Електрофільтр

Реферат: Електрофільтр належить до електричного очищення газів від смоли, води та пилу в різних галузях промисловості, зокрема на підприємствах кольорової металургії, в електродному виробництві, при піролізі органічних сполук, очищенню доменних і коксохімічних газів. Суть винаходу полягає в тому, що корпус трубчастого електрофільтра розділений на три герметичні одна відносно іншої частини. У частині, що має вхід і вихід для охолоджуючого агента, що перебуває між трубними дошками, осаджувальні електроди виконані з оребрених труб. Частина гладкого коронуючого електрода, довжиною не більше 0,5 м, виконана з пилкоподібних елементів, з відстанню між зубами 5…6 мм, а коронуючі та осаджувальні електроди підключені до джерел постійної та імпульсної напруги. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності очищення газу від пари води, смоли та пилу. UA 113225 C2 (12) UA 113225 C2 UA 113225 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до електричного очищення газів від пилу, пари смол і води в різних галузях промисловості, зокрема на підприємствах кольорової металургії, в електродному виробництві, при піролізі органічних сполук, очищенню доменних і коксохімічних газів. Відомий електрофільтр /1/, що складається з корпусу, осаджувальних електродів, виготовлених із труб, коронуючих електродів, що складаються із ділянок, що чергуються, виконаних у вигляді прямолінійних ділянок L2 і ділянок L1, виконаних у вигляді циліндричної пружини, причому загальна довжина коронуючих елементів L, діаметр спіралі d, відстань між витками спіралі δ залежать від параметрів, пилогазового потоку, що очищається, й перебувають у діапазонах L1=0,1…0,5 м; L2=0,1…0,5 м; d=0,1…0,513; δ=10…20d, де D - внутрішній діаметр осаджувального електрода, d - діаметр прямолінійної ділянки коронуючого електрода, δ відстань між витками спіралі. Основним недоліком даного технічного рішення є те, що використання дроту як коронуючого електрода обмежує можливість одержання поля високої напруженості, малого питомого струму коронного розряду та низької ефективності вловлювання несконденсованої пари. Найбільш близьким по технічній суті до пропонованого пристрою є електрофільтр для очищення газів від смоли й пилу /2/. Електрофільтр складається з корпуса, трубчастих осаджувальних і голчастих коронуючих елементів, спрямованих догори, розташованих під кутом більше 0° і менше 90° до вертикальної осі елементів. Недоліком прототипу є те, що низький питомий струм коронного розряду, коронуючий електрод асиметричний відносно осаджувального електрода. Це знижує ефективність зарядки часток і веде до високого відсотку виносу несконденсованої пари смол і води. В основу пропонованого технічного рішення поставлено задачу розробки пристрою, що забезпечує можливість створення високої напруженості електричного поля поблизу коронуючого електрода, підвищення ефективності зарядки часток, що вловлюються, за рахунок скорочення часу їх зарядки та зменшення викидів несконденсованої пари. Поставлена задача вирішується тим, що в електрофільтрі для очищення газів від смоли, води та пилу, що складається з корпуса, трубчастих осаджувальних і голчастих коронуючих елементів, спрямованих догори під кутом більше 0° і менше 90° до вертикальної осі елементів, згідно з винаходом, корпус електрофільтра розділений трубними дошками на три герметичні одна відносно іншої частини, трубчасті осаджувальні електроди герметично закріплені в трубних дошках, частина осаджувальних електродів, розташованих між трубними дошками, виконана з оребрених труб, коронуючі голчасті електроди виконані у вигляді пилкоподібних елементів, відстань між зубами яких 5…6 мм, пилкоподібні елементи довжиною не більше 0,5 м розташовані симетрично навколо вертикального гладкого коронуючого електрода, коронуючі та осаджувальні електроди з'єднані із джерелами постійної та імпульсної напруги, а частина корпусу між трубними дошками має вхід і вихід для охолоджуючого