Двозонний електрофільтр

Реферат: Винахід належить до області електрогазоочистки і може використатися для очищення димових і промислових газів від твердих і рідких часток. Він може знайти застосування в електроенергетиці, у цементній, металургійній, коксохімічній промисловості. Двозонний електрофільтр містить іонізаційну й осаджувальну камери. Коронуючі електроди іонізаційної камери виконані у вигляді стрічок, установлених по потоку газу, товщиною 0,1-0,2 мм, довжиною 250-350 мм, розташованих один від одного й від заземлених електродів на відстані 30-40 мм. Висока напруга, що подається на електроди іонізаційної камери, має постійну й імпульсну складову з мікросекундною тривалістю імпульсів. Це дозволяє створити напруженість 6 8 електричного поля поблизу коронуючих електродів 10 -10 В/м і викликати утворення електричного вітру, що забезпечує високу ефективність електрофільтра. В осаджувальній камері осаджувальні електроди чергуються з коронуючими. Це додатково підвищує ефективність електрофільтра. UA 104568 C2 (12) UA 104568 C2 UA 104568 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до електрофільтрів і може використовуватися для очищення димових і промислових газів від твердих і рідких часток. Він може знайти застосування в електроенергетиці, у цементній, металургійній, коксохімічній промисловості. Відомий двозонний електрофільтр (1), що складається із установлених один за одним по ходу газу вузла зарядки часток (іонізатор) і вузла осадження (осаджувач). Іонізатор виконаний у вигляді паралельних заземлених пластин, між якими розміщені коронуючі електроди із дротів. Осаджувач являє собою набір паралельних пластин, між якими створюється однорідне електростатичне поле. Особливість конструкції даного іонізатора полягає в тому, що співвідношення між відстанню від дротів до пластин (Lo/2) і довжиною L1 цих же заземлених пластин перебуває в межах від 0,6 до 2. Основним недоліком даного технічного рішення є обмежений час перебування часток, що вловлюють, у зоні їхньої зарядки (іонізаторі), що пов'язано з обмеженими розмірами іонізатора, довжина пластин якого менше відстані між пластинами. Крім того, використання дроту як коронуючого електрода обмежує можливість створення поля високої напруженості (великий діаметр дроту), або, при малому діаметрі дроту, обмежений її ресурс. Відомий двозонний електрофільтр для очищення газів, що містить послідовно встановлені по ходу газу зарядну й осаджувальну камери (2). Зарядна камера виконана у вигляді паралельно заземлених пластин, між якими перпендикулярно до поздовжньої осі й на рівній відстані від заземлених пластин установлений коронуючий електрод. Осаджувальна камера виконана у вигляді системи плоских осаджувальних електродів однакової довжини, розташованих на рівній відстані один від одного. Ця конструкція не передбачає можливості створення високої напруженості електричного поля поблизу коронуючого електрода, а, отже, значного питомого струму корони й, як наслідок, низької швидкості дрейфу заряджених часток до осаджувальних електродів, що визначає ефективність очищення. Найбільш близьким по технічній суті до пропонованого пристрою є двозонний електрофільтр для очищення газів (3). Електрофільтр містить установлені по напрямку потоку газу іонізаційну камеру, виконану у вигляді декількох заземлених паралельних пластин з розміщеними між ними на рівній дистанції протяжними коронуючими електродами з високим потенціалом, і осаджувальну камеру, виконану у вигляді плоских паралельних електродів, розташованих на рівній відстані одни від одного з різнойменними потенціалами, причому іонізаційна й осаджувальна камери встановлені без зазору або із зазором до 0,2 відстані між заземленими пластинами іонізаційної камери (L0) з можливістю переміщення камер одна до одної по напрямку, перпендикулярному до потоку газу, а коронуючі електроди зміщені всередину іонізаційної камери відносно торця заземлених пластин, звернених до осаджувальной камери, + на величину L = (3/5 0,10) L0, де L0 - відстань між заземленими пластинами іонізаційної камери, при цьому довжина заземлених пластин камери іонізатора по потоку газу більше або дорівнює відстані між заземленими пластинами. Недоліком прототипу є недостатня ефективність очищення газів через неможливість створення високої напруженості електричного поля поблизу коронуючого електрода, низького значення питомого струму корони й малої швидкості дрейфу заряджених часток до осаджувальних електродів. В основу пропонованого технічного рішення поставлено задачу розробки пристрою, що забезпечує можливість створення високої напруженості електричного поля поблизу коронуючого електрода, що спричиняє утворення холодної емісії електронів з коронуючого електрода, утворення електричного вітру, що