Осаджувальний електрод, переважно для електростатичних відокремлювачів

Винахід відноситься до осаджувального електрода для електростатичних відокремлювачів, який, зокрема, відноситься до електростатичних відокремлювачів плоскої форми. Відокремлювачі такої форми використовуються в багатьох галузях промисловості, зокрема, для видалення твердих частинок повітряного потоку. Представлена модель осаджувального електроду може успішно використовуватись, зокрема у відокремлювачах, використовуваних в електроенергетиці для десульфованого та недесульфованого димного газу, для муніципальних і промислових відходів від згоряння, в галузі виробництва і обробки будівельних матеріалів, в процесі обробки руди, на хімічних заводах і т.п. Винахід стосується осаджувального електрода, переважно для електростатичних відокремлювачів, розробленого у вигляді смуги металевого листа, що має багато відігнутих ділянок, призначеної для сухого електростатичного пиловідокремлювача з горизонтальним потоком, де ділянки, паралельні напрямку потоку, розміщені між набором ділянок, поперемінно нахиленими до напрямку потоку газу. Крім того, паралельно напрямку цього потоку проходять кінцеві ділянки смуги металевого листа. Вони зігнуті під кутом 180°, утворюючи на кінці вільну зачіпку. Кут між похилими і паралельними ділянками смуги металевого листа становить, принаймні, 150°. Співвідношення розмірів згаданого електрода вирішені в деталях. Осаджувальні електроди, розроблені у вигляді смуги металевого листа й призначені для сухих електростатичних пиловідокремлювачів, відомі. Звичайно вони мають поперемінно і симетрично розміщені пилозбиральні ділянки, напр., це розкрито у заявці на патент WO 98/22223, заявник ABB Research Ltd, подана 18.11.97. У цьому випадку описується коронний електрод, який містить фільтрувальний канал, визначений двома осаджувальними електродами фільтрувальної конструкції для відокремлення пилу. Пилозбиральні ділянки зазвичай формуються на поздовжніх вертикальних краях так, щоб два наступних металевих листа могли б бути зачеплені один з одним. Осаджувальні електроди, що частково зв'язані з набором ударних стрижнів з нижнього кінця - також відомі. Набір стрижнів служить одночасно для поперечного з'єднання. Відомі осаджувальні електроди, виконані у вигляді смуги металевого листа, мають різні недоліки. Наприклад, у деяких проектах дві профільовані смуги металевого листа зварюють, що викликає розширення смуги металевого листа, профільованої в холодному стані, і у випадку дуже довгих смуг металевого листа це призводить до значних відхилень у розмірах, що ускладнює складання осаджувальних електродів і ефективність такого електростатичного відокремлювача зменшується, як це ілюструється, наприклад, у заявці на патент ЕР 0 686 429 А1, заявник та винахідник Хара, Кеіші, JP та Filtration Japan Ср., LTD, подана 07.06.1995, назва: Електростатичний фільтр. В інших відомих проектах осаджувального електрода дві суміжні смуги металевого листа можуть бути просто зчеплені один з одним. Однак, в них профіль смуги металевого листа не дозволяє забезпечити пряме міцне з'єднання з набором ударних стрижнів або в них ділянки для осаджування пилу зовсім плоскі щодо їхньої ширини тому є небезпека, що зібраний пил може повернутися у газовий потік під час його видалення. Відомо, що при виборі форми осаджувальних електродів необхідно враховувати безліч суперечливих вимог. Глибина осаджувальних ділянок повинна бути такою, щоб можна було утворити нерухомі ділянки, що не піддаються дії струменю газу, в місцях, де може бути сформоване ефективне покриття пилом з мінімальним зворотним захопленням пилу під час чищення. З іншого боку, коли сформовані глибокі осаджувальні ділянки, швидкість потоку газу вища, але ефект відокремлення нижчий. Тому при розробці форми осаджувального електрода необхідно забезпечити якомога рівномірніший розподіл щільності потоку. Патент CZ 278 119, заявник METALL Gesellschaft AG, DE, подана 05.03.1985 розкриває смугу металевого листа з профільованим поперечним перерізом у вигляді літери W. Це рішення дозволяє уникнути вищезгаданих недоліків, використовуючи для цього спеціальні співвідношення форм. Але його недолік полягає в тому, що форма електродів не є цілком оптимальною, і його електричні характеристики, таким чином, погіршені, як і робочі показники усього фільтра. Механічні властивості осаджувального електрода у подовжніх і поперечних напрямках не зовсім задовільні. Спроектовані так електроди також мають вторинний політ часток пилу зі згаданих поверхонь, що зменшує їх ефективність. Вищезгаданих незручностей призначена уникнути, розробка відповідно до патенту CZ 4514 U1, заявник GPI Zlin, CZ, винахідник Молканов В.