агента. Відмінними ознаками пристрою, що заявляється, є: - корпус електрофільтра розділений трубними дошками на гри герметичні одна відносно іншої частини, трубчасті, осаджувань ні електроди герметично закріплені в трубних дошках, а частина корпусу електрофільтра між трубними дошками мас вхід і вихід для охолоджуючого агента; - частина осаджувальних електродів, що перебувають між трубними дошками, виконана з оребрених труб; - коронуючі голчасті електроди виконані у вигляді пилкоподібних елементів, відстань між зубами яких 5…6 мм; - пилкоподібні елементи довжиною не більше 0,5 м розташовані симетрично навколо вертикального гладкого коронуючого електрода; - коронуючі та осаджувальні електроди з'єднані із джерелами постійної та імпульсної 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 корпус електрофільтра розділений трубними дошками на три герметичні одна відносно іншої частини, трубчасті осаджувальні електроди герметично закріплені в трубних дошках, а частина корпусу електрофільтра між трубними дошками має вхід і вихід для охолоджувального агента, температура усередині герметичної частини корпусу, залежно від властивостей охолоджувального агента, його температури та швидкості подачі, може змінюватися в широкому діапазоні. Вибір охолоджувального агента, швидкості його подачі та температури обумовлено точкою роси пари води, що конденсується і смолистих речовин. 1 UA 113225 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Завдяки тому, що частина осаджувальних електродів, що перебувають між трубними дошками, виконана з оребрених труб, інтенсифікується теплообмін між осаджувальними електродами та охолоджуючим агентом. Це приводить до зменшення довжини осаджувальних електродів і, відповідно, до зменшення габаритів електрофільтра, зменшенню витрат та оптимізації температури охолоджуючого агента. Наслідком того, що коронуючі голчасті електроди, виконані у вигляді пилкоподібних елементів, відстань між зубами яких 5…6 мм, досягається високий питомий струм коронного розряду, на порядок перевищуючий питомий струм із гладкого дротового або голчастого електрода, описаного в прототипі. Це приводить до утворення інтенсивного електричного вітру, швидкість якого пропорційна кореню квадратному зі струму, і може досягати величини, що перевищує на порядок швидкість дрейфу заряджених часток до осаджувального електрода в прототипі. Завдяки тому, що корнуючі та осаджувальні електроди з'єднані із джерелами постійної та імпульсної напруги, а пилкоподібні елементи довжиною не більше 0,5 м розташовані симетрично навколо вертикального гладкого коронуючого електрода, час зарядки часток до граничного значення зменшено з 0,1 с до 0,01 с, передпробійна напруга збільшена на 10…20 кВ. Це додатково збільшує швидкість електричного вітру та, відповідно, швидкість дрейфу заряджених часток. При прийнятих швидкостях газу в активній зоні електрофільтра порядку 1 м/с усі процеси зарядки часток, уловлювання їх протікають на довжині електрофільтра не більше 0,5 м. На Фіг. 1 представлений поздовжній розріз електрофільтра (вигляд збоку). На Фіг.2 представлений поздовжній розріз пилкоподібного елемента коронуючого голчастого електрода. На Фіг. 3 представлений поперечний розріз пилкоподібного елемента коронуючого електрода. Перелік деталей, позначених на Фіг. 1, Фіг. 2, Фіг. 3. 1 - корпус електрофільтра; 2 - осаджувальний електрод; 3 - трубна дошка; 4 - оребрена частина осаджувального електрода; 5 - гладкий коронуючий електрод; 6 - пилкоподібний елемент коронуючого електрода; 7 - джерело постійної напруги; 8 - джерело імпульсної напруги. Електрофільтр працює таким чином. Газ, що містить пари води, смоли та тверді частки, надходить у корпус електрофільтра 1. Проходить між заземленими осаджувальними електродами 2, прикріпленими до трубних дощок 3, що й мають оребрену частину 4, коронуючими гладкими електродами 5, з пилкоподібними елементами коронуючого електрода 6, коронуючі та осаджувальні електроди підключені до