СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПРОДУКТОВ НЕСГОРЕВШЕГО ТОПЛИВА В ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЕ Российский патент 2018 года по МПК B03C3/68 

Изобретение относится к способам предотвращения пожаров в электрофильтрах при очистке в них газов, содержащих продукты несгоревшего топлива, которые отводятся от технологического оборудования, в процессе работы которого возможен их повышенный вынос, и которые предрасположены к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтрах, и может быть использовано в энергетике и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления работой электрофильтра, установленного за технологическим оборудованием, в процессе работы которого происходит сжигание в нем топлива с периодами повышенного выноса продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре (патент России №2478435, МПК В03С3/68, B01D 46/46, опубл. 10.04.13, бюл. №10). Такой способ включает управление подачей высокого напряжения на системы коронирующих электродов (подачей штатного высокого напряжения, которое подается на системы коронирующих электродов при штатном режиме работы) и управление механизмами очистки систем коронирующих электродов и систем осадительных электродов (штатными интервалами времени между очистками систем электродов) электрофильтра. Способ применяется для газов, которые отводятся от энергетического котла, в который подается каменный уголь и воздух для горения.

У изобретения и наиболее близкого к нему по технической сущности способа совпадают следующие существенные признаки. Оба способа включают управление подачей высокого напряжения на системы коронирующих электродов (подачей штатного высокого напряжения, которое подается на системы коронирующих электродов при штатном режиме работы) и управление механизмами очистки систем коронирующих электродов и систем осадительных электродов (штатными интервалами времени между очистками систем электродов) электрофильтра, установленного за технологическим оборудованием, в процессе работы которого происходит сжигание в нем топлива с периодами повышенного выноса продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре.

Анализ технических свойств наиболее близкого к изобретению способа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании такого способа препятствуют следующие причины. В таком способе не предусмотрен режим управления электрофильтром для газов, которые отводятся от технологического оборудования, когда из него происходит повышенный вынос продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре. Как известно, при работе такого технологического оборудования имеют место периоды, когда в него на начальном этапе для розжига или для интенсификации процесса горения дополнительно подается вспомогательное топливо, например при работе энергетического котла в штатном режиме на каменных углях в качестве вспомогательного топлива может подаваться мазут. Вследствие недожога топлива в электрофильтр поступают газы с повышенным содержанием горючих продуктов сжигания (недожога) топлива (сажа, масло- и/или смолистоподобные горючие вещества), которые предрасположены к воспламенению. При попадании этих продуктов несгоревшего топлива в электрофильтр и штатом режиме управления электрофильтром может происходить их воспламенение, что, в свою очередь, приведет к пожару внутри электрофильтра, повреждению внутреннего оборудования и выходу из строя электрофильтра в целом.

В основу изобретения поставлена задача создать такой способ предотвращения воспламенения продуктов несгоревшего топлива в электрофильтре, в котором усовершенствования путем введения новых действий и режимов их выполнения позволят при использовании изобретения обеспечить достижение технического результата, заключающегося в предотвращении воспламенения продуктов несгоревшего топлива в электрофильтре.

Способ включает управление подачей высокого напряжения на системы коронирующих электродов и управление механизмами очистки систем коронирующих электродов и систем осадительных электродов электрофильтра, установленного за технологическим оборудованием, в процессе работы которого происходит сжигание в нем топлива с периодами повышенного выноса продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре.

Особенностью изобретения является следующее. На время работы технологического оборудования, когда из него происходит повышенный вынос продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре, установленном за технологическим оборудованием, отключают подачу высокого напряжения (штатного высокого напряжения, которое подается на системы коронирующих электродов при штатном режиме работы технологического оборудования) одновременно на системы коронирующих электродов всех электрических полей электрофильтра и отключают механизмы очистки систем осадительных электродов и систем коронирующих электродов от уловленной пыли одновременно во всех электрических полях электрофильтра (штатные интервалы времени между очистками систем электродов). После прекращения повышенного выноса продуктов несгоревшего топлива высокое напряжение подают сначала на последнее поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки системы коронирующих электродов в этом поле, поднимают его до начального напряжения коронного разряда в этом поле и далее до антивоспламенительного напряжения для этого поля, после установления которого включают механизмы очистки системы осадительных электродов в этом поле. Затем высокое напряжение с интервалом времени, который соответствует штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов первого поля при штатном высоком напряжении в этом поле, последовательно подают на каждое предыдущее поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки системы коронирующих электродов в этом поле, поднимают его до начального напряжения коронного разряда в этом поле и далее до антивоспламенительного напряжения для этого поля, после установления которого включают механизмы очистки системы осадительных электродов в этом поле. При этом антивоспламенительное напряжение для каждого поля устанавливают индивидуально, исходя из условия:

l,5U_0k≤U_aвk≤0,8U_пpk,

где U_0k - начальное напряжение коронного разряда в k-ом поле, кВ,

U_aвk ^_ антивоспламенительное напряжение в k-ом поле, кВ,

U_пpk ^_ напряжение искрового пробоя межэлектродного промежутка в k-ом поле, кВ, k=1, …, n,

n - количество полей в электрофильтре.

Общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения на каждое поле и интервал времени между очистками системы осадительных электродов в каждом поле при антивоспламенительном напряжении в этом поле устанавливают индивидуально, исходя из условий:

2,0t_aвk≤T_aвk≤3,0t_aвk

1,5_штk≤t_aвk≤3,0t_штk

где T_aвk - общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения на k-е поле, мин,

t_aвk - интервал времени между очистками системы осадительных электродов в k-м поле при антивоспламенительном напряжении в этом поле, мин,

t_штk - штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов в k-м поле при штатном высоком напряжении в этом поле, мин.

После истечения общего интервала времени подачи антивоспламенительного напряжения на каждое поле в каждом из полей индивидуально устанавливают штатное высокое напряжение и штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов в этом поле.

В отдельных случаях осуществления изобретение может характеризоваться тем, что:

- в электрофильтре, установленном за технологическим оборудованием, работающем в пусковых режимах с повышенным выносом продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре, перед плановым остановом технологического оборудования с последующим выводом из работы электрофильтра в целом осуществляют последовательное отключение механизмов очистки систем осадительных электродов от уловленной пыли во всех электрических полях электрофильтра, начиная с последнего поля, при этом интервал между временем отключения механизмов очистки системы осадительных электродов для каждого поля и временем останова технологического оборудования устанавливают индивидуально от 0,95 до 0,99 штатного интервала времени между очистками системы осадительных электродов при штатном высоком напряжении в этом поле;

- в случаях аварийного останова технологического оборудования с последующим выводом из работы электрофильтра в целом сначала отключают механизмы очистки систем осадительных электродов одновременно во всех полях электрофильтра, а затем через интервал времени, который соответствует штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов первого поля при штатном высоком напряжении в этом поле, последовательно, начиная с первого поля, отключают высокое напряжение на всех полях электрофильтра, кроме последнего поля, при этом высокое напряжение на последнем поле отключают сразу после окончательного останова технологического оборудования.

При использовании изобретения достигается технический результат, заключающийся в максимально возможном недопущении осаждения горючих продуктов несгоревшего топлива на очищенную поверхность систем осадительных электродов электрофильтра. А в случае, когда такое осаждение все же происходит, при подаче антивоспламенительного напряжения на системы коронирующих электродов обеспечивается покрытие слоя горючих продуктов несгоревшего топлива, склонного к воспламенению, слоем негорючей пыли, препятствующим воспламенению слоя горючих продуктов. Обеспечивается последующее удаление горючего слоя вместе со слоем негорючей пыли при очистке систем осадительных электродов. Также обеспечивается покрытие остатков слоя горючих продуктов несгоревшего топлива, склонных к воспламеняю, новым слоем негорючей пыли, и последующее удаление остатков горючего слоя вместе со слоем негорючей пыли при очистке систем осадительных электродов. Согласно изобретению повторяемость и продолжительность циклов осаждения и очистки, способствующих как интенсивному снижению плотности слоя горючих продуктов, так и уменьшению размеров «пораженной» этим слоем поверхности систем осадительных электродов, обеспечивает предотвращение воспламенения и интенсивного горения (пожара) продуктов несгоревшего топлива в электрофильтре, что, за счет недопущения температурной деформации, предотвращает выход из строя систем коронирующих и осадительных электродов электрофильтра, опорных изоляторов подвеса систем коронирующих электродов и другого оборудования электрофильтра, а также элементов корпуса электрофильтра. При этом минимизируется время работы электрофильтра с пониженной эффективностью.

Кроме того, при реализации изобретения обеспечивается достижение дополнительного технического результата, заключающегося в том, что предотвращение воспламенения продуктов несгоревшего топлива в электрофильтре обеспечивается исключительно за счет установки новых режимов подачи высокого напряжения и новых режимов очистки систем коронирующих и осадительных электродов при регулировании величины и интервала времени подаваемого высокого напряжения, а также при регулировании интервала времени очистки систем осадительных электродов без переделки электрофильтра и использования дополнительного оборудования, что, в свою очередь, упрощает и удешевляет осуществление изобретения.

Между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Отключение подачи высокого напряжения (штатного высокого напряжения, которое подается на системы коронирующих электродов при штатном режиме работы технологического оборудования) одновременно на системы коронирующих электродов всех электрических полей электрофильтра на время работы технологического оборудования, когда из него происходит повышенный вынос продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре, позволяет одновременно вывести из работы системы электродов (коронирующих и осадительных) всех полей электрофильтра и максимально предотвратить интенсивное оседание на них этих горючих продуктов (сажа, масло- и/или смолистоподобные горючие вещества и др.), а также не допустить их воспламенения при искровом пробое, благодаря отсутствию высокого напряжения.

Отключение на это же время механизмов очистки систем осадительных электродов и систем коронирующих электродов от уловленной пыли одновременно во всех электрических полях электрофильтра (штатных интервалов времени между очистками систем электродов) позволяет одновременно вывести из работы механизмы очистки всех систем электродов и сохранить на последних уловленный ранее слой негорючей пыли, не допуская оседания горючих продуктов на очищенные поверхности систем электродов. В этом случае горючие продукты оседают на слой негорючей пыли с последующим удалением обоих слоев в режиме включенных механизмов очистки электродов, что, соответственно, исключает в дальнейшем воспламенение в электрофильтре в силу отсутствия предмета горения. Кроме того, за счет такого отключения исключается возможность воспламенения от искры, которая может возникнуть при работе механизмов очистки систем электродов (при соударении молотков с наковальнями).

