Спосіб очищення газів

Реферат: Винахід належить до способів очищення газів в електрофільтрах і може бути використаний в металургійній, хімічній, енергетичній та інших галузях промисловості. Спосіб очищення газів від завислих в них частинок в електричному полі електрофільтра при пропусканні газів, що очищуються, через газові канали електрофільтра, утворені осаджувальними електродами зі встановленими між ними коронуючими електродами, додатково включає ежектування газів, що очищуються, з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал через осаджувальні електроди, які виконані газопроникними і об'ємними, при цьому ежектування здійснюють через живий переріз газопроникних осаджувальних електродів. Використання винаходу дозволяє підвищити ефективність очищення газів в електрофільтрі. UA 108565 C2 (12) UA 108565 C2 UA 108565 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Об'єкт, що заявляється, належить до способів очищення газів в електрофільтрах і може бути використаний в металургійній, хімічній, енергетичній та інших галузях промисловості. Найбільш близьким за сукупністю ознак до об'єкта, що заявляється, є вибраний як прототип спосіб очищення газів від завислих в них частинок в електричному полі електрофільтра при пропусканні газів, що очищуються, через газові канали електрофільтра, утворені газопроникними осаджувальними електродами зі встановленими між ними коронуючими електродами. При цьому завислі в газах частинки електрично заряджають у полі коронного розряду, організованому в міжелектродному просторі електрофільтра між осаджувальними та коронуючими електродами, і впливають на ці заряджені частинки сильним електричним полем між електрично різнойменними осаджувальними і коронуючими електродами. Під впливом сил електричного поля заряджені частинки переміщують у напрямку до осаджувальних електродів, які мають потенціал, протилежний потенціалу заряджених частинок, на яких вони і осідають. Очищення ведуть шляхом просмоктування газів через газопроникні осаджувальні електроди з газового каналу, відкритого на вхід газів, що очищуються, і закритого на вихід очищених газів, в канал, закритий на вхід газів, що очищуються, та відкритий на вихід очищених газів. Уловлені частки видаляються з осаджувальних електродів у бункер електрофільтра, а очищені гази відводяться з електрофільтра (RU 2243822, МПК В03С3/08, опубл. 10.01.2005, Бюл. № 1). У об'єкта, що заявляється, і прототипу співпадають такі суттєві ознаки. Обидва способи включають очищення газів від завислих в них частинок в електричному полі електрофільтра при пропусканні газів, що очищуються, через газові канали електрофільтра, утворені газопроникними осаджувальними електродами зі встановленими між ними коронуючими електродами. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. У прототипі очищення газів відбувається за рахунок впливу на заряджені частинки сил електричного поля, при цьому рух газів, що очищуються, в електрофільтрі має турбулентний характер, а також зумовлений просмоктуванням. Турбулентний рух газів характеризується вихровими утвореннями та турбулентними пульсаціями в них. З природних причин, зумовлених як газами, що рухаються, так і турбулентними пульсаціями в них, в газах, що рухаються, присутні аеродинамічні сили газового потоку, дія яких, відповідно, поширюється і на уловлювані частинки, які рухаються разом із газами. Таким чином, на уловлювані частинки в міжелектродному просторі (в газовому каналі) електрофільтра, крім електричних сил, діють також і аеродинамічні сили рухомих завдяки просмоктуванню газів і турбулентних пульсацій в них. При цьому в прототипі ефект позитивного впливу турбулентних пульсацій (і аеродинамічних сил газового потоку як таких) на процес уловлювання частинок, практично, не працює, бо тривалість взаємодії в електричному полі в приелектродній (біля осаджувальних електродах) області електрично заряджених частинок з електричним потенціалом осаджувальних електродів зведено до мінімуму, у зв'язку з відносно високою, в порівнянні зі швидкістю руху заряджених частинок під дією сил електричного поля, швидкістю руху газового потоку (і турбулентних пульсацій в ньому) відносно осаджувальних електродів під час просмоктування газів через них. В результаті, практично всі частинки, що підводяться до газопроникних осаджувальних електродів турбулентними пульсаціями газового потоку, не встигають осісти на електродах і під впливом