Електрофільтр

1. Электрофильтр, содержащий коронирующие электроды из элементов с фиксированными разрядными точками, газопроницаемые осадительные электроды из осадительных элементов и газопроницаемые перегородки, соединяющие попарно осадительные электроды со стороны входа и выхода газового потока так, что образуется зиг 29627 эффективности очистки пылегазового потока одновременно от пыли и газообразных вредных веществ. Решаемая задача достигается тем, что в электрофильтре, содержащем коронирующие электроды из элементов с фиксированными разрядными точками, газопроницаемые осадительные электроды из осадительных элементов и газопроницаемые перегородки, соединяющие попарно осадительные электроды со стороны входа и выхода газового потока так, что образуется зигзагообразный контур, осадительные электроды выполнены из двух параллельных рядов осадительных элементов, между которыми размещен фильтрующий слой, а газопроницаемые перегородки выполнены из одного ряда осадительных элементов и размещенного за ним по ходу газа фильтрующего слоя. Фильтрующий слой осадительных электродов может быть выполнен из зернистого материала и разделен на зоны с уменьшающейся в направлении движения газа дисперсностью зернистого материала, а фильтрующий слой газопроницаемых перегородок - из зернистого материала с тoй же дисперсностью, что и в прилегающих зонах фильтрующего слоя осадительных электродов. Выполнение осадительных электродов из двух параллельных рядов осадительных элементов, между которыми размещен фильтрующий cлой, а газопроницаемых перегородок из одного ряда осадительных элементов с размещенным за ним по ходу газа фильтрующим слоем обеспечивает высокоэффективную очистку пылегазовых потоков одновременно от пыли и газообразных вредных веществ. Это объясняется следующим образом. При попадании пылегазового потока в активную зону электрофильтра у поверхности коронирующих электродов происходит интенсивная ударная и диффузионная ионизация газов, в том числе ионизация присутствующих в газе молекул SОХ, NOX с образованием отрицательно заряженных ионов. Частицы пыли, адсорбируя на cвoeй поверхности образовавшиеся ионы, также приобретают отрицательный заряд. Отрицательно заряженные частицы пыли и газовые ионы под действием сил электрического поля и аэродинамических сил газового потока двинутся к осадительным электродам. При этом основная масса пыли оседает на осадительных элементах, а газовые ионы и мелкая фракция пыли (менее 1 мкм) улавливаются фильтрующим слоем осадительных электродов. Газопроницаемые перегородки, выполненные из одного ряда осадительных элементов и размещенного за ним по ходу газа фильтрующего слоя, соединяют попарно осадительные электроды со стороны входа и выхода газового потока, образуя зигзагообразный контур, что обеспечивает комбинированный ход газа в электрофильтре. На осадительных элементах перегородок осаждается пыль, заряженная в предыдущем поле электрофильтра, а фильтрующий слой адсорбирует газовые ионы и мелкую фракцию пыли. Фильтрующий слой осадительных электродов и газопроницаемых перегородок может быть выполнен из волокнистого или зернистого материала с избирательной адсорбционной способностью к определенным газообразным вредным веществам. Экспериментально установлено, что наибольшая эффективность очистки обеспечивается при выполнении фильтрующего слоя осадительных электродов из зернистого материала с уменьшающейся по зонам в направлении движения газа дисперсностью с одновременным выполнением фильтрующего слоя газопроницаемых перегородок из зернистого материала с той же дисперсностью, что и в прилегающих зонах фильтрующего слоя осадительных электродов. Такое выполнение элементов электрофильтра позволяет регулировать скорость фильтрации и гидравлическое сопротивление фильтрующего слоя по длине осадительных электродов таким образом, что в зоне осаждения более крупной фракции пыли - в начальной части осадительных электродов – устанавливается более высокая скорость фильтрации, а в зоне осаждения мелкой фракции пыли - на выходе