Електрофільтр (варіанти), пристрій для створення електричного поля, струшувальне пристосування і осаджувальний електрод

Винахід відноситься до техніки очищення газів з використанням різконеоднорідного електростатичного поля коронного розряду, переважно в області теплоенергетики (великі теплові вугільні електростанції, парові котли, що працюють на твердих побутови х відходах і низькосортному вугіллі), металургії, хімічній промисловості, цементному виробництві. Найбільш близьким до заявленого є відомий електрофільтр для очищення від золи димових газів вугільних теплових енергоблоків, що містить корпус, в якому розміщено, щонайменше, один пристрій для створення електричного поля, що включає систему осаджувальних електродів, які є стінками каналів для проходу газів, і систему коронуючих електродів, які розташовані в згаданих каналах, і систему струшувальних пристосувань для очищення від пилу коронуючих електродів (Уланов Г.А. и др. Ремонт электрофильтров котельных установок электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1984; рис.3а и 3б на с.10, 11, с.21-33). На відміну від заявленого у цьому електрофільтрі пристосування для струшування коронуючих електродів розташовані в міжпольному просторі з боку входу і виходу каналів, що не дозволяє обладнати його засобом для збільшення напруженості електричного поля на вході або ви ході каналів для проходу газів і тим самим підвищити інтенсивність осадження пилу на вході і виході каналів. Крім того, внаслідок вказаного вище розташування струшувальних пристосувань і наявності громіздких рам підвіски коронуючих електродів, збільшується довжина міжпольних просторів, а отже ефективність роботи фільтра зменшується. В основу винаходу поставлена задача створення електрофільтра, в якому міжпольні простори відносно невеликі по довжині і, до того ж, на вході і/або виході каналів для проходу газів присутнє електричне поле коронного розряду з напруженістю, підвищеною в порівнянні з напруженістю основного електричного поля, створюваного усередині каналів. Ця задача вирішена тим, що в електрофільтрі, переважно, для очищення від золи димових газів вугільних теплових енергоблоків, що містить корпус, в якому розміщений, щонайменше, один пристрій для створення електричного поля, що включає систему осаджувальних основних електродів, які є стінками каналів для проходу газів, і систему коронуючих основних електродів, які розташовані в згаданих каналах, і систему струшувальних пристосувань для очищення від пилу коронуючих електродів, згідно винаходу щонайменше, один пристрій для створення електричного поля забезпечений засобом для збільшення напруженості електричного поля на вході і/або виході згаданих каналів для проходу газів, яке містить додаткові системи осаджувальних і коронуючих додаткових електродів, розташованих відповідно з боку входу і/або виходу каналів, а згадані струшувальні пристосування розташовані нижче коронуючих основних електродів і зв'язані з нижніми частинами їх рам. Винесення струшувальних пристосувань із міжпольних просторів звільняє ці простори для розташування в них додаткових електродних систем, які створюють на вході і/або виході каналів для проходу газів електричне поле коронного розряду з підвищеною напруженістю в порівнянні з напруженістю основного електричного поля, створюваного усередині каналів. Додаткові електродні системи одного поля можуть бути розташовані практично впритул до таких же додаткових або основних електродних систем поряд розташованого поля, що гарантує максимальне використання корпусу електрофільтра під наповнення його коронним розрядом і високу ефективність уловлювання пилу. Вказана задача також може бути вирішена тим, що в електрофільтрі, переважно для очищення від золи димових газів вугільних теплових енергоблоків, що містить корпус, в якому розміщений, щонайменше, один пристрій для створення електричного поля, що включає систему осаджувальних основних електродів, які є стінками каналів для проходу газів, і систему коронуючих основних електродів, які розташовані в згаданих каналах, і систему струшувальних пристосувань для очищення від пилу коронуючих електродів, згідно винаходу, щонайменше, один пристрій для створення електричного поля забезпечений засобом для збільшення напруженості