викликає високу швидкість дрейфу заряджених і нейтральних часток до осаджувальних електродів і ефективне осадження часток газів, що очищають, на осаджувальних електродах. Поставлена задача вирішується тим, що у двозонному електрофільтрі, що містить установлені по напрямку потоку газу іонізаційну камеру, виконану у вигляді декількох заземлених паралельних пластин з розміщеними між ними на рівній дистанції протяжними коронуючими електродами з високим потенціалом, і осаджувальну камеру, виконану у вигляді плоских паралельних електродів, розташованих на рівній відстані один від одного з різнойменними потенціалами, причому іонізаційна й осаджувальна камери встановлені із зазором, а коронуючі електроди іонізаційної камери зміщені всередину іонізаційної камери відносно торця заземлених пластин, звернених до осаджувальной камери, на величину L = (3/5+0,10) L0 (1) де L0 - відстань між заземленими пластинами іонізаційної камери, 1 UA 104568 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 при цьому довжина заземлених пластин камери іонізатора по потоку газу більше або дорівнює відстані між заземленими пластинами, відповідно до винаходу, коронуючі електроди іонізаційної камери виконані у вигляді стрічок товщиною 0,1-0,2 мм, довжиною 250-350 мм, шириною 6-8 мм, розташовані на відстані 30-40 мм від заземлених пластин і одна від одної, закріплені в рамі й спрямовані по потоку газу, електроди осаджувальної камери через один є коронуючими, причому вони підключені до джерела постійної високої напруги, а електроди іонізаційної камери підключені до джерел постійної й імпульсної напруги з мікросекундною тривалістю імпульсів, що створюють напруженість електричного поля поблизу коронуючих 6 8В електродів 10 -10 /м. Відмітними ознаками пристрою, що заявляється, є: коронуючі електроди іонізаційної камери виконані у вигляді стрічок товщиною 0,1-0,2 мм, розташовані на відстані 30-40 мм від заземлених пластин і одна від одної; довжина коронуючих електродів іонізаційної камери 250-350 мм, ширина 6-8 мм, вони закріплені в рамі й спрямовані по потоку газу; коронуючі електроди іонізаційної камери підключені до джерел постійної й імпульсної напруги з мікросекундною тривалістю імпульсів, утворюючих напруженість електричного поля 6 8 поблизу коронуючих електродів 10 -10 В/м; електроди осаджувальної камери через один є коронуючими й підключені до джерела постійної високої напруги. Виходячи з описаного рівня техніки випливає те, що зазначені відмітні ознаки пристрою, що заявляється, є новими, взаємозалежні між собою з утворенням стійкої сукупності істотних ознак, достатньої для одержання необхідного технічного результату. Завдяки тому, що коронуючі електроди іонізаційної камери виконані у вигляді стрічок товщиною 0,1-0,2 мм, розташовані на відстані 30-40 мм від заземлених пластин і одна від одної, при передпробивних напругах, поблизу коронуючих електродів створюється напруженість електричного поля, достатня для виникнення холодної емісії електронів з коронуючих електродів, що приводить до утворення електричного вітру між коронуючими електродами й заземленими пластинами. Швидкість електричного вітру, у цьому випадку, може досягати 5-10 м/с на відміну від швидкості дрейфу заряджених часток 5-10 см/с. Це забезпечує ефективне осадження часток, що перебувають в очищуваному газі, що, незалежно від їхніх розмірів, величини електричного заряду й питомого опору, уже на перших 200-300 мм заземлених пластин іонізаційної камери. Завдяки тому, що довжина коронуючих електродів становить 250-350 мм, вони закріплені в рамі й спрямовані по ходу газу, практично всі частки осаджуються в іонізаційній камері. Вибір ширини коронуючих електродів 6-8 мм забезпечує їхню високу міцність, зносостійкість і слабко впливає на газодинамічні процеси між електродами. Завдяки тому, що коронуючі електроди іонізаційної камери підключені до джерел постійної й імпульсної напруги з мікросекундною тривалістю імпульсів, поблизу коронуючих електродів 6 8 вдається створити напруженість електричного поля 10 -10 В/м за рахунок збільшення межі електричної міцності на пробій газового проміжку між коронуючими електродами й заземленими пластинами на 15-20 кВ для імпульсної напруги. Наслідком того, що електроди осаджувальної камери через один є коронуючими й підключені до джерела постійної високої напруги, виключається вторинне віднесення часток, уловлених в іонізаційній камері. На Фіг. 1 представлений поздовжній розріз двозонного електрофільтра (вид зверху). На Фіг. 2 представлений вид збоку рами з коронуючими електродами іонізаційної камери. На Фіг. 3 представлена типова осциллограмма напруги, що подається на коронуючі електроди іонізаційної камери від джерел постійної й імпульсної напруги. Перелік деталей, позначених