Подача, после прекращения повышенного выноса продуктов несгоревшего топлива, высокого напряжения сначала на последнее поле электрофильтра с одновременным включением механизмов очистки системы коронирующих электродов в этом поле, а затем последовательно на каждое предыдущее, с таким же одновременным включением механизмов очистки системы коронирующих электродов для каждого поля, позволяет поэтапно вводить поля электрофильтра в работу, начиная от последнего поля с наименьшим содержанием горючих продуктов на системах электродов, до первого поля с наибольшим содержанием горючих продуктов на системах электродов.

Задержка по времени между началом подачи высокого напряжения от каждого последующего на каждое предыдущее поле, которая соответствует штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов первого поля при штатном высоком напряжении в этом поле, позволяет организовать работу отключенных полей электрофильтра, начиная с первого поля, которые характеризуются наибольшим загрязнением систем электродов слоем горючих частиц, в условиях наивысшей концентрации негорючих частиц в газовом потоке в течение заданного времени, которое исчисляется (при условии включенного последнего поля) выражением: количество полей минус номер отключенного поля, умноженное на штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов первого поля при штатном высоком напряжении в этом поле. Все это позволяет интенсифицировать предварительное (без высокого напряжения) оседание негорючей пыли на слой горючих продуктов сжигания топлива, что дополнительно снижает вероятность воспламенения этих продуктов при последующем включении антивоспламенительного напряжения.

Каждое из электрически включенных при антивоспламенительном напряжении полей электрофильтра, согласно изобретению, начиная с последнего, начинает работу по улавливанию негорючей пыли при наибольшей ее концентрации в очищаемом газе на входе в него, что способствует ускорению процесса покрытия горючего слоя продуктов сжигания топлива негорючим слоем пыли и, тем самым, существенно уменьшает время работы электрофильтра с пониженной эффективностью, что необходимо для предотвращения воспламенения. Все это способствует предотвращению возникновения пожара в электрофильтре, а также предотвращает выход из строя как внутреннего механического оборудования электрофильтра (систем электродов, изоляторов подвеса систем коронирующих электродов и др.), так и деформацию элементов корпуса электрофильтра.

Схема подачи высокого напряжения на каждое поле электрофильтра, при которой сначала его поднимают до начального напряжения коронного разряда в этом поле, а потом до антивоспламенительного напряжения для этого поля, после установления которого включают механизмы очистки системы осадительных электродов в этом поле, позволяет поэтапно вывести электрические поля на максимальную эффективность работы (штатный режим работы при штатных напряжениях и штатных интервалах очистки систем электродов), предотвращая искровые пробои и, соответственно, воспламенение горючих продуктов, осевших на системе электродов каждого поля.

Индивидуальная установка антивоспламенительного напряжения для каждого поля, исходя из условия l,5U_0k≤U_aвk≤0,8U_прk, позволяет, с одной стороны, предотвратить искровые пробои в межэлектродных промежутках полей электрофильтра, а с другой стороны, обеспечить эффективное осаждение негорючей пыли на горючий слой продуктов сжигания топлива. Причем при U_авk≤0,8U_пpk, т.е. при понижении на 20% и более от напряжения искрового пробоя межэлектродного промежутка, исключается искровой пробой межэлектродных промежутков даже при неблагоприятных внешних условиях, влияющих на работу электрофильтра, и проблемном физическом состоянии внутреннего механического оборудования электрофильтра, а при U_aвk≥1,5U_0k в межэлектродном промежутке обеспечивается минимально достаточный для электрической зарядки улавливаемых частиц ионный ток коронного разряда, а также минимально необходимое высокое напряжение для их осаждения на системы осадительных электродов электрофильтра. При соблюдении таких параметров происходит осаждение негорючих частиц пыли на слой горючих продуктов сжигания топлива на системах осадительных электродов полей электрофильтра, обеспечивается минимально необходимая высота слоя негорючих частиц пыли на горючем слое для предупреждения его воспламенения при допустимой, по соображениям экологической безопасности, продолжительности работы электрофильтра с пониженной эффективностью.

При U_aвk>0,8U_пpk в ряде случаев, например во время очистки систем электродов от уловленной пыли (из-за износа оборудования, увеличенной подвижности или раскачивания систем электродов, при проблемах с электропитанием полей электрофильтра высоким напряжением и др.) могут быть спровоцированы искровые пробои в межэлектродных промежутках, приводящие к воспламенению слоя горючих продуктов сжигания топлива на системах электродов электрофильтра.

При U_aвk<1,5U_0k ионный ток коронного разряда в межэлектродном промежутке и высокое напряжение настолько понижены, что не обеспечивается минимально необходимая эффективность работы электрофильтра для осаждения и накопления требуемого слоя негорючей пыли на горючем слое, что снижает эффективность удаления горючего слоя при очистках электродов. Все это, при последующем переводе поля в штатный режим работы при штатном высоком напряжении, может привести к воспламенению неудаленных с осадительных электродов остатков слоя горючих продуктов сжигания топлива при искровых пробоях, характерных для штатного режима работы полей электрофильтра при штатном высоком напряжении. Кроме того, из-за слишком низкого напряжения и низкого тока коронного разряда электрофильтр будет работать с пониженной эффективностью, что недопустимо по условиям экологической безопасности.