пылегазового потока из канала - низкая скорость фильтрации. Это обеспечивает максимально эффективную очистку пылегазового потока от пыли и газообразных вредных веществ. На фиг. 1, 2 приведено упрощенное графическое изображение двух примеров выполнения предлагаемого электрофильтра (вид сверху). Электрофильтр содержит коронирующие электроды 1 из элементов 2 с фиксированными разрядными точками, осадительные электроды 3, состоящие из двух параллельных рядов осадительных элементов 4, между которыми размещен фильтрующий слой 5. Осадительные электроды 3 соединены попарно со стороны входа и выхода газового потока соответственно газопроницаемыми перегородками 6, 7 так, что образуется зигзагообразный контур. Газопроницаемые перегородки 6, 7 выполнены из одного ряда осадительных элементов 8, 9 и фильтрующего слоя 10, 11. В электрофильтре, схематично изображенном на фиг. 1, фильтрующие слои 5, 10, 11 осадительных электродов 3 и газопроницаемых перегородок 6, 7 выполнены из волокнистого материала, например, минераловатных матов, или из зернистого материала с постоянной по длине осадительного электрода дисперсностью, например, из отработанного алюмосиликатного катализатора. В электрофильтре, схематично изображенном на фиг. 2, фильтрующий слой 5 осадительного электрода 3 выполнен из зернистого материала с уменьшающейся в направлении движения газа дисперсностью. Для этого фильтрующий слой 5 разделяют на зоны 12, 13, 14, заполненные зернистым материалом с различной дисперсностью таким образом, что дисперсность зернистого материала в зоне 12 больше дисперсности зернистого материала в зоне 13, а в зоне 13 - больше, чем в зоне 14. Фильтрующие слои 10, 11 газопроницаемых перегородок 6, 7 выполнены из зернистого материала с той же дисперсностью, что и в прилегающих зонах фильтрующего слоя 5 осадительных электродов 3, т.е. фильтрующий слой 10 газопроницаемых перегородок 6, соединяющих осадительные электроды 3 со стороны входа пылегазового потока, и зона 12 фильтрующего слоя 5 выполнены из зернистого материала равной дис 2 29627 персностью, соответственно фильтрующий слой 11 газопроницаемых перегородок 7, соединяющих осадительные электроды 3 со стороны выхода пылегазового потока, и зона 14 фильтрующего слоя 5 также выполнены из зернистого материала с одинаковой дисперсностью, но меньшей, чем в зоне 13. Электрофильтр работает следующим образом. В электрофильтр подают газ, содержащий взвешенные частицы пыли. Пылегазовый поток выравнивается газораспределительными решетками (на фиг. 1, 2 не показаны) и поступает в первое поле электрофильтра с горизонтальным ходом газа (на фиг. 1, 2 не показано), где происходит зарядка и осаждение крупных частиц пыли. Далее пылегазовый поток поступает в каналы, образованные осадительными электродами 3, через газопроницаемые перегородки 6 и в открытые со стороны входа газа каналы. При прохождении пылегазового потока через газопроницаемые перегородки 6 происходит осаждение пыли на осадительных элементах 8 и улавливание газообразных вредных веществ и мелких фракций пыли фильтрующим слоем 10. К коронирующим электродам 1 из элементов 2 с фиксированными разрядными точками подводится выпрямленный электрический ток высокого напряжения от агрегатов питания (на фиг. 1, 2 не показан). У поверхности коронирующих электродов 1 происходит интенсивная ударная и диффузионная ионизация газов с образованием отрицательно заряженных ионов. Частицы пыли, адсорбируя на своей поверхности образовавшиеся ионы, приобретают электрический заряд. Заряженные частицы пыли и газовые ионы под воздействием сил электрического поля и аэродинамических сил газового потока движутся к осадительным электродам 3, распределяясь на ламинарные струи по всему газопроницаемому контуру. На осадительных элементах 4 осадительных электродов 3 осаждается основная масса пыли, а газообразные вредные вещества и мелкая фракция пыли улавливаются фильтрующим слоем 5. Газопроницаемые перегородки 7, соединяющие осадительные электроды 3 со стороны выхода газового потока, обеспечивают переток