електричного поля на вході і/або виході згаданих каналів для проходу газів, який містить додаткові системи осаджувальних і коронуючих додаткових електродів, розташованих відповідно з боку входу і/або ви ходу каналів, а згадані струшувальні пристосування розташовані нижче коронуючих основних електродів і кожне з них містить ковадло, пристосоване для передачі силового імпульсу на нижню частину рами коронуючого основного електрода, і молоток, пристосований для удару по згаданому ковадлу, і забезпечений елементом підвищеної вітрильності, який пристосований для створення силового імпульсу при дії на нього імпульсного газового струменя. В даному варіанті виконання електрофільтра досягнення вказаних вище те хнічних результатів забезпечується при використанні надійного, простого по конструкції струшувального пристосування пневмоімпульсної ударної дії, яке ефективно здійснює своє призначення. Найбільш близьким до заявленого є відомий струшувальний пристрій, який містить ковадло, пристосоване для передачі силового імпульсу на об'єкт струшування (коронуючий електрод), і молоток, пристосований для удару по згаданому ковадлу (Уланов Г.А. и др. Ремонт электрофильтров котельных установок электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1984; рис.12, 15-17, с.27-33). На відміну від заявленого, в цьому пристосуванні привід молотка механічний, від обертового валу. Застосування пристосування з таким приводом, при розташуванні його під осаджувальними і коронуючими електродами в бункерному просторі корпусу електрофільтра, утруднено, внаслідок обсипання на нього великої кількості пилу при очищенні електродів. Крім того, привід цього пристосування повинен мати елементи для ізоляції електричного струму високої напруги, під якою знаходяться коронуючі електроди. В основу винаходу поставлена задача створення струшувального пристосування, яке має просту конструкцію, може надійно і ефективно функціонувати при скиданні на нього великих кількостей пилу, і в якому простим чином вирішена проблема ізоляції високої напруги електричного струму, який протікає по об'єкту струшування. Ця задача вирішена тим, що в струшувальному пристосуванні, що містить ковадло, пристосоване для передачі силового імпульсу на об'єкт струшування, і молоток, пристосований для удару по згаданому ковадлу, згідно винаходу молоток забезпечений елементом підвищеної вітрильності, який пристосований для створення силового імпульсу при дії на нього імпульсного газового струменя. Оскільки елементом, який передає імпульс сили на молоток є повітряний струмінь, проблема високої напруги вирішена. Пил навіть у великих кількостях на його роботу не впливає. Найбільш близьким до заявленого є відомий пристрій для створення електричного поля електрофільтра, що містить систему осаджувальних електродів, які є стінками каналів для проходу газів, і систему коронуючих електродів, які розташовані в згаданих каналах, причому осаджувальний електрод утворений безліччю виготовлених з V-подібного листового профілю елементів-електродів, які сполучені між собою в замок бічними Uподібними полицями (Декл. пат. України на винахід 44193 А, МПК6: В03С3/47, 2002). Найбільш близьким до заявленого є відомий осаджувальний електрод електрофільтра, утворений системою елементів-електродів з V-подібних або W-подібних листови х профілів, які сполучені між собою в замок бічними Uподібними полицями описаного вище відомого пристрою для створення електричного поля електрофільтра. Недолік цього пристрою і його осаджувального електрода полягає у тому, що дві крайні U-подібні полиці одного осаджувального електрода, розташовані на вході і виході каналу для проходу газів, містять гострі кромки, що приводить до утворення ”позитивних” іонів через коронування згаданих гострих кромок, а позитивні іони ведуть до зниження заряду осаджуваних частинок пилу і зниження ефективності його осадження. Така конструкція торців осаджувальних електродів виключає можливість підвищення напруженості електричного поля на вході і ви ході каналів. В основу винаходу поставлена задача отримання вдосконаленого осаджувального електрода електрофільтра і з його використанням вдосконаленого пристрою для створення електричного поля електрофільтра, в якому на вході і виході каналів для проходу