Индивидуальная установка общего интервала времени подачи антивоспламенительного напряжения на каждое поле, исходя из условий 2,0t_aвk≤Т_авk≤3,0t_aвk и 1,5_штk≤t_aвk≤3,0_штk, обеспечивает, с учетом пониженной эффективности работы полей электрофильтра при антивоспламенительном напряжении, максимально достижимое осаждение негорючей пыли на горючий слой продуктов сжигания топлива, которое необходимо для последующего эффективного удаления горючего слоя с поверхности осадительных электродов при их очистке, при минимизации времени работы электрофильтра с пониженной эффективностью. Интервалы выбраны из условий, с одной стороны, минимизации времени работы полей электрофильтра с пониженной эффективностью при антивоспламенительном напряжении, а с другой стороны, из условий обеспечения достаточного накопления негорючей пыли на горючем слое на осадительных электродах для эффективного последующего удаления горючего слоя при очистке электродов.

Интервал времени между очистками осадительных электродов в каждом поле t_aвk>3,0t_штk приводит к неоправданному увеличению времени работы электрофильтра с пониженной эффективностью и, соответственно, с увеличенной концентрацией пыли в выбрасываемых в атмосферу газах при антивоспламенительном напряжении в этом поле, что недопустимо по условиям экологической безопасности.

При интервале времени между очистками осадительных электродов в каждом поле t_aвk<1,5t_штk не обеспечивается формирование достаточной высоты и плотности слоя негорючей пыли на горючем слое, что снижает эффективность удаления горючего слоя при очистках электродов, а следовательно, при последующем переводе поля в штатный режим работы при штатном напряжении, может привести к воспламенению неудаленных с осадительных электродов остатков слоя горючих продуктов сжигания топлива при искровых пробоях, характерных для работы полей электрофильтра в штатном режиме при штатном высоком напряжении.

При общем интервале времени подачи антивоспламенительного напряжения для каждого k-го поля Т_авk>3,0t_aвk (так же, как и при запредельно высоком значении интервала времени между очистками осадительных электродов t_aвk) неоправданно увеличивается время работы электрофильтра с пониженной эффективностью и, соответственно, с увеличенной концентрацией пыли в выбрасываемых в атмосферу газах, что недопустимо по условиям экологической безопасности.

При общем интервале времени подачи антивоспламенительного напряжения для каждого k-го поля Т_авk<2,0t_aвk (так же, как и при запредельно пониженном значении интервала времени между очистками осадительных электродов t_aвk) не обеспечивается формирование достаточной высоты и плотности слоя негорючей пыли на горючем слое, что снижает эффективность удаления горючего слоя при очистках электродов, а следовательно, при последующем переводе поля в штатный режим работы при штатном напряжении может привести к воспламенению неудаленных с осадительных электродов остатков слоя горючих продуктов сжигания топлива при искровых пробоях, характерных для работы полей электрофильтра при штатном высоком напряжении.

Индивидуальная установка в каждом из полей штатного высокого напряжения и штатного интервала времени между очистками осадительных электродов в этом поле только после того, как истечет общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения для этого поля, позволяет установить для каждого поля наивысшее значение напряжения (как правило, предпробивное) и достичь максимального значения рабочего тока коронного разряда (в соответствии с вольтамперной характеристикой для каждого поля), что при штатном интервале времени между очистками систем осадительных электродов в каждом из полей электрофильтра и штатном режиме работы механизмов очистки систем электродов обеспечивает наивысшую эффективность работы электрофильтра по очистке газа от пыли.

Осуществление в электрофильтре, установленном за технологическим оборудованием, работающем в пусковых режимах с повышенным выносом продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре, перед плановым остановом технологического оборудования, с последующим выводом из работы электрофильтра в целом, последовательного отключения механизмов очистки систем осадительных электродов от уловленной пыли во всех электрических полях электрофильтра, начиная с последнего поля, индивидуальная установка интервала между временем отключения механизмов очистки системы осадительных электродов для каждого поля и временем останова технологического оборудования от 0,95 до 0,99 штатного интервала времени между очистками системы осадительных электродов при штатном высоком напряжении в этом поле, позволяет устанавливать заданный интервал времени, в течение которого каждое поле работает с отключенными механизмами очистки системы осадительных электродов, что позволяет превентивно, с максимально возможной эффективностью, не допустить осаждения горючих продуктов на очищенные от слоя негорючей пыли поверхности системы осадительных электродов при последующем, после останова, запуске технологического оборудования на топливе с повышенным выносом продуктов сжигания, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре. В результате таких действий многократно снижается вероятность воспламенения этих горючих продуктов, осевших на предварительно сохраненный слой негорючей пыли и затем удаляемых вместе с этим слоем пыли с поверхности систем осадительных электродов.

