Электрофильтр

Электрофильтр

Реферат

Электрофильтр предназначен для очистки вентиляционных выбросов и дымовых газов от частиц и капель дисперсной фазы и может найти применение в химической, машиностроительной, металлургической, горноперерабатывающей, тепло- и электроэнергетической отраслях промышленности, строительной индустрии и других отраслях хозяйственной деятельности, связанных с экологией воздушного бассейна.

Известна конструкция пластинчатого электрофильтра, состоящего из корпуса, вертикальных осадительных электродов, выполненных в виде пластин, между которыми установлены коронирующие электроды из проволоки. Каждый коронирующий электрод снабжен трубкой с крышкой, выполненных из диэлектрического материала. Для подачи запыленного газа установлен входной газоход. Для отвода очищенного газа установлен конический выходной газоход с расширением по направлению движения газа. Для ограничения высоты подъема трубок установлены ограничители высоты (патент РФ №2189866, Электрофильтр, ВОС 3/04, 2002 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность удаления уловленных частиц с пластин осадительных электродов и необходимость установки выходного конического газохода с расширением по направлению движения газа.

Известен электрофильтр для очистки газов, содержащий корпус с бункером, камеру чистого газа, газораспределительные решетки, блочные элементы, снабженные коронирующими и осадительными электродами и изолирующими элементами, при этом изолирующие элементы выполнены в виде цилиндров с вертикальными прорезами, а между изолирующими элементами и коронирующими электродами дополнительно установлены промежуточные вставки (авт.св. СССР №927276, В03 D 35/06,1982 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокие энергозатраты и сложность эксплуатации, связанные с трудностью регулирования токовых режимов при колебаниях расхода газа в каждой паре коронирующих и осадительных электродов и удаления уловленных частиц с поверхности осадительных электродов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является трубчатый электрофильтр, включающий собой камеру, в которой вертикально установлены осадительные электроды в виде круглых или шестигранных труб. В каждой трубе осадительного электрода осесимметрично установлен коронирующий электрод из проволоки. Сверху электроды прикреплены к раме, подвешенной на изоляторах, снизу связаны общей рамой для предотвращения колебаний. Равномерное распределение газа по трубам обеспечивается установкой газораспределительной решетки (Машины и аппараты химических производств. Изд-е 3-е, перер. и доп./Под редакцией И.И. Чернобыльского. - М.: Машиностроение, 1975, с.11-12).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся трудности очистки осадительных электродов от уловленных частиц, особенно мокрой пыли, а также большой расход электроэнергии, не зависящий от колебаний расхода очищаемого газа.

Техническим результатом предлагаемой конструкции электрофильтра является уменьшение расхода и электроэнергии при колебаниях расхода очищаемого газа за счет эффекта саморегулирования высоты коронного разряда между коронирующим и осадительным электродами.

Поставленный технический результат достигается тем, что в электрофильтре, состоящем из камеры, в которой вертикально установлены осадительные электроды в виде круглых труб и осесимметрично с трубами коронирующие электроды из проволоки, которые сверху прикреплены к раме, подвешенной на изоляторах, а снизу связаны общей рамой для предотвращения колебаний, при этом внутри каждой трубы установлены с возможностью свободного осевого перемещения трубки, выполненные из диэлектрического материала, боковая поверхность которых равномерно перфорирована, каждая трубка сверху закрыта крышкой с осевым отверстием, через которое с возможностью свободного осевого перемещения проходит коронирующий электрод из проволоки, а снизу на каждой трубке закреплены кольцевые ножи.

Установка внутри каждой трубы осадительных электродов с возможностью свободного перемещения трубка из диэлектрического материала позволяет регулировать высоту коронного разряда между осадительными и коронирующими электродами в зависимости от высоты поднятия трубки относительно трубы осадительного электрода при колебаниях расхода газа.

Равномерная перфорация боковой поверхности каждой трубки и установка крышки с осевым отверстием, через которое с возможностью свободного осевого перемещения проходит коронирующий электрод, позволяют обеспечить саморегулирование их подъема относительно труб осадительных электродов при колебаниях расхода очищаемого газа в этих трубах, так как с ростом расхода газа трубки под действием динамического напора на крышки поднимаются вверх до тех пор, пока возрастающая площадь сечения отверстий перфорации боковых стенок не обеспечит выход через них возросшего расхода очищаемого газа. С уменьшением расхода очищаемого газа его динамический напор на крышки уменьшается и под действием силы тяжести трубки опускаются вниз, уменьшая число и площадь сечения отверстий перфораций в боковых стенках каждой трубки до тех пор, пока сила динамического воздействия этого уменьшенного расхода очищаемого газа на крышки не уравновесится с силой тяжести трубок.

Саморегулирование высоты подъема трубок в зависимости от расхода очищаемого газа, поступающего в каждую трубу осадительного электрода, позволяет создавать коронный разряд только на высоте каждой трубы осадительного электрода, свободной от трубки, выполненной из диэлектрического материала. Соответственно, пропорционально расходу очищаемого газа изменяется ток коронного разряда в отличие от конструкции электрофильтра, выбранного за прототип, где коронный разряд создается по всей высоте труб и не зависит от колебаний расхода очищаемого газа.

Таким образом, саморегулирование высоты и тока коронного разряда в зависимости от расхода очищаемого газа в каждой трубе осадительного электрода приводит к уменьшению расхода электроэнергии.