на Фіг. 1, Фіг. 2, і Фіг. 3: 1 - іонізаційна камера; 2 - заземлені пластини іонізаційної камери; 3 - коронуючі електроди іонізаційної камери; 4 - рама коронуючих електродів іонізаційної камери; 5 - осаджувальна камера; 6 - осаджувальні електроди осаджувальної камери; 7 - коронуючі електроди осаджувальної камери; 8 - джерело постійної високої напруги осаджувальної камери; 9 - джерело постійної високої напруги іонізаційної камери; 10 - джерело імпульсної напруги з мікросекундною тривалістю імпульсів іонізаційної камери. Електрофільтр працює таким чином. Газ, що містить тверді частки, надходить в іонізаційну камеру 1. Проходить між заземленими пластинами 2 і коронуючими електродами 3, виконаними у вигляді стрічок товщиною 0,1-0,2 мм, довжиною 250-350 мм, шириною 6-8 мм і розташованих на відстані 30-40 мм від заземлених пластин і одна від одної, спрямованих по ходу газу й закріплених у рамі 4. З іонізаційної камери газ надходить в осаджувальну камеру 5, установлену 2 UA 104568 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 із зазором після іонізаційної камери, проходить між заземленими осаджувальними електродами 6 і встановленими через один коронуючими електродами 7. Електроди осаджувальної камери підключені до джерела постійної високої напруги 8. Коронуючі електроди іонізаційної камери й заземлених пластин підключені до джерел постійної 9 і імпульсної напруги 10 з мікросекундною тривалістю імпульсів напруги, утворюючих напруженість електричного поля поблизу 6 8 коронуючих електродів 10 -10 В/м за рахунок збільшення межі електричної міцності газового проміжку на пробій на 15-20 кВ. Коронуючі електроди 3 зміщені усередину іонізаційної камери 1 відносно торця заземлених пластин 2, звернених до осаджувальної камери 5 на величину 28 мм відповідно до формули (1). Ефективна робота електрофільтра забезпечується шляхом підвищення величини живильної високої напруги, що обмежено величиною пробивної напруги в електрофільтрі, і швидкістю дрейфу заряджених часток до заземлених пластин (осаджувальним електродам). Підвищення величини пробивної напруги в іонізаційній камері пропонованого електрофільтра досягається за рахунок того, що при імпульсній напрузі з мікросекундною тривалістю імпульсів зростає межа електричної міцності газового проміжку між коронуючими й заземленими пластинами на 15-20 кв. Це підтверджено експериментальними даними на осцилограмі, наведеній на Фіг. 3. Техніко-економічні переваги пристрою, що заявляється, у порівнянні із пристроєм прототипом, полягає в тому, що швидкість дрейфу заряджених часток до заземлених пластин, як правило, становить 5-10 см/с, у той час як швидкість електричного вітру, утвореного за рахунок холодної емісії електронів з коронуючих електродів товщиною 0,1-0,2 мм при напрузі 6 8 електричного поля 10 -10 В/м, досягає 5-10 м/с. Це істотно підвищує ефективність електрофільтра. Використання коронуючих електродів в осаджувальній камері дозволяє додатково підвищити ефективність двозонного електрофільтра. Джерела інформації: 1. Патент Германии № 1279656, кл. В03С 3/12, 1972. 2. Патент РФ № 1834711, кл. В03С 3/12, 1993. 3. RU Патент № 2145910, В03С 3/12, 27.02.2000. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Двозонний електрофільтр для очищення газів, що містить установлені по напрямку потоку газу іонізаційну камеру, виконану у вигляді декількох заземлених паралельних пластин з розміщеними між ними на рівній відстані протяжними коронуючими електродами з високим потенціалом, і осаджувальну камеру, виконану у вигляді паралельних електродів, розташованих на рівній відстані один від одного з різнойменними потенціалами, причому іонізаційна й осаджувальна камери встановлені із зазором між собою, а коронуючі електроди іонізаційної камери зміщені усередину іонізаційної камери відносно торця заземлених пластин, звернених до осаджувальної камери, на величину L=(3/5+0,10)L0, де L0 - відстань між заземленими пластинами іонізаційної камери, при цьому довжина заземлених пластин іонізаційної камери по потоку газу більше відстані між заземленими пластинами, який відрізняється тим, що коронуючі електроди іонізаційної камери виконані у вигляді стрічок товщиною 0,1-0,2 мм, довжиною 250-350 мм, шириною 6-8 мм, розташованих на відстані 30-40 мм від заземлених пластин і одна від одної, закріплених у рамі і спрямованих по потоку газу, електроди осаджувальної камери через один є коронуючими, причому вони підключені до джерела постійної високої напруги, а електроди іонізаційної камери підключені до джерел постійної й імпульсної напруги з мікросекундною тривалістю імпульсів, утворюючих 6 8 напруженість електричного поля поблизу коронуючих електродів 10 -10 В/м. 3 UA 104568 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4