Електрофільтр

Реферат: UA 87757 U UA 87757 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки очищення газів від пилу з використанням електростатичного ефекту і може бути використаний у теплоенергетиці (теплові електростанції), металургійній, хімічній та інших галузях промисловості. В практиці очищення пилогазових потоків від дисперсних частинок широкого розповсюдження набули сухі пластинчасті горизонтальні електрофільтри з вертикальними осаджувальними електродами (ОЕ), між якими встановлені коронуючі електроди (КЕ) [1]. Осаджувальні електроди утворюють канал, через який протікає горизонтальний пилогазовий потік. Частинки пилу заряджаються у полі коронного розряду і рухаються в напрямку осаджувальних електродів під дією аеродинамічної і кулонівської сил. Від форми каналу, геометричних характеристик осаджувальних і коронуючих електродів і їх взаємного розташування залежить коефіцієнт уловлювання k конкретної частинки конкретним осаджувальним електродом і ефективність електрофільтра в цілому. Цей коефіцієнт визначається як k=2y*/h, де у* - найбільша ордината (вісь ординат перпендикулярна до осаджувального електрода, вісь абсцис спрямована вздовж руху газу) точки старту частинки (точки входу в канал), за якої вона, при даних вихідних умовах, досягає осаджувального електрода, h - ширина каналу. Значення у* відраховується від осаджувального електрода. В ідеальному випадку (повне уловлювання частинок) k=1. На практиці k < 1. Відомий електрофільтр, в якому для підвищення коефіцієнта уловлювання ширина каналу, а отже і відстань між коронуючим і осаджувальними електродами поступово зменшується у напрямку руху газу [2]. Це зменшення досягається тим, що ОЕ нахилені до КЕ і відносно один одного. При такому зменшенні ширини каналу поступово зменшується шлях, який потрібно пройти частинці до зіткнення з осаджувальним електродом, що призводить до збільшення коефіцієнта уловлювання. Разом з тим при зменшенні відстані між КЕ і ОЕ збільшується ймовірність виникнення іскрового пробою міжелектродного проміжку. Для запобігання пробою, робочу напругу U на електродах електрофільтра, яку на практиці підтримують на передпробійному рівні, потрібно зменшувати. Але при зменшенні U суттєво зменшується швидкість дрейфу дрібних частинок і, в остаточному підсумку, коефіцієнт їх уловлювання. Додаткове уловлювання таких частинок даним фільтром не передбачено. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що заявляється, є електрофільтр, який містить корпус з камерами грубого і тонкого очищення, виконаними зі ступенями очищення, що включають системи коронуючих та некоронуючих електродів і жалюзійну решітку, причому коронуючі електроди кожного наступного ступеня розташовані над некоронуючими електродами попереднього ступеня [3]. Загальними суттєвими ознаками прототипу та пристрою, що заявляється, є корпус, камери грубого і тонкого очищення та система електродів. Недоліком відомого електрофільтра є недостатній рівень очищення газів. Це обумовлено тим, що камери грубого і тонкого очищення в цьому електрофільтрі мають незмінну ширину вздовж напрямку руху газів. Таке виконання камер не забезпечує збільшення ймовірності уловлювання частинок за рахунок зменшення протяжності шляху їх дрейфу до осаджувальних підкамер. Плоский торець корпусу електрофільтра не забезпечує рівномірного профілю швидкості газу при переході його з камери грубого очищення до камери тонкого очищення. У кутових ділянках між боковими стінками корпусу і торцем утворюються вихрові потоки, які призводять до зменшення ефективності уловлювання частинок. Жалюзійні решітки забиваються пилом, у зв'язку з чим роботу електрофільтра потрібно припиняти для їх очищення. Крім того, даний електрофільтр непридатний для уловлювання частинок, які за технологією не повинні зволожуватись. Виготовлення, компонування і налагодження великої кількості коронуючих і некородуючих електродів суттєво погіршує техніко-економічні показники електрофільтра. