Електроциклон

Реферат: Електроциклон належить до обладнання очистки газів від пилу, в якому використовуються електричні та інерційні сили, і може бути використаний у металургійній, гірничодобувній та інших галузях промисловості, а також в енергетиці. Електроциклон включає коронуючі електроди, розміщені в корпусі, з патрубком для уведення запиленого і виходу очищеного газу і бункером для уловленого пилу, кожен електрод виконаний у вигляді шестигранника з загостреним нижнім кінцем, розміщений уздовж циліндричної частини циклона і закріплений в верхній частині корпусу для підключення до джерела високої напруги. За допомогою запропонованої конструкції досягається можливість підвищення ступеня очищення запиленого газу незалежно від його фракційного складу при зниженні споживання електроенергії, експлуатаційних витрат і спрощенні конструкції. UA 105682 C2 (12) UA 105682 C2 UA 105682 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обладнання очистки газів від пилу, в якому використовуються електричні та інерційні сили, і може бути використаний у металургійній, гірничодобувній та інших галузях промисловості, а також в енергетиці. Відомий циклон - пристрій для очищення газоповітряних сумішей від пилу за допомогою інерційних сил, який складається з корпуса, вхідного патрубка, вихлопної труби та бункера [Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии. Юдашкин М. Я. М.: Металлургия, 1984. 320 с]. Недоліком даного пристрою є недостатня ефективність уловлювання пилу, в якому переважають дрібні фракції. Відомий електрофільтр - пристрій, в якому очищення газів від твердих або рідких частинок відбувається під дією електричних сил. Він складається з корпусу, коронуючих та осаджувальних електродів, системи очищення електродів від пилу та високовольтної системи живлення [Устройство и обслуживание газоочистных и пылеулавливающих установок. Алиев Г.М. М.: Металлургия, 1988. - 368 с]. До недоліків слід віднести велику вартість, розміри, складність та металоємкість конструкції, чутливість до відхилень від технологічного режиму очищення. Відомий пристрій, що поєднує в собі циклон і електрофільтр - електроциклон. Найбільш близьким є електроциклон, що містить корпус, периферійне уведення газового потоку, виконане у вигляді вхідного патрубка, бункер, вихідний патрубок для виходу очищеного газу, центральний електрод, що проходить через равлик і вихлопну трубу циклона, коронуючі електроди, встановлені у нижній частині центрального електрода за допомогою кільця, та опорний ізолятор, у верхній частині якого закріплений центральний електрод. Вихлопна труба має знизу конічну насадку з гвинтовими лопатями, встановленими на зовнішній поверхні, а коронуючі електроди виконані у вигляді стрижнів, розташованих паралельно осі центрального електрода по контуру кільця, розміщеного під зрізаним конусом [Патент на корисну модель UA 39680 U; 10.03.2009]. Недоліком такого електроциклона є значне ускладнення конструкції та недостатня ефективність уловлювання високо - та малоомного пилу високодисперсних фракцій. Це пов'язано з тим, що запропоновані елементи (конічна насадка з гвинтовими лопатями, кільце на якому розташовані електроди та система їх кріплення) виявились досить металомісткими, технологічно складними у виготовленні. Зазначені елементи відчутно ускладнюють конструкцію, що призводить до її здороження, при цьому їх внесок у підвищення ефективності очистки від пилу виявляється досить незначним. Обслуговування і ремонт системи центрального електрода, коронуючих електродів та кільця виявилось достатньо складним та нетехнологічним. Крім того, недостатня ефективність даного електроциклона пов'язана з параметрами електричного поля та коронного розряду. Коронуючі електроди, розташовані в нижній частині циклона, мають незначну довжину, що призводить до того, що електричне поле також має невеликий розмір і високодисперсні частинки пилу перебувають у ньому незначний час і не встигають зарядитися. В результаті відбувається проходження слабко заряджених і дрібних частинок пилу через електричне поле та їх вторинне винесення висхідним газовим потоком. Це знижує ефективність уловлювання високодисперсних фракцій пилу з великим і малим питомим електричним опором. Через ці причини конструкція ускладнюється і дорожчає, що призводить до певних труднощів використання цього електроциклона в промислових умовах. В основу винаходу поставлена задача удосконалення електроциклона, в якому зміною форми окремих елементів і їх взаємного розташування досягається можливість підвищення ступеня очищення запиленого газу незалежно від його фракційного складу при зниженні споживання електроенергії і за рахунок цього, зниження експлуатаційних витрат і спрощенні конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому електроциклоні, згідно з винаходом, кожен електрод виконано у вигляді шестикутника з загостреним нижнім кінцем, розміщено уздовж циліндричної частини циклона та закріплено у верхній частині корпусу для підключення до джерела високої напруги. На фіг. 1 зображено запропонований електроциклон (боковий вигляд), на фіг. 2 електроциклон (вигляд зверху), на фіг. 3 - коронуючий електрод з ізолятором. Електроциклон складається з заземленого корпусу 1, в якому встановлюють коронуючі електроди 8, вхідного патрубка для введення газового потоку 5, бункера для збору уловленого пилу 2, вихідного патрубка для виходу очищеного газу 6, равлика 11, коронуючих електродів у вигляді шестигранних загострених прутків 8, розташованих уздовж корпусу 1, жорстко закріплених у ізоляторах опорно-прохідного типу в герметичному виконанні 9, а також фланця з 1 UA 105682 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 