Время предварительного отключения механизмов очистки систем осадительных электродов обусловлено необходимым временем для формирования слоя негорючих частиц пыли оптимальной высоты и плотности на осадительных электродах каждого из полей электрофильтра, причем электрофильтр продолжает работать с заданной эффективностью очистки газов от пыли. При очередном запуске технологического оборудования слой горючих продуктов оседает на предварительно сохраненный слой негорючей пыли (сформированный на электродах перед остановом технологического оборудования), затем многократно покрывается новым слоем негорючей пыли, поступающей в электрофильтр с очищаемыми газами от технологического оборудования при подаче антивоспламенительного напряжения и удаляется с ним с поверхности систем осадительных электродов.

Если предварительное отключение производить более чем за 0,99 штатного интервала времени между очистками, то, в зависимости от момента времени выдачи команды на останов технологического оборудования по отношению к текущей ситуации в работе механизмов очистки индивидуально в каждом поле, может произойти двукратное превышение интервала времени работы полей электрофильтра с отключенными механизмами очистки осадительных электродов, по сравнению со штатным интервалом при штатном высоком напряжении и, соответственно, к чрезмерному накоплению пыли на электродах, что, в некоторых случаях, при специфических свойствах улавливаемой пыли, может привести к ее самообрушению, т.е. к неконтролируемой очистке электродов от пыли, что недопустимо, т.к. может привести к воспламенению горючей пыли при последующем запуске технологического оборудования.

Если предварительное отключение производить раньше, чем за 0,95 штатного интервала времени между очистками, то этого времени будет недостаточно для накопления слоя негорючей пыли на системах осадительных электродов оптимальной высоты, которого было бы достаточного для надежной защиты поверхности осадительных электродов электрофильтра от осаждения на них горючих продуктов сжигания топлива при последующем запуске технологического оборудования.

Отключение, в случаях аварийного останова технологического оборудования, сначала механизмов очистки систем осадительных электродов одновременно во всех полях электрофильтра, а затем, через интервал времени, который соответствует штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов первого поля при штатном высоком напряжении в этом поле, последовательное отключение, начиная с первого поля, высокого напряжения на всех полях электрофильтра, кроме последнего поля, отключение высокого напряжения на последнем поле сразу после окончательного останова технологического оборудования, обеспечивает работу электрофильтра с максимально возможной эффективностью в создавшихся условиях ограниченного интервала времени на выполнение подготовительной процедуры по выводу из работы электрофильтра в целом. Обеспечивается накопление слоя негорючих частиц пыли на осадительных электродах каждого из полей электрофильтра, причем электрофильтр продолжает работать, но с пониженной эффективностью очистки газов от пыли. При очередном запуске технологического оборудования слой горючих продуктов оседает на предварительно сохраненный слой негорючей пыли (сформированный на электродах перед аварийным остановом технологического оборудования), затем многократно покрывается новым слоем негорючей пыли, поступающей в электрофильтр с очищаемыми газами от технологического оборудования при подаче антивоспламенительного напряжения и удаляется с ним с поверхности систем осадительных электродов.

Способ по изобретению может использоваться для предотвращения воспламенения в электрофильтрах продуктов несгоревшего топлива, которые отводятся вместе с газами от технологического оборудования, в процессе работы которого возможен их повышенный вынос, и которые предрасположены к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтрах.

В конкретном примере заявляемый способ применялся для предотвращения воспламенения продуктов несгоревшего мазута в трехпольном электрофильтре (n=3, k=1, 2, 3), который установлен за энергетическим котлом тепловой электростанции. Образующиеся в топке энергетического котла газы очищали от содержащейся в них золы в электрофильтре и далее выбрасывали в атмосферу через дымовую трубу.

В штатном режиме энергетический котел работал на каменных углях, а на время запуска котла и до вывода его на штатный режим работы в его топку подавался в качестве вспомогательного топлива мазут. Вследствие недожога мазута в топке котла в электрофильтр поступали газы с повышенным содержанием горючих продуктов сжигания (недожога) мазута (сажа, масло- и/или смолистоподобные горючие вещества), которые предрасположены к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре.

В конкретном примере трехпольный электрофильтр (n=3, k=1, 2, 3) работал при следующих параметрах:

- штатное высокое напряжение для каждого из трех полей (U_штk): U_шт1=51,5 кВ, U_шт2=50,3 кВ, U_шт3=50,2 кВ;

- начальное напряжение коронного разряда в каждом из трех полей (U_0k): U₀₁=21,0 кВ, U₀₂=18,1 кВ, U₀₃=17,5 кВ;

- напряжение интенсивного искрового пробоя межэлектродного промежутка в каждом из трех полей (U_пpk): U_пp1=54,6 кВ, U_пp2=53,5 кВ, U_пp3=53,1 кВ;

- штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов в каждом из трех полей при штатном высоком напряжении в каждом из трех полей (t_штk): t_шт1=10 мин, t_шт2=30 мин, t_шт3=90 мин.

Для предотвращения воспламенения продуктов несгоревшего мазута, оседающих на системы электродов электрофильтра, проводили следующие мероприятия.

Когда из котла происходил повышенный вынос продуктов несгоревшего мазута (определяли, например, с помощью системы автоматики или на основании данных о начале подачи мазута в топку энергетического котла), отключали подачу высокого (штатного) напряжения одновременно на системы коронирующих электродов всех трех электрических полей электрофильтра. Затем отключали механизмы очистки систем осадительных электродов и систем коронирующих электродов от уловленной пыли одновременно во всех трех электрических полях электрофильтра.

