового потока. В известном электрофильтре первоначально газовый поток выравнивается газораспределительными решетками и поступает на очистку в межэлектродные промежутки первого поля, где конструктивно реализуется традиционный процесс электрогазоочистки с повышенной средней скоростью очищаемого потока до 2 м/с. Однако достигнутое по сечению первого поля известного электрофильтра равномерное распределение газового потока не обеспечивает его раздачу в открытые межэлектродные коронирующие промежутки последующего второго поля, что нарушает благоприятные условия перетока газа из одного промежутка в другой в ламинарном режиме с равномерным распределением по всей длине газопроницаемых осадительных электродов. Исключение в аналоге признаков обеспечения равномерной раздачи очищаемого газового потока на отдельные струи между осадительными элементами всех рабочих полей являются причинами, препятствующими получению требуемого технического результата.

Наиболее близким к изобретению является электрофильтр (Электрофильтр, патент RU, № 2152262 по заявке №98107952/12 от 22.04.1998, опубл. 10.07.2000, Бюл. № 19), содержащий газораспределительные решетки, 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. В электрофильтре - прототипе путем включения в конструкцию газопроницаемых перегородок с соотношением (2...8):1 живых сечений отверстий со стороны входа и выхода газового потока обеспечивается переток газа из одного канала в другой с улучшенным по длине первого поля и равномерным распределением газового потока на ламинарные струи по всей длине газопроницаемых осадительных электродов, разделяющих открытые и перекрытые со стороны входа газа каналы, что способствует обеспечению более благоприятных условий комбинированной электронно-ионной технологии с точки зрения повышения эффективности очистки от взвешенных частиц. Однако поток, выровненный за счет энергетических затрат газораспределительными решетками со стороны входа в первое поле, вновь преодолевает местные гидравлические сопротивления путем частичного прохода в отверстия и обхода газонепроницаемых частей перегородок, установленных на входе, после чего поступает в каналы, образованные осадительными электродами и открытые со стороны входа. Указанные причины препятствуют получению требуемого технического результата.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электрофильтра-прототипа путем применения конструкций раздачи газового потока непосредственно на входы открытых межэлектродных каналов первого поля - обеспечить технический результат: уменьшение габаритов, материальных и энергетических затрат на установку электрофильтра.

Сущность изобретения определяется совокупностью ограничительных и отличительных признаков от электрофильтра - прототипа, которая достаточна во всех случаях для достижения технического результата:

- открытые со стороны входа газового потока каналы первого поля снабжены газораспределительными устройствами в виде раздающих коробов;

- перегородки, соединяющие осадительные электроды первого поля со стороны входа газового потока, выполнены глухими;

- перегородки, установленные со стороны выхода из первого поля газового потока, выполнены газопроницаемыми с отверстиями по центру и живым сечением 5...6%.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигнутым техническим результатом заключается в следующем. Коронирующие электроды, газопроницаемые осадительные электроды, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы, открытые со стороны входа газового потока каналы первого поля снабжены газораспределительными устройствами в виде раздающих коробов, перегородки, соединяющие осадительные электроды первого поля со стороны входа газового потока, выполнены газопроницаемыми с отверстиями по центру и живым сечением 5...6%, перегородки со стороны входа газового потока в последующие поля выполнены с отверстиями по оси газовых каналов, а перегородки со стороны выхода газового потока - с отверстиями по периферии, обеспечивают проявление новых технических свойств изобретения. Снабжение открытых со стороны входа газового потока каналов первого поля газораспределительными устройствами в виде раздающих коробов и выполненные глухими перегородки, соединяющие осадительные электроды первого поля со стороны входа газового потока, позволяют отказаться от применения газораспределительных устройств во входных участках электрофильтра (см. Дымовые электрофильтры / В.И.Левитов, И.К.Решидов, В.М. Ткаченко и др.: Под общ. Ред. В.И. Левитова - М.: Энергия, 1980, с.294-296):

- газораспределительной решетки, установленной на выходе диффузора;

- форкамеры;

- газораспределительной решетки, установленной на входе газа в электрофильтр;

- механизмов встряхивания газораспределительных решеток.