газів присутнє електричне поле коронного розряду з напруженістю, підвищеною в порівнянні з напруженістю основного електричного поля, створюваного усередині каналів, при цьому коронування торців осаджувальних електродів повністю виключено. Ця задача вирішена тим, що пристрій для створення електричного поля електрофільтра, що містить систему осаджувальних основних електродів, які є стінками каналів для проходу газів, і систему коронуючих основних електродів, які розташовані в згаданих каналах, причому основний осаджувальний електрод утворений безліччю виготовлених з V-подібного або W-подібного листового профілю елементів-електродів, які сполучені між собою в замок бічними U-подібними полицями, згідно винаходу забезпечено засобом для збільшення напруженості електричного поля на вході і виході згаданих каналів для проходу газів, який містить додаткові системи осаджувальних і коронуючих додаткових електродів, розташованих відповідно з боку входу і ви ходу каналів, причому осаджувальні додаткові електроди виконані у вигляді трубчасти х елементів з подовжнім прорізом для розміщення в ньому стінки згаданого листового профілю і кожна з двох крайніх U-подібних полиць одного основного осаджувального електрода по суті по всій своїй довжині розміщена усередині трубчастого елемента, причому радіус кривизни його зовнішньої поверхні достатньо великий для запобігання виникнення на ньому коронного розряду в електричному полі фільтра. Оскільки гострі кромки крайніх U-подібних полиць розміщені усередині трубчастого елемента з достатньо великого радіусом (діаметром), коронування цих кромок виключено при будь-якій необхідній напруженості електричного поля. Ця задача також вирішена тим, що в осаджувальному електроді електрофільтра, що містить систему елементів-електродів із V-подібних або W-подібних листових профілів, які з'єднані між собою в замок бічними Uподібними полицями, згідно винаходу кожна із двох крайніх U-подібних полиць, по суті, по усій своїй довжині розміщена усередині трубчастого елемента з подовжнім прорізом для розміщення в ньому стінки профілю, причому радіус кривизни зовнішньої поверхні трубчастого елемента достатній для попередження утворення на ньому коронного розряду в електричному полі фільтра. Винахід пояснений кресленнями, на яких на фіг.1 показаний виконаний по даному винаходу електрофільтр для очищення від золи димових газів вугільних теплових енергоблоків, вигляд збоку з розрізом; на фіг.2 показаний в спрощеному вигляді фрагмент вигляду зверху на системи осаджувальних і коронуючих електродів електричного поля; на фіг.3 - вузол І на фіг.2; на фіг.4 - вузол II на фіг.2; на фіг.5 - основний коронуючий електрод, вигляд збоку; на фіг.6 - додатковий коронуючий електрод, вигляд зверху; на фіг.7 - вузол кріплення рами додаткового коронуючого електрода до рами основного коронуючого електрода; на фіг.8 - вузол А на фіг.5 (струшувальне пристосування для очищення системи коронуючих електродів). На фіг.1-8 показаний приклад кращого конструктивного виконання заявленого електрофільтра для очищення від золи димових газів вугільних теплових енергоблоків, що містить металевий корпус 1. Усередині корпусу 1 у верхній його частині розташовані послідовно один за одним (по напряму горизонтального потоку газів, показаного на фіг.1 стрілкою 2) декілька, наприклад, чотири пристрої для створення відповідно чотирьох незалежних електричних полів 3-6. Під пристроями 3-6 є бункерний простір 7, що сполучається з внутрішніми просторами декількох бункерів 8 пристосованих для накопичення і вивантаження уловленого пилу. Пристрої для створення електричних полів 3-6 (електричні поля) мають однакове конструктивне виконання. Кожний з них містить підключену до полюса ”плюс” джерела живлення основну систему осаджувальних електродів 9, яка включає два крайні електроди 10 і множину середніх електродів, наприклад, парних 11 і непарних 12 (фіг.2) Основна система осаджувальних електродів 9 містить також встановлену у верхній частині корпусу 1 несучу балку 13, до якої підвішені середні електроди (11, 12), і розташовану в нижній частині корпусу 1 балку струшування 14, пристосовану для передачі на середні електроди (11, 12) силових імпульсів від струшувального механізму 15, що має традиційну для таких