джерел постійної 7 та імпульсної напруги 8. Режим подачі охолоджуючого агента в частину корпусу електрофільтра, обмеженого трубними дошками 3, вибраний таким, щоб температура газу в трубчатих осаджувальних електродах 2, виконаних з оребрених труб 4 була нижче точки роси. Між осаджувальними 2 та коронуючими 5 електродами відбувається конденсація пари води та смолистих з'єднань. Краплі сконденсованої пари і твердих часток між електродами 2 і 5 здобувають електричні заряди та осаджуються на осаджувальних електродах 2. Газ, досягнувши пилкоподібного елемента коронуючого електрода 6, попадає в зону високої напруженості електричного поля, високого питомого струму коронного розряду, що на порядок перевищує питомий струм гладкого коронуючого електрода 5. Підключення коронуючого та осаджувального електродів до джерел постійної 7 і імпульсної 8 напруги, дозволяє одержувати струм в імпульсі кілька десятків ампер. У поле імпульсного коронного розряду щільність утворених вільних зарядів на два-три порядки вище, ніж у полі постійної напруги. Це приводить до того, що час зарядки часток електричними зарядами до граничного значення скорочується з 0,1 с до 0,01 с, а швидкість дрейфу часток зростає на порядок. У зоні коронуючого електрода з пилкоподібними елементами 6 відбувається ефективне очищення газу від сконденсованої пари і твердих часток. Приклад конкретного виконання. Через електрофільтр із десятьма осаджувальними електродами, виконаними з оребрених труб, внутрішнім діаметром 150 мм, довжиною 3 м, з коронуючим електродом - струною діаметром 3 мм і пилкоподібними елементами довжиною 0,5 3 м, розташованими посередині труб, пропускався піролізний газ. Продуктивність 400 м /годину, температура - 110 °C. Склад піролізного газу: CO-25 %; Н2-22 %; N2-38 %; СО2-10 %; Н2О - 5 %; 3 3 зміст смол - 300 мг/м ; вміст пилу - 1000 мг/м . Система електродів підключена до джерел постійної напруги АТФІ-100 імпульсної напруги з мікросекундною тривалістю імпульсів з регульованою величиною напруги від 0 до 20 кВ середньою потужністю 200 Вт. У простір між 3 трубними дошками подавалося повітря із продуктивністю 20 м /хв, з температурою 20 °C. На 3 3 виході з електрофільтра викиди смоли та твердих часток склали 0,3 мг/м і 1 мг/м відповідно. 2 UA 113225 C2 5 Техніко-економічні переваги пристрою, який заявляється, у порівнянні із пристроєм прототипом, полягає в тому, що використання комбінованого живлення електрофільтра імпульсною напругою зі значною постійною складовою напруги, конденсації пари, високого питомого струму коронного розряду на частині коронуючого електрода, дозволяє підвищити питому потужність, передану в електрофільтр і, як наслідок, підвищити ефективність очищення при зменшених габаритах електрофільтра. Джерела інформації: 1. RU 2337746, кл. В03С 3/40, 10.11.2008. 2. RU 2283186, В03С 3/41, 10.09.2006. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 Електрофільтр для очищення газів від смоли, води та пилу, що складається з корпуса, трубчастих осаджувальних і коронуючих елементів, який відрізняється тим, що корпус електрофільтра розділений трубними дошками на три герметичні одна відносно іншої частини, трубчасті осаджувальні електроди герметично закріплені в трубних дошках, частина осаджувальних електродів, що перебуває між трубними дошками, виконана з оребрених труб, середня частина коронуючих електродів виконана у вигляді пилкоподібних елементів довжиною не більше 0,5 м, пилкоподібні елементи спрямовані догори, розташовані під кутом більше 0° й менше 90° до вертикальної осі елементів, відстань між зубами яких 5…6 мм, та розташовані симетрично навколо вертикального гладкого коронуючого електрода, коронуючі та осаджувальні електроди з'єднані з джерелами постійної та імпульсної напруги, а частина корпусу між трубними дошками має вхід і вихід для охолоджуючого агента. 3 UA 113225 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко 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