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення електрофільтра шляхом зміни геометричної форми корпусу, камер грубого і тонкого очищення, встановлення осаджувальних електродів замість ступенів очищення і жалюзійних решіток, та розміщення в камерах грубого і тонкого очищення коронуючих електродів змінного діаметра, що дозволить збільшити ймовірність уловлювання частинок та за рахунок цього підвищити ступінь очищення газів від пилу. Поставлена задача вирішується тим, що в електрофільтрі, який містить корпус з камерами грубого і тонкого очищення, системи коронуючих і осаджувальних електродів, згідно з винаходом, торець корпусу виконаний у вигляді дуги кола, вздовж внутрішніх стінок корпусу розташована система бокових і торцевих осаджувальних електродів, камери грубого і тонкого очищення, що містяться в корпусі, відділені одна від одної центральним осаджувальним електродом, встановленим таким чином, що робочі канали для проходу газів, утворені ним і 1 UA 87757 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 боковими осаджувальними електродами, звужені у напрямку руху газів, а на лініях симетрії каналів встановлені коронуючі електроди змінного діаметра, причому у ширших перерізах каналів встановлені електроди більшого, а у вужчих меншого діаметра. При проходженні пилогазового потоку через камери грубого і тонкого очищення запропонована конструкція камер забезпечує поступове зменшення шляху дрейфу частинок до осаджувальних електродів, що призводить до збільшення коефіцієнта уловлювання частинок і, відповідно, рівня очищення газів. Дугова форма торця корпусу сприяє плавному переходу пилогазового потоку з камери грубого до камери тонкого очищення, що зменшує ймовірність утворення вихорів і їх негативного впливу на траєкторії частинок, а осаджувальні електроди, встановлені в цій частині корпусу, додатково уловлюють частинки пилу. За рахунок того, що діаметри коронуючих електродів у кожному каналі зменшуються при зменшенні ширини каналу, забезпечуються максимальні значення струму та напруги коронного розряду в міжелектродних проміжках електрофільтра, необхідні для досягнення найвищої ефективності його роботи. Винахід пояснюється кресленням, де на Фіг. 1 наведено спрощену схему електрофільтра, вид зверху, а на Фіг. 2 - схеми компонування коронуючих електродів в прямому (Фіг. 2, а) і звуженому (Фіг. 2, б) каналах. Електрофільтр, що пропонується, містить корпус 1, камери грубого і тонкого очищення 2, 3, бокові осаджувальні електроди 4, 5, центральний осаджувальний електрод 6, торцеві осаджувальні електроди 7, коронуючі електроди 8. Коронуючі і осаджувальні електроди приєднані до джерела високої напруги (на схемі не вказано). Електрофільтр працює наступним чином. Забруднений газ надходить у вхідний переріз камери грубого очищення 2 і спрямовується в канал, утворений боковим осаджувальним електродом 4 і центральним осаджувальним електродом 6. Частинки пилу, що знаходяться в забрудненому газі, набувають електричні заряди за рахунок коронного розряду, що виникає в міжелектродних проміжках між коронуючими електродами 8 і осаджувальними електродами 4, 6. Заряджені крупні пилові частинки під дією кулонівської сили електричного поля та аеродинамічної сили газового потоку рухаються до осаджувальних електродів 4, 6 і осідають на них. Оскільки канал уздовж напрямку руху газів звужується, то частинки швидше досягають осаджувальних електродів 4, 6, тобто коефіцієнт їх уловлювання збільшується. Неуловлені в камері грубого очищення частинки транспортуються газом у напрямку торцевих осаджувальних електродів 7 і частково уловлюються ними, що також підвищує коефіцієнт уловлювання. Частинки, що залишились у газі, транспортуються ним на вхід камери тонкого очищення 3 і спрямовуються в канал, утворений боковим осаджувальним електродом 5 і центральним осаджувальним електродом 6. В каналі заряджені пилові частинки під дією аеродинамічної і кулонівської сил рухаються до осаджувальних електродів 5, 6 і осідають на них, а очищені гази виводяться з електрофільтра. За рахунок того, що канал цієї камери звужується у напрямку руху газів, величина коефіцієнта уловлювання частинок зростає. Після накопичення пилу на осаджувальних електродах 4, 5, 6 він видаляється з них за допомогою струшуючих пристроїв (на Фіг. 1 не вказані). Пояснимо фактори, які сприяють уловлюванню частинок даним