М., Запоріжжя, Україна, подана 27.11.1995 з назвою: Осаджувальний електрод, у якому визначена перехідна зона, що поліпшує електричні і робочі показники, а також, наприклад, жорсткість. Вищезгаданих недоліків суттєво позбавлений осаджувальний електрод, призначений переважно для електростатичних відокремлювачів, виконаний відповідно до цього винаходу, що складається зі смуги металевого листа, що має вигляд профільованої секції, сформованої під горизонтальний потік газу, в якій між ділянками, виконаними поперемінно нахиленими до напрямку потоку газу, розміщені ділянки паралельні напрямку потоку газу, кінцеві ділянки смуги металевого листа також проходять паралельно напрямку потоку, на кінцях вони зігнуті під кутом 180°, утворюючи вільні зачіпки, кут між похилими і паралельними ділянками смуг металевого листа становить, принаймні, 150°, між паралельними і похилими ділянками є перехідні частини. У згаданому електроді перпендикулярна відстань між паралельними ділянками становить від 0,16 до 0,4 від осьової відстані між центральними площинами суміжних смуг металевого листа . Ширина паралельних ділянок становить від 0,025 до 0,075 від середньої відстані між двома паралельними ділянками в одній площині, розміщеними послідовно, проміжок на згині на кінці смуги металевого листа становить від 5,2 до 6,2 від товщини смуги металевого листа, а зовнішня довжина згину становить від 2,5 до 3,5 від проміжку на згині. Одночасно, перехідна частина між згаданою паралельною ділянкою і похилими ділянками утворює кут від 30° до 60° з паралельною ділянкою. Довжина перехідної частини становить від 0,12 до 1,4 від ширини паралельної ділянки. Відомо, що електростатичні відокремлювачі плоскої форми досягають більш низької робочої напруги ніж меандроподібного виду електростатичні відокремлювачі, у яких високовольтні електроди розміщені у середині циліндричної області, яка представляє собою заземлений осаджувальний електрод. Це слідує з того факту, що електричне поле в циліндричній області меандроподібних відокремлювачів є більш однорідним, ніж у плоских відокремлювачів, і тому густина струму на поверхні циліндричного електроду є фактично сталою, за винятком меандроподібних граничних частин. З іншого боку, у випадку плоского відокремлювача, ділянки з низькими та максимальними густинами струму, розміщені навпроти високовольтних електродів, міняються на плоскому осаджувальному електроді. Усі згадані властивості призводять до того, що при такій же площі осаджувальної поверхні (площа поверхні осаджувального електрода), меандроподібні електростатичні відокремлювачі досягають більших характеристик відокремлення ніж плоскі відокремлювачі. Недоліком меандроподібних відокремлювачів є те, що у них існують мертві зони між окремими меандрами, зібраними у блоки, а також те, що утруднене видалення відокремленого пилу з твердих поверхонь циліндричних осаджувальних електродів. Тому вони головним чином використовуються як мокрі електростатичні відокремлювачі. Представлений осаджувальний електрод для плоских електростатичних відокремлювачів покращує однорідність електростатичного поля і проходження струму по поверхні осаджувального електроду (дивіться фіг.1). При використанні відстань пробою (найкоротший перпендикуляр) між високовольтним і осаджувальним електродами є більшою ніж відстань між їх осями. Наступною перевагою є збільшена робоча напруга у порівнянні з відокремлювачами, які використовують класичні плоскі електроди, що використовуються до цих пір. Іншою перевагою є збільшення осаджувальної поверхні, що є наслідком похило розміщених областей, які відповідно мають більшу поверхню ніж їхні перпендикулярні проекції. При електричному відокремленні, важливу роль відіграє також потік в електростатичному відокремлювачі. Проведені дослідження моделі потоку показали збільшення області зі зворотним потоком у представленій моделі осаджувального електроду, у порівнянні з класичними плоскими електродами, які використовуються дотепер (див. Фіг. 2 і 3). Ця властивість має позитивний ефект при переміщенні частинок пилу, які вже осіли на осаджувальному електроді, а потім знову були захоплені потоком димного газу або одразу після контакту з осаджувальною пластиною, або під час видалення шару відокремленого пилу шляхом постукування. Згадані переваги