механізмів конструкцію. Електроди (10, 11, 12) основної системи осаджувальних електродів 9 орієнтовані уздовж потоку газів 2 і розташовані (з певним кроком t1 (наприклад, 275мм) в ряд, витягнутий упоперек потоку газів 2) так, що є стінками множини розташованих в поперечний ряд горизонтальних каналів (газових проходів). На фіг.2 в спрощеному вигляді показано три горизонтальні канали - крайній 16 і два середніх 17, 18 при погляді на них зверху. Кожний осаджувальний електрод, наприклад, 12 (фіг.2) утворений безліччю розташованих в подовжній ряд елементів 19, 20 з W-подібного листового прокатного профілю. Елементи 19, 20 за допомогою своїх U-подібних бічних кромок 21 сполучені між собою в замок 22. W-подібні профілі парних електродів 11 встановлені дзеркально щодо профілів непарних електродів (10, 12) з тим, щоб V-подібні жолоби 23 на стінках кожного горизонтального каналу розташовувалися один проти одного з утворенням вертикальних каналів 24. Пристрій для створення електричного поля (3-6) має одну або дві додаткові системи осаджувальних електродів - передню 25 і/або задню 26. Ці системи включають по суті циліндричні елементи-електроди відповідно 27, 28, всередину яких поміщені вільні U-подібні бічні кромки 29 крайніх елементів 20. Таким чином, циліндричні елементи-електроди (27, 28) фактично утворюють собою відповідно передній і задній торці середніх осаджувальних електродів (11, 12). Циліндричний елемент-електрод (27, 28) має подовжній проріз 30 для розташування в ньому стінки W-подібного профілю (фіг.3, 4). Циліндричний елемент (27, 28) усуває виникнення коронного розряду на гострому краї 31 кромок 29. Пристрій для створення електричного поля (3-6) має підключену до полюса ”мінус” джерела живлення основну систему коронуючих електродів 32, яка містить безліч коронуючих електродів 33 (фіг.5), кожний з яких представляє собою оснащену переднім 34 і заднім 35 кронштейнами трубчасту раму 36, в площині якої (з певним кроком 12 (наприклад, 180мм) в ряд, витягн утий уздовж потоку газів 2) натягнуті коронуючі елементи-електроди 37 з двостороннім розташуванням голчатих елементів (зубців), вістря яких представляють із себе точки фіксованого коронного електричного розряду. Коронуючі електроди 33 орієнтовані уздовж потоку газів 2 і розташовані в горизонтальних каналах (16-18) строго по середині між їх стінками (осаджувальними електродами (10, 11, 12)). При цьому уявні подовжні осі 38 елементів-електродів 37 співпадають з уявними подовжніми осями вертикальних каналів 24, а вістря голчатих елементів розташовані проти середин жолобів 23. За допомогою розташованих на різних рівнях кронштейнів 34, 35 коронуючі електроди 33 підвішені відповідно до передньої 39 і задньої 40 балок підвісу, які через ізолятори 41, підвішені до даху 42 корпусу 1. Пристрій для створення електричного поля (3-6) відповідно кількості додаткових систем осаджувальних електродів має одну або дві додаткові системи коронуючих електродів - передню 43 і/або задню 44 (фіг.1). Ці системи включають рами 45, що мають звивисті (подібно синусоїді) горизонтальні балки 46, зв'язані між собою вертикальними стійками 47 (фіг.6). Між балками 46 натягнуті коронуючі елементи-електроди 48 з одностороннім розташуванням голчатих елементів (зубців) 49 (з боку циліндричних елементів-електродів (27, 28)). Коронуючі елементи-електроди 48 згруповані в групи, наприклад, по чотири штуки. Вістря (точки фіксованого коронного електричного розряду) голчатих елементів 49 елементів-електродів 48 будь-якої групи розташовано на (або з відхиленням в межах допуску) уявній циліндричній поверхні 50, вісь 51 якої співпадає з подовжньою віссю циліндричного елемента-електрода (27 або 28). При цьому кут а між площиною коронуючого електрода і радіусом проведеним через середину крайнього елемента-електрода 48 групи дорівнює приблизно 40-50 кутови х градусів. Діаметр d зовнішньої поверхні циліндричного елемента-електрода (27 або 28) дорівнює 0,1...0,15 величини міжелектродної відстані (кроку t1, з яким розташовані осаджувальні (10, 11, 12) або коронуючі електроди 33 в ряд, витягнутий упоперек потоку газів 2). Відстань L між зовнішньою поверхнею циліндричного елемента-електрода (27 або 28) і вістрями (точками фіксованого коронного електричного розряду) голчатих