ефекту просмоктування відводяться від газопроникних осаджувальних електродів до центральної області міжелектродного простору каналу, відкритого на вихід очищених газів. Лише незначна частина частинок, які опинилися під час просмоктування в безпосередній близькості (у приграничному шарі газу) до поверхні газопроникних осаджувальних електродів, під дією сил електричного поля встигає осісти на електродах. Все це призводить до того, що спосіб за прототипом характеризується недостатньо високою ефективністю очищення газів. В основу об'єкта, що заявляється, поставлено задачу створити такий спосіб очищення газів, в якому удосконалення шляхом введення нових дій і нових параметрів їхнього виконання дозволять при використанні об'єкта, що заявляється, забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності очищення газів в електрофільтрі. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі очищення газів від завислих в них частинок в електричному полі електрофільтра при пропусканні газів, що очищуються, через газові канали електрофільтра, утворені газопроникними осаджувальними електродами зі встановленими між ними коронуючими електродами, згідно з технічним рішенням, що заявляється, гази, що очищуються, додатково ежектують з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал і назад через газопроникні осаджувальні 1 UA 108565 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 електроди, які виконані об'ємними, при цьому ежектування здійснюють через живий переріз газопроникних об'ємних осаджувальних електродів, який встановлюють виходячи з виразу: 0,1  Ks  0,4, де Ks - відношення сумарної площі живого (прохідного) перерізу отворів на поверхні проекції газопроникного об'ємного осаджувального електрода до площі його проекційної поверхні, а об'ємність встановлюють виходячи з виразу: Kv  0,3, де Kv - відношення об'єму газопроникного об'ємного осаджувального електрода до об'єму газового каналу електрофільтра. При використанні об'єкта, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності очищення газів в електрофільтрі. Між сукупністю суттєвих ознак об'єкта, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Здійснення при очищенні газів від завислих в них частинок в електричному полі електрофільтра додаткового, за рахунок взаємодії між собою потоків газів в суміжних каналах з газопроникними осаджувальними електродами, ежектування газів, що очищуються, з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал і назад через газопроникні осаджувальні електроди з живим перерізом осаджувальних електродів (параметр Ks), що заявляється, дозволяє забезпечити найбільш ефективний вплив на заряджені частинки в газах, що очищуються, (у напрямку до поверхні осаджувальних електродів) як сил електричного поля, так і, одночасно з ними, аеродинамічних сил потоків газів у газових каналах електрофільтра шляхом організації перетікання газів, що очищуються, через живий переріз газопроникних осаджувальних електродів з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал і назад. В результаті, за рахунок багаторазовості перетікань газів з зарядженими частинками, що містяться в них, з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал і назад, значно зростає тривалість перебування заряджених частинок в безпосередній близькості до поверхні осадження осаджувальних електродів, що збільшує ймовірність їхнього контакту з осаджувальними електродами і, таким чином, забезпечує підвищення ефективності очищення газів в електрофільтрі в цілому. Здійснення при очищенні газів від завислих в них частинок в електричному полі електрофільтра ежектування газів, що очищуються, з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал і назад через газопроникні осаджувальні електроди в об'ємному виконанні (параметр Kv) і з живим перерізом (параметр Ks), згідно з виразами, що заявляються, дозволяє забезпечити додаткове збільшення тривалості перебування газів, що очищуються, з зарядженими частинками, що містяться в них, в безпосередній близькості до збільшеної, за рахунок об'ємності, поверхні осадження осаджувальних електродів, що, в свою чергу, сприяє додатковому підвищенню ефективності осадження завислих в газах частинок на поверхні газопроникних об'ємних осаджувальних електродів і, таким чином, сприяє додатковому підвищенню ефективності очищення газів в електрофільтрі в цілому. За рахунок ежектування, що заявляється, забезпечується перетікання газів, що