Установка же со стороны выхода из первого поля газопроницаемых перегородок с отверстиями по центру и живым сечением 5...6% обеспечивает не только условия комбинированной электронно-ионной технологии в активном объеме первого рабочего поля электрофильтра, но и плавный без преодоления местных гидравлических сопротивлений части газового потока из первого поля в отверстия по оси газовых каналов, выполненные в газопроницаемых перегородок со стороны входа газового потока в активный объем второго рабочего поля. Как следствие, в совокупности, проявления новых технических свойств изобретения определяют уменьшение габаритов, материальных и энергетических затрат на установку электрофильтра.

Перечень фигур.

Фиг.1 Графическое изображение заявляемого электрофильтра (в плане, фрагмент со стороны входа газа в каналы).

Фиг.2 Ортогональная проекция (вид сбоку) газораспределительного устройства одного из вариантов раздающего короба.

Фиг.3 Ортогональная проекция (вид сверху) газораспределительного устройства одного из вариантов раздающего короба.

Фиг.4 Аксонометрическая проекция газораспределительного устройства одного из вариантов раздающего короба.

На фигуре 1 приведено графическое изображение заявляемого электрофильтра (в плане, фрагмент со стороны входа газа в каналы). В корпусе 1 размещают коронирующие электроды 2 и с чередованием газопроницаемые осадительные электроды 3, состоящие из профильных элементов 4, которые образуют проходные каналы 5. Осадительные электроды 3 образуют в рабочих полях газовые каналы 6. Открытые каналы первого поля со стороны входа газового потока снабжены газораспределительными устройствами в виде раздающих коробов 7. Перегородки 8, соединяющие осадительные электроды первого поля со стороны входа газового потока, выполнены глухими (негазопроницаемыми). А перегородки 9, установленные со стороны выхода из первого поля газового потока, выполнены газопроницаемыми с отверстиями 10 по центру и живым сечением 5...6%. В последующих полях перегородки 11 со стороны входа газового потока выполнены с отверстиями 12 по оси газовых каналов, а перегородки 13 со стороны выхода газового потока - с отверстиями 14 по периферии. Конструкция газораспределительных устройств в виде раздающих коробов 7 определяется направлением подвода газа, соотношением между сечением электрофильтра и сечениями подводящих газоходов. Рекомендации по расчету и выбору конструкции газораспределительных устройств в виде раздающих коробов 7 приведены в литературе (см. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975, 559 с.). Ортогональные и аксонометрическая проекции газораспределительного устройства одного из вариантов раздающего короба 7 для горизонтального электрофильтра с нижним подводом газа приведены на фиг.2, 3, 4. В конусообразную полость 14, в которой основание 15 выполнено открытым, а торец 16 - глухим. Посредством вертикальных с двух сторон фиксаторов 17 по всей высоте в полость 14 горизонтально на одинаковом расстоянии монтируются разной длины направляющие лопатки 18, которые разделяют выходное прямоугольное сечение 19 на равновеликие участки 20.

Электрофильтр работает следующим образом.

