электрофильтр

Формула изобретения

Электрофильтр, содержащий осадительные электроды из профильных элементов, образующих проходные каналы, коронирующие электроды с игольчатыми разрядными выступами и газопроницаемые перегородки с отверстиями со стороны входа и выхода в газовые каналы, отличающийся тем, что элементы коронирующих электродов натянуты горизонтальными рядами в рамах, нижние концы которых зафиксированы поперечными направляющими и диагональными упорами, а верхняя их подвеска снабжена подвижным штоком с бойками, при этом коронирующие элементы в средней части каждой из рам соединены между собой некоронирующими вертикальными стержнями, верхние концы которых укреплены встряхивающей балкой с наковальнями.

Описание изобретения к патенту

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

Известен электрофильтр (Электрофильтр СГ-15-3/Газоочистное оборудование (каталог) - М. , ЦИНТИхимнефтемаш, 1981, с.16-17), содержащий прутковые осадительные электроды и проволочные коронирующие электроды, подвешенные на рамах подвеса при помощи грузов между осадительными электродами. Удаление уловленных дисперсных взвесей осуществляется ударами штанг по рамам подвеса. Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются газопроницаемые осадительные электроды, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы, коронирующие электроды с верхней системой их подвеса и встряхивания.

В известном электрофильтре конструктивно реализуется традиционный процесс электростатического осаждения дисперсных взвесей, при котором заряженные в сильном электрическом поле униполярного коронного разряда дисперсные взвеси удаляются из газовой фазы в пограничном ламинарном подслое вблизи осадительных электродов. С увеличением скорости газового потока возрастают коэффициент турбулентной диффузии и вероятность того, что дисперсные взвеси могут оказаться в ламинарном подслое и будут осаждены в нем. Однако при увеличении скорости газов изменяются и условия обтекания цилиндрической поверхности прутковых осадительных электродов, а также подвесных проволочных коронирующих электродов, что приводит не только к срыву, но и раскачке коронирующих электродов по отношению к осадительным электродам. Благоприятная скорость газового потока с точки зрения эффективности его очистки в известном электрофильтре не превышает 0,4 м/с, а производительность составляет не более 22000 м³/ч. Такая производительность является недостаточной в условиях постоянной интенсификации технологических процессов, сопровождающихся увеличением объемов выброса дымовых газов. Исключение в аналоге признаков устройства для устранения раскачки подвесных коронирующих электродов, а также газопроницаемых перегородок со стороны входа и выхода очищаемого потока в газовые каналы являются причинами, препятствующими получению требуемого технического результата.

Наиболее близким к изобретению является электрофильтр (Электрофильтр ЭКТА для эффективного улавливания высокодисперсных частиц /Информационный листок 023-92, г. Запорожье, Запорожский МТЦНТИ, 1992, 4с.), содержащий осадительные электроды из профильных элементов, подвесные коронирующие электроды и устройства для устранения их раскачки, а также газопроницаемые перегородки со стороны входа и выхода очищаемого потока в газовые каналы. В электрофильтре-прототипе путем включения в конструкцию газопроницаемых перегородок со стороны входа и выхода в газовые каналы реализуется комбинированная электронно-ионная технология, что является признаками, которые совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения, отличительной особенностью которого является эффективная зарядка дисперсных взвесей в высокотурбулизованной зоне (число Рейнольдса более 13000) вблизи коронирующих электродов и ламинарный режим движения газового потока с низкой скоростью у поверхности осадительных электродов (число Рейнольдса менее 2000). При такой технологии в известном электрофильтре обеспечивается высокая эффективность улавливания дисперсных частиц при скорости до 2,0 м/с со значительно меньшей металлоемкостью и энергоемкостью по сравнению с электрофильтром аналогичной производительности при традиционном процессе электрогазоочистки. Однако дальнейшее повышение производительности известного электрофильтра по объемному расходу очищаемого потока сдерживается благоприятной с точки зрения вертикального натяжения активной высотой подвесных коронирующих электродов. Кроме того, устройства встряхивания и устранения их раскачки не обеспечивают надежную, а также безотказную с точки зрения электротехнологии работу коронирующих электродов в условиях вибрации и резонансных смещений от симметричного положения в газовых каналах под действием сил сильного электростатического поля, газового напора и ударов штанг по верхней раме. Указанные причины препятствуют получению требуемого технического результата.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электрофильтра-прототипа путем натяжения коронирующих электродов горизонтальными рядами в рамах с подвесным приспособлением и механизмом встряхивания, обеспечить технический результат: повышение производительности по объемному расходу очищаемого потока, надежности и времени безотказной работы электрофильтра с комбинированной электронно-ионной технологией.

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

- коронирующие электроды натянуты горизонтальными рядами в рамах и в средней части каждой рамы соединены некоронирующими вертикальными стержнями, верхние концы которых укреплены встряхивающей балкой с наковальнями;

- нижние концы отдельных рам с коронирующими электродами соединены поперечными направляющими, положения которых зафиксированы диагональными упорами;