елементів 49 елементівелектродів 48 будь-якої групи дорівнює 0,4...0,6 величини згаданої міжелектродної відстані. Таким чином, радіус R згаданої уявної циліндричної поверхні 50 визначається математичною залежністю R=L+d/2, тобто R=0,45...0,675 величини згаданої міжелектродної відстані. В інших можливих варіантах виконання (на кресленнях не показані) зовнішня поверхня елемента-електрода (27 або 28) і уявна поверхня 50 можуть представляти із себе не циліндричні коаксіальні криволінійні поверхні розташовані на відстані L одна від одної, при цьому радіус кривизни різних ділянок зовнішньої поверхні елемента-електрода (27 або 28) r=d/2=0,05...0,075 величини міжелектродної відстані. Як показано на фіг.6, 7 горизонтальні балки 46 рам 45 прикріплені до передніх або задніх торців рам 36 кожного коронуючого електрода 33 за допомогою різьбових кріплень 52. Різьбове кріплення 52 включає штир 53, перший кінець якого приварений до рами 36, а другий різьбовий кінець - пропущений через отвір в балці 46 і зафіксований відносно неї гайками 54. Таким чином, за допомогою рам 45 рами 36 всіх коронуючих електродів 33 з'єднані в одну просторову металоконструкцію, що навішена за допомогою кронштейнів 34, 35 на згадані балки підвісу 39, 40. Пристрій для створення електричного поля (3-6) має систему для очищення від пилу основної 32 і додаткових 43, 44 систем коронуючих електродів, яка включає певну кількість струшувальних пристосувань 55, кожне з яких містить ковадло 56, пристосоване для передачі силового імпульсу на об'єкт струшування (раму 36 коронуючого електрода 33), і молоток 57, пристосований для переміщення у вертикальному напрямі і удару по згаданому ковадлу 56. Щонайменше, ударні частини 58, 59 відповідно ковадла 56 і молотка 57 розміщені в корпусі 60, який жорстко закріплений на ковадлі 56, наприклад, болтом 61. Корпус 60 може бути відомим способом захищений від попадання в нього пилу. Хвостовик 62 ковадла 56 введений всередину нижнього кінця трубчастої стійки 63 рами 36 коронуючого електрода 33 до упору торця згаданої стійки 63 в буртик 64 ковадла 56 і жорстко закріплений болтом 65. На хвостовику 66 молотка 57 закріплений вітрило 67 (елемент з підвищеною вітрильністю, наприклад, типу дзвін), яке пристосоване для створення силового імпульсу при дії на нього імпульсного газового струменя, від відповідного засобу 68, наприклад, такого що містить ежекційну трубку 69 підключену до повітряної магістралі 70. Причому нижня кромка 71 вітрила 67 виконана округлою з достатньо великим радіусом кривизни для запобігання утворення на ній коронного розряду. Вітрило 67 також може бути виконане у вигляді півкулі, конуса або іншої подібної форми, що відповідає вказаним вище вимогам. У варіанті виконання фільтра по фіг.1, 5 на кожному коронуючому електроді 33 змонтовано розкритим вище чином по два струшувальні пристосування 55, вітрила 67, ежекційні трубки 69 і повітряні магістралі 70 яких розташовані в бункерному просторі 7. Передня додаткова система осаджувальних електродів 25 в сукупності з передньою додатковою системою коронуючих електродів 43 утворюють засіб ”передзаряджання”, який забезпечує підвищення напруженості електричного поля і інтенсивну іонізацію димових газів і заряджання пилових частинок біля входу в горизонтальні канали (10-12). Задня додаткова система осаджувальних електродів 26 в сукупності із задньою додатковою системою коронуючих електродів 44 утворюють засіб ”доуловлювання”, який забезпечує підвищення напруженості електричного поля і інтенсивну іонізацію димових газів і заряджання пилових частинок на виході з горизонтальних каналів (10-12). Залежно від різних конкретних умов експлуатації і різних областей використання інших варіантів електрофільтра (на кресленнях не показані) деякі або всі пристрої для створення електричних полів 3-6 можуть не комплектуватися засобом ”передзаряджання” і/або засобом ”доуловлювання”. Наприклад, можливий варіант електрофільтра, в якого тільки задній пристрій для створення електричного поля 6 забезпечений засобом ”доуловлювання”. При цьому, засобом ”передзаряджання” укомплектовано всі або тільки деякі пристрої для створення електричних полів, наприклад, задні 5 і 6. Описаний вище електрофільтр працює таким чином. На електроди подається висока