После прекращения повышенного выноса продуктов несгоревшего мазута (определяли, например, с помощью системы автоматики или на основании данных о завершении подачи мазута в топку энергетического котла), высокое напряжение подавали сначала на последнее 3-е поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки системы коронирующих электродов в нем, поднимали его до начального напряжения коронного разряда U₀₃=17,5 кВ в 3-м поле и далее до антивоспламенительного напряжения U_ав3=37,2 кВ для 3-го поля, которое устанавливали, исходя из условий:

l,5U₀₃≤U_aв3≤0,8U_пр3,

1,5⋅17,5≤37,2≤0,8⋅53,1,

26,25≤37,2≤42,48,

приняв U_ав3=0,7⋅U_пр3=0,7⋅53,1 кВ=37,17 кВ ≈ 37,2 кВ.

После установления в 3-м поле антивоспламенительного напряжения в нем включали механизмы очистки системы осадительных электродов.

Затем высокое напряжение через интервал времени 10 мин, который соответствовал штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов 1-го поля при штатном высоком напряжении в 1-м поле, подавали на 2-е поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки системы коронирующих электродов в нем, поднимали его до начального напряжения коронного разряда U₀₂=18,l кВ во 2-м поле и далее до антивоспламенительного напряжения U_ав2=37,5 кВ для 2-го поля, которое устанавливали, исходя из условий:

l,5U₀₂≤U_aв2≤0,8U_пp2,

1,5⋅18,1≤37,5≤0,8⋅53,5,

27,15≤37,5≤42,8,

приняв U_ав2=0,7⋅U_пp2=0,7⋅53,5 кВ=37,45 кВ ≈ 37,5 кВ.

После установления во 2-м поле антивоспламенительного напряжения в нем включали механизмы очистки системы осадительных электродов.

Затем, после подачи антивоспламенительного напряжения U_ав2=37,5 кВ на 2-е поле, через интервал времени 10 мин, который соответствовал штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов 1-го поля при штатном высоком напряжении в 1-м поле, подавали высокое напряжение на 1-е поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки системы коронирующих электродов в нем, поднимали его до начального напряжения коронного разряда U₀₁=21,0 кB в 1-м поле и далее до антивоспламенительного напряжения U_ав1=38,2 кВ для 1-го поля, которое устанавливали, исходя из условий:

l,5U₀₁≤U_aв1≤0,8U_пp1,

1,5⋅21,0≤38,2≤0,8⋅54,6,

31,5≤38,2≤43,68,

приняв U_aв1=0,7⋅U_пp1=0,7⋅54,6 кВ=38,22 кВ ≈ 38,2 кВ.

После установления в 1-м поле антивоспламенительного напряжения в нем включали механизмы очистки системы осадительных электродов.

Интервал времени между очистками системы осадительных электродов в 3-ем поле при антивоспламенительном напряжении в этом поле устанавливали 180 мин (t_aв3, значение только для 3-го поля), определяя его из условия:

1,5t_шт3≤t_aв3≤3t_шт3,

1,5⋅90 мин≤t_aв3≤3⋅90 мин,

приняв t_aв3=2t_шт3=2⋅90 мин=180 мин.

При этом общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения на 3-е поле устанавливали 360 мин (Т_ав3, значение только для 3-го поля), определяя его из условия:

2,0t_aв3≤Т_ав3≤3,0t_aв3,

2,0⋅180 мин≤Т_ав3≤3,0⋅180 мин,

приняв Т_ав3=2,0t_aв3=2,0⋅180 мин=360 мин.

После истечения общего интервала времени подачи антивоспламенительного напряжения U_ав3=37,2 кВ на 3-е поле в нем устанавливали штатное высокое напряжение U_шт3=50,2 кВ и штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов в 3-м поле t_шт3=90 мин.

Интервал временя между очистками системы осадительных электродов во 2-м поле при антивоспламенительном напряжении в этом поле устанавливали 60 мин (t_aв2, значение только для 2-го поля), определяя его из условия:

1,5t_шт2≤t_aв2≤3t_шт2,

1,5⋅30 мин≤t_aв2≤3⋅30 мин,

приняв t_aв2=2t_шт2=2⋅30 мин=60 мин.

При этом общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения на 2-е поле устанавливали 150 мин (Т_ав2, значение только для 2-го поля), определяя его из условия

2,0t_aв2≤Т_ав2≤3,0t_aв2

и приняв Т_ав2=2,5t_aв2=2,5⋅60 мин=150 мин.

После истечения общего интервала времени подачи антивоспламенительного напряжения U_ав2=37,5 кВ на 2-е поле в нем устанавливали штатное высокое напряжение U_шт2=50,3 кВ и штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов во 2-м поле t_шт2=30 мин.

Интервал временя между очистками системы осадительных электродов в 1-м поле при антивоспламенительном напряжении в этом поле устанавливали 30 мин (t_aв1, значение только для 1-го поля), определяя его из условия

l,5t_шт1≤t_aв1≤3t_шт1

и приняв t_ав1⁼3t_шт1=3⋅10 мин=30 мин.