- верхняя подвеска коронирующих систем снабжена подвижным штоком с бойками.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Осадительные электроды из профильных элементов, образующих проходные каналы, коронирующие электроды с игольчатыми разрядными выступами, натянутые горизонтальными рядами в рамах, газопроницаемые перегородки с определенным расположением и соотношением площадей отверстий со стороны входа и выхода в газовые каналы, обеспечивают проявление новых технических свойств изобретения. Натяжение коронирующих электродов с игольчатыми разрядными выступами горизонтальными рядами в рамах позволяет формировать коронирующие системы электрофильтров с комбинированной электронно-ионной технологией с технически целесообразной активной высотой. Причем доля неактивных габаритов коронирующих систем резко сокращается за счет компактного расположения подвесного приспособления и механизма встряхивания, а также исключения грузов подвеса. При этом фиксация диагональными упорами поперечных направляющих нижних концов рам позволяет надежно обеспечивать симметричное расположение коронирующих электродов в газовых каналах. Кроме того, исключение в конструкции коронирующих систем контактов с газовыми зазорами предотвращает электроэрозионное разрушение отдельных ее частей. Соединение коронирующих электродов каждой рамы в средней части некоронирующими стержнями исключает отклонение игольчатых разрядных выступов от симметричного положения по отношению к профильным элементам осадительных электродов под действием сил сильного электростатического поля, газового напора и ударов бойков по наковальням встряхивающей балки. Закрепленный на верхней подвеске коронирующих систем подвижный шток с бойками обеспечивает эффективную регенерацию поверхностей коронирующих электродов от осажденных накоплений дисперсных взвесей с наименьшим коэффициентом их вторичного уноса. Надежная и безотказная конструкция коронирующей системы представляет возможным увеличить скорость очищаемого потока в газовых каналах без нарушений благоприятных условий для комбинированной электронно-ионной технологии и тем самым сократить габариты электрофильтров. Как следствие, в совокупности проявление новых технических свойств изобретения определяет повышение производительности по объемному расходу газов, надежности и времени безотказной работы электрофильтров с комбинированной электронно-ионной технологией.

фиг. 1. - общий вид электрофильтра (фрагмент со стороны входа очищаемого потока в газовые каналы),

фиг. 2. - графическое изображение заявляемой конструкции электрофильтра (вид сверху),

фиг. 3. - вид рамы с коронирующими электродами, натянутыми горизонтальными рядами,

фиг.4. - вид поперечного крепления нижних концов рам с диагональными упорами.

На фигуре 1 приведен общий вид заявляемого электрофильтра (фрагмент вида со стороны входа очищаемого потока в газовые каналы). В корпусе 1 размещают с чередованием осадительные электроды 2, состоящие из профильных элементов 3, которые образуют проходные каналы 4 (см. фиг.2), а также коронирующие электроды 5 с игольчатыми разрядными выступами 6, натянутые горизонтальными рядами в рамах 7. Осадительные электроды 2 образуют газовые каналы 8, в центре которых симметрично располагают коронирующие рамы 7. Со стороны входа и выхода газовых проходов 8 размещают в шахматном порядке газопроницаемые перегородки 9, 10 с определенным расположением и соотношением площадей отверстий 11, 12. Коронирующие электроды 5 в средней части каждой рамы 7 соединяют некоронирующими вертикальными стержнями 13 (см. фиг.3.). Верхние концы стержней 13 закрепляют встряхивающей балкой 14 с наковальнями 15. Верхняя подвеска коронирующих систем 16 снабжается подвижным штоком 17 с бойками 18. Нижние концы отдельных рам 7 коронирующих электродов 5 соединяются поперечными креплениями 19, положение которых фиксируется диагональными упорами 20 (см. фиг.4). Подвеска коронирующих систем 16 проходит через проходной изолятор 21 и закрепляется на траверсе 22, которая фиксируется на опорных изоляторах 23. Подъем и сброс подвижного штока 17 с бойками 18 через вал-изолятор 24 осуществляется посредством мотора-редуктора 25.

Электрофильтр работает следующим образом.

К коронирующим электродам 5 подводится выпрямленный ток высокого напряжения от агрегата питания (не показан). Конструкция игольчатых разрядных выступов 6 обеспечивает в газовых каналах резко неоднородное сильное электростатическое поле с наивысшей напряженностью и чехлами коронного разряда вблизи разрядных выступов 6. Очищаемый поток, содержащий дисперсные взвеси, поступает в открытые со стороны входа газовые каналы 8 и частично в отверстия 11 газопроницаемой перегородки 9. В высокотурбулизованной зоне вблизи чехлов коронного разряда на выступах 6 с наивысшей плотностью электронно-ионного потока и напряженностью электрического поля происходит эффективная зарядка дисперсных взвесей. Заряженные дисперсные взвеси под воздействием сил электрического поля и аэродинамических сил газового напора транспортируются в проходные каналы 4 осадительных электродов 2. В проходных каналах 4 отдельные струи газового потока движутся с низкой скоростью в ламинарном режиме, что обеспечивает максимальное осаждение заряженных взвесей на поверхности профильных элементов 3. Газопроницаемые перегородки 10, установленные со стороны выхода из газовых каналов 8, регулируют принудительный переток газа из одного канала 8 в другие через проходные каналы 4 осадительных электродов 2. Незначительная часть просачивается сквозь отверстия 12 газопроницаемых перегородок 10. Благоприятное расположение соотношения площадей отверстий 11, 12 в газопроницаемых перегородках 9, 10 обеспечивает не только принудительный переток из открытого со стороны входа канала 8 в другие закрытые со стороны входа каналы 8, но и обеспечивает равномерную раздачу газового потока на отдельные струи по проходным каналам 4 осадительных электродов 2. При зарастании игольчатых разрядных выступов 6 коронирующие электроды 5 подлежат встряхиванию. Для этого включают мотор-редуктор 25 и за счет подъема сбросы подвижного штока 17 бойками 18 сбрасывают на наковальни 15 встряхивающей балки 14. При этом достигается высокая степень регенерации поверхности коронирующих электродов 5, мотор-редуктор 25 отключается и процесс очистки от дисперсных взвесей поступающего потока в электрофильтре продолжается.