очищаються, між суміжними каналами електрофільтра, що дозволяє для очищення газів використовувати як сили електричного поля в міжелектродному просторі, що визначають "електричну складову" швидкості руху заряджених частинок до осаджувальних електродів, так і, додатково, аеродинамічні сили газового потоку, що визначають "аеродинамічну складову" швидкості руху заряджених частинок до осаджувальних електродів, що в результаті підвищує спільну швидкість руху заряджених частинок до осаджувальних електродів і тим самим забезпечує підвищення ефективності очищення газів в електрофільтрі в цілому. Прохідні отвори в газопроникному (плоскому) осаджувальному електроді або в газопроникному об'ємному осаджувальному електроді визначають живий переріз (параметр K s) осаджувального електрода, а самі отвори розміщують рівномірно на його проекційній поверхні. При цьому в деяких випадках, залежно від технологічних і аеродинамічних особливостей, можливе відхилення від рівномірного розміщення отворів. Ежектування газів, що очищуються, через живий переріз газопроникних осаджувальних електродів, який встановлюють виходячи з умови 0,1Ks0,4 (при незмінних довжині, висоті та ширині газових каналів електрофільтра), забезпечує вільне перетікання газів, що очищуються, через осаджувальні електроди з одного газового каналу в інший суміжний канал і назад завдяки тому, що за цієї умови аеродинамічний опір осаджувальних електродів перетіканням газів, що очищуються, є оптимальним, що дозволяє подовжити час перебування заряджених частинок в безпосередній близькості до осаджувальних електродів, за рахунок багаторазовості перетікань 2 UA 108565 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з каналу в канал і назад, і тим самим забезпечує найбільш ефективне осадження цих частинок. Все це сприяє підвищенню ефективності очищення газів в електрофільтрі. При Ks0,4 площа осадження осаджувального електрода, за рахунок завеликого збільшення площі його живого перерізу, зменшиться настільки, що це призведе до неприпустимого зниження ефективності очищення газів в електрофільтрі, а одночасне зниження аеродинамічного опору електрода, в свою чергу, зумовить порушення рівномірності перетікань газів, що очищуються, через осаджувальний електрод з каналу в канал уздовж його довжини та скоротить час перебування газів, що очищуються, і завислих в них заряджених частинок поблизу зменшеної поверхні осадження осаджувального електрода, що також призведе до зниження ефективності очищення газів в електрофільтрі. Визначення об'ємності газопроникних об'ємних осаджувальних електродів, виходячи з виразу Kv0,3, що заявляється, сприяє додатковому збільшенню поверхні осадження осаджувальних електродів, збільшенню тривалості перебування заряджених частинок в безпосередній близькості до осаджувальних електродів (з розвиненою за рахунок об'ємності поверхнею осадження) та їхньому більш ефективному осадженню, а також забезпечує досягнення максимальної зарядки завислих частинок у міжелектродному просторі електрофільтра, що в цілому забезпечує додаткове підвищення ефективності очищення газів в електрофільтрі. Об'ємність газопроникних осаджувальних електродів посилює позитивний ефект від використання способу, що заявляється. При Kv>0,3 відбудеться зменшення об'єму міжелектродного простору в газових каналах електрофільтра (при незмінних габаритах електрофільтра) між газопроникними об'ємними осаджувальними електродами з сильним електричним полем і коронним розрядом, в якому здійснюється ефективна зарядка завислих частинок, і відповідно, зменшення об'єму газів, що очищуються, з уловлюваними частинками, що знаходяться в цьому просторі газового каналу (деяка частина об'єму газів, що очищуються, в процесі їхнього перетікання між каналами знаходиться всередині газопроникного об'ємного осаджувального електрода, тобто в області слабкої зарядки), що, в свою чергу, зумовить недозарядження частини уловлюваних частинок і призведе до зниження ефективності очищення газів в електрофільтрі. У конкретному прикладі спосіб, що заявляється, здійснювали так. Гази, що відходили від технологічного агрегату, з завислими частинками пилу, що містилися в них, направляли на очищення в електрофільтр. Очищення здійснювали в електричному полі електрофільтра шляхом пропускання газів через газові канали електрофільтра, які утворені заземленими осаджувальними електродами з встановленими між ними по осях газових каналів