електрофільтром. Для цього розглянемо схеми компонування осаджувальних і коронуючих електродів у прямому каналі і каналі, що звужується (Фіг. 2). Згідно з [1] середнє значення напруженості Е в каналі електрофільтра може бути визначене за формулою   UU  U0  ; U0 - критичне h / 2  n2d /  значення напруги корони, U0  0,50dh / 2  n2d /  ; E0 - критичне значення напруженості електричного поля, яке розраховується за формулою Піка; А, В - коефіцієнти. При відомих значеннях напруженості поля Е можна розрахувати характеристики траєкторій руху частинок в каналах і визначити коефіцієнти їх уловлювання к. Наведемо результати 3 розрахунків уловлювання частинок золи розміром δ = 3 мкм і густиною ρ = 2000 кг/м осаджувальним електродом електрофільтра, робочий канал якого має змінну ширину, а на лінії симетрії каналу розташовані 11 коронуючих електродів змінного діаметра. Напруга на електродах U=60 кВ. Ширина h0 вхідного перерізу каналу прийнята рівною 0,32 м. Ширина вихідного перерізу hв = 0,3 м. Канал має довжину L=2,5 м. Швидкість газового потоку на вході в канал дорівнює 1,5 м/с. Температура газу Tg=393 К. Встановлено, що при обраних вихідних даних коефіцієнт уловлювання частинки має значення k=0,74. поточному перерізі; i0 - лінійна густина струму коропи; i0 50 55 i0h /  , де h - ширина каналу в 2 UA 87757 U 5 10 15 20 25 Для порівняння виконані також розрахунки величини k в прямому каналі шириною h0=0,32 м з традиційною схемою компонування осаджувальних і коронуючих електродів. У цьому випадку k=0,65, що значно менше попереднього значення коефіцієнта уловлювання. Згідно з [4] пробивна напруга, вище якої відбувається іскровий розряд, залежить від діаметра коронуючого електрода і ширини міжелектродного проміжку (відстані від коронуючого до осаджувального електрода). Чим тонший коронуючий електрод, тим коронний розряд стабільніший. При поступовому зменшенні ширини міжелектродного проміжку і відповідному поступовому зменшенні діаметра коронуючих електродів на всіх ділянках робочого каналу забезпечується незмінна ймовірність виникнення пробою. Таким чином, плавна форма торця корпусу, розміщення у ньому системи бокових і торцевих осаджувальних електродів, виконання робочих каналів звуженими у напрямку руху газу і розташування в них коронуючих електродів змінного діаметра дозволяє підвищити коефіцієнт уловлювання частинок і, відповідно, рівень очищення газів електрофільтром. Через відсутність ділянок, де електричний пробій відбувається при більш низькій напрузі, робоча напруга в електрофільтрі підтримується на більш високому рівні, що також забезпечує необхідний технічний результат - підвищений рівень очищення газу. Джерело інформації: 1. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами/ В.Н.Ужов. - М: Химия, 1967. - 344 с. 2. А. с. 27687 СССР, 12е 5. Устройство для электрического осаждения взвешенных в газах частиц / Труханова В.Ф. - № 88953; заявл. 28.05.1931; опубл. 30.09.1932. 3. А. с. 1037964 СССР, В03С 3/40, B01D 35/06. Электрофильтр / Пономарев П.Т., Мелиди Г.Е., Федоров В.Ф.[и др.] - № 3361243/22-26; заявл. 05.12.1981; опубл. 30.08.1983, Бюл. № 32. 4. Молчанов В.Н. Методы, аппараты и системы промышленной очистки газов / В.Н.Молчанов, Ю.А. Лисянский, А.В.Молчанов. - Чешская республика: Ekoltronik czech s.r.o., 2011. - 680 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Електрофільтр, що містить корпус з камерами грубого і тонкого очищення, системи коронуючих і осаджувальних електродів, який відрізняється тим, що торець корпусу електрофільтра виконаний у вигляді дуги кола, вздовж внутрішніх стінок корпусу розташована система бокових і торцевих осаджувальних електродів, камери грубого і тонкого очищення, що містяться в корпусі, відділені одна від одної центральним осаджувальним електродом, встановленим таким чином, що робочі канали для проходу газів, утворені ним і боковими осаджувальними електродами, звужені у напрямку руху газів, а на лініях симетрії каналів встановлені коронуючі електроди змінного діаметра, причому у ширших перерізах каналів встановлені електроди більшого, а у вужчих меншого діаметра. 3 UA 87757 U 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