части газового потока из одного канала в другой за счет повышенного гидравлического сопротивления. Другая часть газового потока проходит через газопроницаемые перегородки 7, где происходит дополнительная очистка пылегазового потока за счет осаждения пыли на осадительных элементах 9 и улавливания газа и пыли фильтрующим слоем 11 перегородок 7. При выполнении фильтрующего слоя 5 осадительных электродов 3 из зернистого материала с уменьшающейся по зонам в направлении движения газа дисперсностью, а фильтрующих слоев 10, 11 - из зернистого материала с той же дисперсностью, что и в прилегающих зонах фильтрующего слоя 5 осадительного электрода 3, обеспечивается повышение эффективности очистки пылегазового потока от пыли и газообразных вредных веществ за счет регулирования скорости фильтрации и гидравлического сопротивления слоя. Т.е. на входе пылегазового потока в канал через газопроницаемую перегородку 6 и в начальной части осадительного электрода 3 обеспечивается более высокая скорость фильтрации - здесь осаждается крупная фракция пыли. В конечной зоне осадительного электрода 3 и на выходе пылегазового потока из канала через газопроницаемую перегородку 7 устанавливается низкая скорость фильтрации, что обеспечивает улавливание мелкой фракции пыли. Предлагаемый электрофильтр был испытан в лабораторных условиях на физической модели при очистке пылегазовых потоков: - от установок каталитического крекинга в псевдосжиженном слое, содержащих оксиды серы (см. таблицу, опыты № 1, 2); - от тепловых станций, содержащих оксиды серы и азота (см. таблицу, опыт № 3). Фильтрующие слои осадительных электродов и газопроницаемых перегородок выполняли из минераловатных матов, пропитанных известковым раствором (опыт № 1), из отработанного алюмосиликатного катализатора, содержащего до 20% соединений кальция (опыт № 2), из известковых гранул с переменной крупностью (опыт № 3). Эффективность очистки от пыли определяли методом внутренней фильтрации. Эффективность очистки от газообразных вредных веществ (SOX,NOX) определяли с помощью газоанализатора ГПХЗМ. Для сравнения на физической модели проведены испытания электрофильтра, выбранного в качестве прототипа (опыт № 4) и электрофильтра, выбранного в качестве аналога, в соответствии с техническим решением по а.с. СССР № 921629, в котором в качестве зернистого материала также использовали отработанный алюмосиликатный катализатор, содержащий до 20% соединений кальция (опыт № 5). Из таблицы видно, что предлагаемое выполнение элементов электрофильтра обеспечивает высокую эффективность очистки пылегазового потока от пыли и одновременно от газообразных вредных веществ (соответственно 99,83% и 98,5% - по оксидам серы), причем наибольшая эффективность очистки достигнута при выполнении фильтрующего слоя осадительных электродов из зернистого материала с уменьшающейся в направлении движения газа дисперсностью (опыт № 3). 3 29627 Таблица Эффективность очистки от пыли, % от газообрзных веществ, % То же Нагрузка по газу 3 2 м /м мин То же гидравлическое сопрот., Па Предлагаемый (фиг. 1) Газ от установок каталитического крекинга в псевдосжиженном слое, содержащий оксиды серы скорость фильтрации, м/с 2 Очищаемый газ диаметр частиц, мм 1 Электрофильтр Минераловатные маты, пропитанные известковым раствором 80 0,6 150 12 99,84 SOX 98,0 Отработанный алюмосиликатный катализатор, содержащий до 20% соединений кальция 100 2,53,3 0,55 190 11 99,85 SOX 96,0 материал № п/п толщина слоя Фильтрующий слой в зоне 12 и в слое 10 3 Предлагаемый (фиг. 2) Газ от тепловых станций, содержащий оксиды серы и азота 4,79,4 Известковые гранулы 0,85 17,0 50 100 3,34,7 13,0 0,65 120 в зоне 14 и в слое 11 10,0 2,53,3 4 5 Прототип Аналог Газ от установок каталитического крекинга в псевдосжиженном слое, содержащий оксиды серы То же SOX 98,5 NOX 60,0 в зоне 13 0,5 200 99,81 SOX 10 Отработанный алюмосиликатный катализатор, содержащий до 20% соединений кальция 100 2,53,3 0,6 190 2 98,8 SOX 10 4 29627 Фиг. 1 Фиг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5