напруга з полярністю ”мінус” на систему коронуючих електродів (32, 43, 44) і ”плюс” на заземлений корпус 1 і системи осаджувальних електродів (9, 25, 26). При цьому в просторі між осаджувальними і коронуючими електродами в зонах голчатих елементів 49 виникає коронний розряд, внаслідок чого з коронуючих електродів в пилогазовий потік у бік осаджувальних електродів прямує потік негативних іонів. Частинки золи і пилу зустрічаючи на своєму шляху іони і, адсорбуючи їх, заряджаються, після чого під дією сил поля також рухаються до осаджувальних електродів, на які і осідають. Електроди періодично струшуються, шар осадженого пилу руйнується, і пил обсипається в бункери 8, звідки періодично або безперервно видаляється. За час проходження частинками пилу зони дії засобу ”передзаряджання” (0,1...0,12сек.) забезпечується досягнення 90% граничного заряду частинок золи. Це забезпечується тим, що напруженість додаткового електричного поля коронного розряду, створюваного передньою додатковою системою осаджувальних електродів 25 в сукупності з передньою додатковою системою коронуючих електродів 43, в 5...8 разів вище за напруженість основного електричного поля коронного розряду, створюваного основною системою осаджувальних електродів 9 в сукупності з основною системою коронуючих електродів 32. Попадання вже зарядженого пилу в основне електричне поле істотно інтенсифікує осадження пилу на передніх частинах осаджувальних електродів 11, 12, у тому числі на їх передніх торцях - циліндричних елементах-електродах 27. Аналогічно засобу ”передзаряджання” засіб ”доуловлювання”, що включає задню додаткову систему осаджувальних електродів 26 і задню додаткову систему коронуючих електродів 44, також створює більше по напруженості чим основне додаткове електричне поле на виході з горизонтальних каналів (10-12), яке істотно інтенсифікує осадження пилу на задніх частинах осаджувальних електродів 11, 12, у тому числі на циліндричних елементах-електродах 28. При очищенні системи осаджувальних електродів струшуванням частина порошинок, що відділилася від осаджувальних електродів і відноситься потоком газу, ефективно утримується і повертається на електрод більш могутнім електричним полем електродоуловлювання. Отриманий на виході з крайнього заднього пристрою для створення електричного поля 6 потік очищеного від пилу газу (показаний на фіг.2 стрілками 72) викидається в атмосферу. Для очищення системи коронуючих електродів від пилу в повітряні магістралі 70 подають стиснуте повітря, імпульсні струмені якого викидаються з ежекційних тр убок 69, під впливом яких вітрила 67 приводять в рух молотки 57, які ударяють по ковадлах 56 і таким чином струшують згадану систему. Використання пневмоімпульсних струшувальних пристосувань 55 забезпечує безконтактну передачу імпульсної силової дії стислого повітря на молотки 57. Це особливо важливо, враховуючи, що молотки 57 знаходяться під високою електричною напругою. Корпус 60 не допускає попадання пилу на ударні частини 58, 59 відповідно ковадла 56 і молотка 57. При кріпленні ковадл 56 до нижньої частини рами 36 коронуючих електродів 33 удар молотків 56 найбільш ефективно видаляє пил з поверхні коронуючих електродів, тому що точки підвісу рам 36 до балок 39, 40 і точки удару максимально віддалені одна від одної. Зазначене гарантує високий ефект регенерації коронуючих електродів. Перенесення струшувальних пристосувань з їх традиційного положення (в міжпольному просторі) в нижню бункерну частину об'єму корпусу 1 електрофільтра і внаслідок цього можливість необхідного розташування додаткових систем коронуючих електродів 43, 44 забезпечує максимальне заповнення корпусу електричним полем. Внаслідок цього можливість необхідного розташування додаткових систем коронувальних електродів 43, 44 забезпечує максимальне заповнення корпусу електричним полем. Описаний і показаний на кресленнях конкретний приклад виконання електрофільтра і його окремих вузлів, достатньо ясно і точно підтверджує можливість здійснення винаходу з одержанням зазначених вище те хнічних результатів. З використанням цього опису і креслень фахівець без особливих ускладнень здійснить конструктивне втілення любого варіанта будь-якого об'єкта винаходу, те хнічна сутність якого розкрита у формулі винаходу.