високовольтними коронуючими електродами. В електрофільтрі використовували осаджувальні електроди, які були виконані газопроникними з живим перерізом, при якому відношення сумарної площі живого (прохідного) перерізу отворів на поверхні проекції газопроникного осаджувального електрода до площі його проекційної поверхні становило 0,25 (параметр K s), і об'ємними, в яких відношення об'єму газопроникного об'ємного осаджувального електрода до об'єму газового каналу електрофільтра становило 0,1 (параметр K v). У процесі руху газів, що очищуються, газовими каналами частинкам пилу, що містилися в газах і підлягали уловлюванню, надавали електричний заряд у полі коронного розряду, яке організовували в міжелектродному просторі електрофільтра, та впливали на ці заряджені частинки сильним електричним полем, яке створювали між газопроникними об'ємними осаджувальними електродами і коронуючими електродами. Крім того, під впливом аеродинамічних сил турбулентних пульсацій потоку газів, що очищувались, і сил електричного поля заряджені частинки переміщували в напрямку до осаджувальних електродів. Одночасно з цим гази, що очищувались, із зарядженими частинками в суміжних газових каналах електрофільтра, за рахунок взаємодії потоків газів між собою через живий переріз газопроникних об'ємних осаджувальних електродів, ежектували з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал і назад, переміщуючи при цьому заряджені частинки до осаджувальних електродів і далі, за рахунок ежектування, всередині 3 UA 108565 C2 5 10 15 20 осаджувальних електродів. При цьому заряджені частинки заводили в газопроникні об'ємні осаджувальні електроди, з одного боку, під впливом сил електричного поля і аеродинамічних сил турбулентних пульсацій потоку газів, що очищувались, в одному газовому каналі, а з іншого боку, під впливом сил, що виникали в результаті ежектування газів з цього каналу в суміжний з ним інший газовий канал і назад через живий переріз осаджувальних електродів, що забезпечувало суттєве збільшення часу перебування заряджених частинок в електричному полі поблизу осаджувальних електродів з розвиненою, за рахунок об'ємності, поверхнею осадження. При такому збільшенні часу перебування в зоні дії електричного поля поблизу осаджувальних електродів заряджені частинки, що підводились до осаджувальних електродів турбулентними пульсаціями газового потоку, перетіканнями газів, що очищувались, через газопроникні осаджувальні електроди та силами електричного поля в міжелектродному просторі, встигали осідати на осаджувальних електродах. Таким чином, за рахунок ежектування забезпечували багаторазове наближення заряджених частинок, які містилися у газах, до поверхні осаджувальних електродів під час перетікання газів з одного газового каналу в інший і назад. Суттєве збільшення часу перебування заряджених частинок пилу поблизу осаджувальних електродів (параметр Ks=0,25), з одного боку, і збільшена, за рахунок об'ємності (параметр Kv=0,1), поверхні осадження газопроникних об'ємних осаджувальних електродів, з іншого боку, сприяли суттєвому зростанню ефективності осадження заряджених частинок на осаджувальних електродах, що сприяло підвищенню ефективності очищення газів в електрофільтрі в цілому. Уловлені частинки видалялися з осаджувальних електродів в бункер електрофільтра, а очищені гази відводилися з електрофільтра. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 Спосіб очищення газів від завислих в них частинок в електричному полі електрофільтра при пропусканні газів, що очищуються, через газові канали електрофільтра, утворені газопроникними осаджувальними електродами зі встановленими між ними коронуючими електродами, який відрізняється тим, що гази, що очищуються, додатково ежектують з одного газового каналу електрофільтра в суміжний з ним інший газовий канал через газопроникні осаджувальні електроди, які виконані об'ємними, при цьому ежектування здійснюють через живий переріз газопроникних об'ємних осаджувальних електродів, який встановлюють виходячи з виразу: 0,1  Ks  0,4, де Ks - відношення сумарної площі живого перерізу отворів на поверхні проекції газопроникного об'ємного осаджувального електрода до площі його проекційної поверхні, а об'ємність встановлюють виходячи з виразу: Kv  0,3, де Kv - відношення об'єму газопроникного об'ємного осаджувального електрода до об'єму газового каналу електрофільтра. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4