були доведені численними вимірюваннями, проведеними в спеціалізованих лабораторіях під час виявлення оптимального профілю. Ці переваги були також підтверджені вимірюваннями під час роботи. Основне співвідношення, яке використовується для підрахунку коефіцієнту відокремлення електростатичного відокремлювача є рівняння Дойча, яке може бути записане у вигляді: -w Fus O = 1- e Q де: O - загальний коефіцієнт відокремлення відокремлювача, e - основа натурального логарифма, w - коефіцієнт відокремлення, Fus - площа осаджувальної поверхні, Q - робоча кількість димного газу. Головним чином, величина робочого коефіцієнту відокремлення залежить від відстані пробою (наименьший перпендикуляр) між високовольтним і осаджувальним електродами. Це досягається різним часом прискорення зарядженої частинки у електричному полі до того часу, доки вона не втратить свій заряд шляхом осідання на осаджувальному електроді. Ця залежність також була виявлена під час дослідів і вимірювань. Вимірювання на реальних відокремлювачах підтвердили збільшення коефіцієнта відокремлення, використовуючи більшу відстань пробою при такому ж активному об'ємі (об'єм, який обмежується осаджувальним та високовольтним електродами). Фізичне розміщення представленого осаджувального електроду для плоских електростатичних відокремлювачів збільшує відстань пробою, що є його перевагою. Інші переваги описані вище. Дотримуючись допусків щодо форми і розмірів, відповідно до цього винаходу, отримані кращі електричні характеристики електростатичних відокремлювачів, завдяки чому досягнута більш висока ефективність відокремлення. Характеристика міцності осаджувальних електродів також покращується. Винахід далі ілюстрований за допомогою фігур, де фігура 1 - переріз однієї смуги металевого листа з довшими горизонтальними ділянками. На фігурі 2 показано переріз однієї смуги металевого листа з коротшими горизонтальними ділянками. На фігурі 3 більш детально показано довшу горизонтальну ділянку, а на фігурі 4 більш детально показано коротшу горизонтальну ділянку. Визначені рамки геометричних пропорцій встановлювалися на основі високовольтних, динамічних і гідродинамічних досліджень. Це стосується діапазонів характеристик, які впливають на електричні характеристики, потік вздовж осаджувального електрода, а також на динамічні властивості. Для отримання оптимальних результатів, необхідно забезпечити визначені пропорції. Нарешті, визнається можливість формування технічно можливого спарювання для з'єднання окремих електродних стрічок у пластини. Це спарювання не повинно мати негативного впливу на властивості електроду (наприклад, шляхом досить значного зменшення відстані пробою у місці з'єднання). Осаджувальний електрод виготовляється зі стального листа з традиційною товщиною від 1 до 1,5мм (розмір 10). Основний розмір, який характеризує електростатичний відокремлювач є перпендикулярна відстань між осаджувальним і високовольтним електродами (розмір 3). Цей розмір становить від(125) 150 до 200 (250) мм. Осаджувальний електрод, відповідно до винаходу, зроблено зі смуги металевого листа 5 профільованої секції, сформованої під горизонтальний потік газу, де між похилими ділянками 12, виконаними поперемінно нахиленими до напрямку потоку газу, розміщені горизонтальні ділянки 13, напрямок потоку співпадає з напрямком центральної площини 4, завдяки чому утворюється осаджувальна ділянка 2. Кінцеві ділянки згину 9 смуги металевого листа 5 також проходять паралельно напрямку потоку і загнуті на кінці під кутом 180°, утворюючи вільні зачіпки. Кут між похилими ділянками 12 і горизонтальними ділянками 13 металевих листів 5, становить, принаймні, 150°. Між паралельними ділянками 13 і похилими ділянками 12 розміщено перехідні частини 14. Перпендикулярна відстань 1 між паралельними ділянками 13 становить від 0,16 до 0,4 від осьової відстані 3 між центральними площинами 4 суміжних смуг металевого листа 5. Горизонтальні ділянки 13 мають ширину 7, що становить від 0,025 до 0,075 від середньої відстані 6 між двома послідовними паралельними ділянками 13, що є в одній площині. Проміжок 8 у згині 9 на кінці смуги металевого листа 5, становить від 5,2 до 6,2 від товщини 10 смуги металевого листа 5, а зовнішня довжина Д згину 9 - від 2,5 до 3,5 від проміжку 8 у згині 9. Перехідна частина 14 між паралельною ділянкою 13 і похилими ділянками 12 складає кут від 30° до 60° з паралельною ділянкою 13. Довжина 15 перехідної частини 14 становить від 0,12 до 1,4 від ширини 7 паралельної ділянки 13.