При этом общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения на 1-е поле устанавливали 90 мин (Т_ав1, значение только для 1-го поля), определяя его из условия

2,0t_aв1≤T_aв1≤3.0t_aв1

и приняв T_aв1=3,0t_ав1=3⋅30 мин=90 мин.

После истечения общего интервала времени подачи антивоспламенительного напряжения U_aв1=38,2 кВ на 1-е поле в нем устанавливали штатное высокое напряжение t_шт1=51,5 кВ и штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов в 1-м поле t_шт1=10 мин.

Все это позволяло не допустить осаждения горючих продуктов несгоревшего мазута на чистую поверхность систем электродов. А если такое и происходило, то при подаче антивоспламенительного напряжения на системы коронирующих электродов слой продуктов несгоревшего мазута, склонный к воспламеняю, покрывался слоем золы, препятствующим его воспламенению, и одновременно обеспечивалось последующее его удаление вместе со слоем золы при очистках систем осадительных электродов. Затем снова слой продуктов несгоревшего мазута, склонный к воспламенению, покрывали слоем золы и снова удаляли слой золы с остатками горючего слоя.

Кроме того, для предотвращения воспламенения продуктов несгоревшего мазута, интенсивно осаждающихся на системах электродов электрофильтра во время запуска энергетического котла после его останова в том случае, когда останов котла является плановым, перед остановом котла проводили следующие мероприятия.

Перед плановым остановом энергетического котла, при котором предусмотрен специальный комплекс плановых мероприятий по выводу энергетического котла из работы, в электрофильтре проводили следующие операции: осуществляли последовательное отключение механизмов очистки систем осадительных электродов от уловленной пыли во всех электрических полях электрофильтра, начиная с последнего, 3-го поля, при этом подача штатного высокого напряжения на коронирующие электроды и работа механизмов очистки коронирующих электродов оставалась без изменений.

Сначала, за 88 мин до планового останова котла (что соответствовало интервалу времени от 0,95t_шт3 до 0,99t_шт3, а именно 0,98t_шт3,=0,98⋅90 мин ≈ 88 мин), отключали механизмы очистки системы осадительных электродов 3-го поля. Затем, за 29 мин до планового останова котла (что соответствовало интервалу времени от 0,95t_шт2 до 0,99t_шт2, а именно 0,97t_шт2,=0,97⋅30 мин ≈ ≈29 мин), отключали механизмы очистки системы осадительных электродов 2-го поля и далее, за 9,9 мин до планового останова котла (что соответствовало интервалу времени от 0,95t_шт1 до 0,99t_шт1, а именно 0,99t_шт1,=0,99⋅10 мин=9,9 мин), отключали механизмы очистки системы осадительных электродов 1-го поля. Далее по установленной программе проводился плановый останов энергетического котла с последующим выводом из работы электрофильтра в целом.

Такая процедура отключения механизмов очистки систем осадительных электродов всего электрофильтра перед плановым остановом энергетического котла позволяла сохранить на осадительных электродах заданный слой золы и превентивно, с максимально возможной эффективностью, не допустить осаждения горючих продуктов (продуктов несгоревшего мазута) на очищенные от слоя негорючей золы поверхности систем осадительных электродов при последующем запуске энергетического котла на мазуте, что многократно снижало вероятность воспламенения этих продуктов, осевших на предварительно сохраненный слой золы и впоследствии удаляемых при антивоспламенительном напряжении вместе со слоем золы при очистке систем осадительных электродов, обеспечивая задержку, которая соответствовала интервалу времени для 1-го поля t_aв1=30 мин, для 2-го поля t_aв2=60 мин, для 3-го поля t_ав3=180 мин и во время которой слой горючих продуктов недожога мазута, осевших на предварительно сохраненный слой золы (сформированный перед предыдущим остановом котла), покрывался новым слоем золы, поступающей в электрофильтр с дымовыми газами от энергетического котла, работающего в штатном режиме на твердом топливе (каменном угле).

В случаях аварийного останова энергетического котла (прекращение подачи топлива, прогар котла и др.), при котором предусмотрен специальный комплекс аварийных мероприятий по выводу энергетического котла из работы, в электрофильтре проводили следующие операции: сначала отключали механизмы очистки систем осадительных электродов одновременно во всех полях электрофильтра, затем, через интервал времени 10 мин, который соответствовал штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов 1-го поля при штатном высоком напряжении в этом поле (t_шт1=10 мин), последовательно отключали, начиная с 1-го поля, высокое напряжение на всех полях электрофильтра, кроме последнего 3-го поля. Высокое напряжение на последнем 3-ем поле отключали сразу после окончательного останова энергетического котла (полного вывода его из работы), что обеспечивало работу электрофильтра с максимально возможной эффективностью в создавшихся условиях ограниченного интервала времени на выполнение подготовительной процедуры по выводу из работы электрофильтра в целом, обеспечивая накопление слоя негорючих частиц пыли на осадительных электродах каждого из полей электрофильтра. Причем электрофильтр продолжал работу по очистке газов, отводимых от аварийно останавливаемого энергетического котла. При следующем запуске энергетического котла (после восстановления его работоспособности) слой горючих продуктов оседал на предварительно сохраненный слой негорючей пыли (сформированный на электродах перед аварийным остановом технологического оборудования), затем многократно покрывался новым слоем негорючей пыли, поступающей в электрофильтр с очищаемыми газами от технологического оборудования при подаче антивоспламенительного напряжения и многократно удалялся с ним с поверхности систем осадительных электродов.