К коронирующим электродам 2 подводится выпрямленный ток высокого напряжения от агрегата питания (не показан). Разрядные выступы коронирующих электродов 2, находящиеся под высоким напряжением отрицательной полярности, и заземленные поверхности осадительных электродов 3 формируют в межэлектродных промежутках резко неоднородное сильное электрическое поле с наивысшей напряженностью и чехлами коронного разряда вблизи разрядных выступов. Очищаемый поток, содержащий дисперсные взвеси, за счет газового напора, создаваемого тягодутьевым устройством (не показан), поступает в основание 15 раздающего короба 7. Конструкции конусообразной полости 14 и направляющих лопаток 18 обеспечивают одинаковую скорость в равновеликих участках 20 выходного прямоугольного сечениям 19, при этом газовый поток равномерно распределяется по сечению открытых со стороны входа в первое поле газовых каналов 6. В высокотурбулизированной зоне с наивысшей плотностью электронно-ионного потока и напряженностью сильного электрического поля, вблизи разрядных выступов коронирующих электродов 2 осуществляется эффективная зарядка дисперсных взвесей. Заряженные дисперсные взвеси под воздействием напряженности сильного электрического поля и аэродинамических сил газового напора транспортируются в проходные каналы 5 осадительных электродов 3. В проходных каналах 5 отдельные струи газового потока движутся с низкой скоростью с ламинарном режиме, что обеспечивает максимальное осаждение заряженных взвесей на поверхности профильных элементов 4. Глухие перегородки 8, соединяющие осадительные электроды первого поля со стороны входа газового потока, и газопроницаемые с отверстиями 10 по центру и живым сечением 5...6% перегородки 9, установленные со стороны выхода из первого поля газового потока, регулируют принудительный переток газа (направления течений обозначены линиями со стрелками) из одного канала 6 в другие 6 через проходные каналы 5 осадительных электродов 3. При этом объединенный после перетоков газовый поток из открытых каналов 6 первого поля поступает на доочистку в открытые каналы 6 второго поля. И только незначительная часть газового потока просачивается через отверстия 10 газораспределительных перегородок и непосредственно без разворотов направляется в центральные отверстия перегородок 11 второго поля, после прохода которого газ с недоуловленными дисперсными взвесями поступает вновь на интенсивную электронно-ионную обработку в зону вблизи чехлов коронного разряда (направления течения обозначены линией со стрелками).

Во втором и последующих полях заявляемого электрофильтра лабиринтное течение очищаемого газового потока из канала в канал 6, а также равномерная раздача по проходным каналам 5 осадительных электродов 3 обеспечиваются перегородками 11 с отверстиями 12 по оси газовых каналов и перегородками 13 с отверстиями 14 по периферии. В совокупности описанная комбинированная электронно-ионная технология обеспечивает в заявляемом электрофильтре тонкую очистку газов.

Заявляемое изобретение реализовано в Стерлитамакском ОАО “Сода” в конструкции аппарата АКС-7-2,2-36-3, который предназначен для эффективного обеспыливания аспирационных газов от технологических установок цеха тяжелой соды с остаточной концентрацией дисперсных взвесей не более 0.02 г/нм³. Приемлемые для действующего цеха габариты АКС-7-2,2-36-3 позволяют исключить установки обеспыливания аспирационных газов на базе энергоемких рукавных фильтров, которые не соответствуют современным потребностям производства соды.

Изобретение относится к области электрической очистки газов от дисперсных взвесей в различных отраслях промышленности. Сущность электрофильтра заключается в применении газопроницаемых осадительных электродов, установленных параллельно газовому потоку и образующих газовые каналы, по центру которых располагают коронирующие электроды. На входе газовых каналов первого поля установлены газораспределительные устройства в виде раздающих коробов, с чередованием - глухие перегородки, а на выходе - газопроницаемые перегородки с отверстием по центру и живым сечением 5%. Перегородки со стороны входа газового потока в каналы второго и последующих полей выполнены с отверстиями по оси, а установленные в шахматном порядке к ним со стороны выхода - с отверстиями по периферии. При использовании изобретения достигается технический результат, который выражается в уменьшении габаритов, материальных и энергетических затрат на установку электрофильтра. 4 ил.

Электрофильтр, содержащий коронирующие электроды, газопроницаемые осадительные электроды, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы, газопроницаемые перегородки с отверстиями по оси газовых каналов, соединяющие осадительные электроды со стороны входа газового потока, и установленные со стороны выхода газового потока в шахматном порядке к ним газопроницаемые перегородки с отверстиями по периферии, отличающийся тем, что открытые со стороны входа газового потока каналы первого поля снабжены газораспределительными устройствами в виде раздающих коробов, при этом перегородки, соединяющие осадительные электроды первого поля со стороны входа газового потока, выполнены глухими, а перегородки, установленные со стороны выхода из первого поля газового потока, выполнены газопроницаемыми с отверстиями по центру и живым сечением 5...6%.