електроізоляційного матеріалу 10, закріпленого на кришці електроциклона, в який вмонтовані ізолятори 9. На ізолятори 9 за допомогою високовольтних дротів підводиться постійна висока напруга від негативного полюса високовольтного джерела. Корпус електроциклона 1 заземлений за допомогою заземлених опор 3 та 4. Для дотримання правил електробезпеки при роботі електроциклона на кришці змонтований фланець з електроізоляційного матеріалу 10, в який вмонтовані ізолятори коронуючих електродів 9. Застосування ізолюючого фланця 10 та розташування на ньому ізоляторів 9 дозволяє виключити можливість електричного пробою ізоляторів на корпус 1, підвищивши тим самим надійність приладу. Ізолятори коронуючих електродів прохідного типу у герметичному виконанні 9, вмонтовані у фланець 10, встановлені на кришці, дозволяють виключити електричні пробої та підсос повітря в електроциклон, що сприяє підвищенню ступеня очищення газу. З метою зменшення опору потоку газу і підвищення ступеня його очищення застосовуються коронуючі електроди 8 з нефіксованими розрядними точками у вигляді загострених шестигранників. Їхні грані являють собою розрядні поверхні (точки), які фактично розташовані уздовж електрода. Це дозволяє створити електричне поле однакової напруженості по всій довжині електрода, при цьому відсутність виступаючих елементів (точок розряду) зменшує гідравлічний опір циклона. Застосування електродів такої форми спрощує експлуатацію та обслуговування електроциклона, робить простішим виготовлення та монтаж, що сприяє зменшенню собівартості приладу та вартості очистки. Коронуючі електроди однакової довжини 8 розташовані всередині циліндричної частини електроциклона уздовж поверхні осаджувального електрода, яким є корпус електроциклона 1 через рівні проміжки. Це дозволяє підтримувати більш високу різницю потенціалів між електродами та сприяє збільшенню пробивної напруги. Для створення в електроциклоні електричного поля однакової напруженості та рівномірного насичення електричними зарядами внутрішнього об'єму коронуючі електроди 8 виконані секціонованими по довжині, причому створюване електричне поле охоплює всю циліндричну частину циклона від вхідного патрубка 5 до конічної частини. Це підвищує час перебування частинок пилу в електричному полі і, як наслідок, підвищує ступінь очистки. Кінці електродів 8 загострені і також являють собою розрядні точки. Це створює додаткові силові лінії електричного поля, спрямовані вниз, що дозволяє заряджати високодисперсні частинки пилу, які виносяться з бункера 2 висхідним потоком газів та направляти їх до осаджувального електрода (корпусу) 1. Це значно зменшує вторинний винос пилу. Нижні опори циклона 3 та 4 являють собою заземлюючі пристрої. Електроциклон працює таким чином: Перед подачею запиленого газу в електроциклон на коронуючі електроди 8 подають напругу негативного потенціалу, в результаті чого всередині створюється електричне поле. Потік запиленого газу, увійшовши в корпус циклона 1 крізь вхідний патрубок 5, потрапляє в міжелектродний зазор, в якому створене електричне поле великої напруженості, закручується і рухається униз по спіралі, одночасно заряджаючись у електричному полі. Великі частинки пилу під дією відцентрових та електричних сил відкидаються на стінки корпусу циклона 1, віддають свій заряд, рухаються в спадному потоці і осідають у бункер 2. Дрібні частинки пилу під впливом електричного поля іонізуються, рухаючись в потоці газу зіштовхуються, утворюючи більші частки - агломерати, і також відкидаються до стінок корпусу циклона 1. Завдяки довжині та формі коронуючих електродів 8 електричне поле діє на весь робочий об'єм циклона, що значно підвищує ступінь очищення газу. Висхідний потік газу з бункера 2, який несе з собою високодисперсні частки внаслідок вторинного виносу, отримує додаткову електризацію завдяки загостреним кінцям коронуючих електродів 8, які знаходяться під нижньою поверхнею вихлопної труби 7. Частинки, які виносяться потоком газу з бункера 2, повторно електризуються, відкидаються від коронуючих електродів 8 до стінок циклону і знову зсипаються в бункер 2. Безперервна очистка пилу з поверхні корпусу електроциклона 1 в бункер 2 завдяки відцентровим силам виключає накопичення пилу біля осаджувальної поверхні (стінок корпусу циклона) та виникнення зворотної корони. Крім того, підтримується усталена витрата очищуваного газу через електроциклон, а також сталий потенціал напруги на електродах. Як наслідок забезпечується високий ступінь очищення запиленого газу незалежно від його фракційного складу. Таким чином, використання запропонованого електроциклона за рахунок раціональної форми та розташування електродів дозволяє значно підвищити ступінь очищення газів від 2 UA 105682 C2 високодисперсного мало- і високоомного пилу та практично виключити явище його вторинного виносу. При цьому знижуються енергетичні і капітальні витрати на пиловловлювання, зменшується металоємність, відбувається спрощення та здешевлення конструкції і підвищення надійності апарата. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 Електроциклон, що включає коронуючі електроди, розміщені в корпусі, з патрубками для уведення запиленого і виведення очищеного газу та бункером для уловленого пилу, який відрізняється тим, що кожен електрод виконано у вигляді шестигранника з загостреним нижнім кінцем, кожна грань якого є розрядною поверхнею, при цьому електроди розміщені уздовж циліндричної частини електроциклона та закріплені у верхній частині корпусу для підключення до джерела високої напруги. 3 UA 105682 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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