Изобретение относится к способам предотвращения пожаров в электрофильтрах от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка и может быть использовано в энергетике и других отраслях промышленности. На время повышенного вноса продуктов несгоревшего топлива в электрофильтр отключают подачу высокого напряжения на электроды и отключают механизмы очистки электродов. После прекращения такого повышенного вноса высокое напряжение подают сначала на последнее поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки коронирующих электродов в этом поле, поднимают его до начального напряжения коронного разряда в этом поле и далее до антивоспламенительного напряжения для этого поля, после установления которого включают механизмы очистки осадительных электродов в этом поле. Затем высокое напряжение с заданным интервалом времени последовательно подают на каждое предыдущее поле электрофильтра с такой же последовательностью. Антивоспламенительное напряжение, продолжительность его подачи и интервал между очистками осадительных электродов при его подаче устанавливают индивидуально для каждого поля. После завершения подачи антивоспламенительного напряжения в каждом из полей индивидуально устанавливают штатное высокое напряжение и штатный интервал времени между очистками осадительных электродов. Предотвращается воспламенение продуктов несгоревшего топлива в электрофильтре. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ предотвращения воспламенения продуктов несгоревшего топлива в электрофильтре путем того, что на время работы технологического оборудования, когда из него происходит повышенный вынос продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре, установленном за технологическим оборудованием, отключают подачу высокого напряжения одновременно на системы коронирующих электродов всех электрических полей электрофильтра и отключают механизмы очистки систем осадительных электродов и систем коронирующих электродов от уловленной пыли одновременно во всех электрических полях электрофильтра, после прекращения повышенного выноса продуктов несгоревшего топлива высокое напряжение подают сначала на последнее поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки системы коронирующих электродов в этом поле, поднимают его до начального напряжения коронного разряда в этом поле и далее до антивоспламенительного напряжения для этого поля, после установления которого включают механизмы очистки системы осадительных электродов в этом поле, затем высокое напряжение с интервалом времени, который соответствует штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов первого поля при штатном высоком напряжении в этом поле, последовательно подают на каждое предыдущее поле электрофильтра, одновременно включая механизмы очистки системы коронирующих электродов в этом поле, поднимают его до начального напряжения коронного разряда в этом поле и далее до антивоспламенительного напряжения для этого поля, после установления которого включают механизмы очистки системы осадительных электродов в этом поле, при этом антивоспламенительное напряжение для каждого поля устанавливают индивидуально, исходя из условия

1,5U_0k≤U_авk≤0,8U_прk,

где U_0k - начальное напряжение коронного разряда в k-м поле, кВ,

U_авk - антивоспламенительное напряжение в k-м поле, кВ,

U_прk - напряжение искрового пробоя межэлектродного промежутка в k-м поле, кВ,

k=1, …, n,

n - количество полей в электрофильтре,

а общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения на каждое поле и интервал времени между очистками системы осадительных электродов в каждом поле при антивоспламенительном напряжении в этом поле устанавливают индивидуально, исходя из условий

2,0t_авk≤Т_авk≤3,0t_авk,

15t_штk≤t_авk≤3,0t_штk,

где T_авk - общий интервал времени подачи антивоспламенительного напряжения на k-е поле, мин,

t_авk - интервал времени между очистками системы осадительных электродов в k-м поле при антивоспламенительном напряжении в этом поле, мин,

t_штk - штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов в k-м поле при штатном высоком напряжении в этом поле, мин,

после истечения общего интервала времени подачи антивоспламенительного напряжения на каждое поле в каждом из полей индивидуально устанавливают штатное высокое напряжение и штатный интервал времени между очистками системы осадительных электродов в этом поле.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в электрофильтре, установленном за технологическим оборудованием, работающем в пусковых режимах с повышенным выносом продуктов несгоревшего топлива, предрасположенных к воспламенению от искры при электрическом пробое межэлектродного промежутка в электрофильтре, перед плановым остановом технологического оборудования с последующим выводом из работы электрофильтра в целом осуществляют последовательное отключение механизмов очистки систем осадительных электродов от уловленной пыли во всех электрических полях электрофильтра, начиная с последнего поля, при этом интервал между временем отключения механизмов очистки системы осадительных электродов для каждого поля и временем планового останова технологического оборудования устанавливают индивидуально от 0,95 до 0,99 штатного интервала времени между очистками системы осадительных электродов при штатном высоком напряжении в этом поле.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случаях аварийного останова технологического оборудования с последующим выводом из работы электрофильтра в целом сначала отключают механизмы очистки систем осадительных электродов одновременно во всех полях электрофильтра, а затем через интервал времени, который соответствует штатному интервалу времени между очистками системы осадительных электродов первого поля при штатном высоком напряжении в этом поле, последовательно, начиная с первого поля, отключают высокое напряжение на всех полях электрофильтра, кроме последнего поля, при этом высокое напряжение на последнем поле отключают сразу после окончательного останова технологического оборудования.