Закрепление на каждой трубке снизу кольцевых ножей позволяет при прекращении подачи очищаемого газа и опускании трубок под действием силы тяжести вниз срезать этими кольцевыми ножами уловленные частицы дисперсной фазы со стенок трубок и удалять их из камеры электрофильтра.

Схема электрофильтра предлагаемой конструкции представлена на чертеже.

Электрофильтр состоит из камеры 1, в которой вертикально установлены осадительные электроды в виде круглых труб 2. В каждой трубе 2 осадительного электрода осесимметрично установлен коронирующий электрод 3 из проволоки. Сверху коронирующие электроды 3 прикреплены к раме 4, подвешенной на изоляторах 5, снизу связаны общей рамой 6 для предотвращения горизонтальных колебаний и натяжения проволок коронирующих электродов 3. Камера 1 сверху закрыта обечайкой 7 с высотой, равной высоте труб 2, а снизу коническим днищем 8 с патрубком 9 для удаления уловленной пыли или капель дисперсной фазы. Крышка 7 и днище 8 установлены относительно камеры 1 на диэлектрических прокладках 10 во избежание токоутечек и безопасности работы электрофильтра. На днище 7 установлен патрубок 11 для подвода очищаемого газа, а на обечайке 7 - патрубок 12 для отвода очищенного газа. Камера 1 вместе с осадительными электродами 2 подключена к положительному полюсу высоковольтного источника постоянного тока, а коронирующие электроды 3 - к отрицательному полюсу высоковольтного источника постоянного тока. Для предотвращения токоутечек и безопасности работы электрофильтра рама 6 установлена внутри днища 8 на изоляторах 18. Внутри каждой трубы 2 осадительного электрода установлены с возможностью свободного скольжения трубки 13 длиной, равной длине труб 2. Трубки 13 выполнены из диэлектрического материала, например полиэтилена или другого полимера, равномерно перфорированы по всей боковой поверхности отверстиями 14 и закрыты сверху крышками 15 с осесимметричными отверстиями 16, сквозь которые свободно проходят проволоки коронирующих электродов 3. В нижней части каждой трубки 13 на торцах прикреплены кольцевые ножи 17 для срезания частиц дисперсной фазы с боковых стенок труб осадительных электродов 2.

Электрофильтр работает следующим образом. От высоковольтного источника постоянного тока подают на стенки труб осадительных электродов 2 и проволоки коронирующих электродов 3 напряжение. Однако коронного разряда на коронирующих электродах 3 не происходит, так как под действием силы тяжести трубки 13 из диэлектрического материала находятся в нижнем положении и не пропускают электрический ток от коронирующих электродов 3 к осадительным электродам 2. При подаче запыленного газа в патрубок 11 под действием его напора трубки 13 поднимаются вверх, скользя вдоль стенок труб осадительных электродов 2. Каждому локальному расходу очищаемого газа в трубках 13 соответствует определенная высота их подъема относительно труб осадительных электродов 2, так как с увеличением подъема трубок 13 увеличивается площадь сечения отверстий 14 в боковых стенках этих трубок. Этот подъем тем выше, чем больше поток запыленного газа, поступающего в каждую трубу осадительных электродов 2. В свободных от трубок 13 зонах каждого осадительного электрода 2 возникает коронный разряд на коронирующих электродах 3, под действием которого идет эмиссия электронов и ионов очищаемого газа. Под действием электрического поля электроны и ионы двигаются поперек очищаемого газа в трубах осадительных электродов 2, сталкиваются с частицами и каплями дисперсной фазы и заставляют их оседать на боковых стенках труб осадительных электродов 2. Очищенный газ поднимается вверх по трубкам 13 и выходит из них по отверстиям 14 в обечайку 7 и из нее по патрубку 12 наружу.

Периодически для удаления частиц дисперсной фазы со стенок труб осадительных электродов 2 подачу запыленного газа по патрубку 11 прекращают. Трубки 13 под действием силы тяжести опускаются вниз, срезая кольцевыми ножами 17 налипшие на стенки труб осадительных электродов 2 частицы уловленной пыли, которые падают в коническое днище 8 и удаляются через патрубок 9. Затем режим электрофильтрования повторяют.

Таким образом, предлагаемая конструкция электрофильтра за счет возможности саморегулирования токов коронного разряда в каждой трубе 2 осадительных электродов снижает расход электроэнергии при колебаниях расхода очищаемого газа. Этот же эффект достигается при неравномерности локальных расходов очищаемого газа в каждой трубе 2, что позволяет отказаться от установки газораспределительной решетки на входе в эти трубы. Кроме того, предлагаемая конструкция обеспечивает простое удаление уловленных частиц дисперсной фазы со стенок труб осадительных электродов без установки и применения специальных механизмов встряхивания, вибрации или колебаний.

Электрофильтр, состоящий из камеры, в которой вертикально установлены осадительные электроды в виде круглых труб и осесимметрично с трубами коронирующие электроды из проволоки, которые сверху прикреплены к раме, подвешенной на изоляторах, а снизу связаны общей рамой для предотвращения колебаний, отличающийся тем, что внутри каждой трубы установлены с возможностью свободного осевого перемещения трубки, выполненные из диэлектрического материала, боковая поверхность которых равномерно перфорирована, при этом каждая трубка сверху закрыта крышкой с осевым отверстием, через которое с возможностью свободного осевого перемещения проходит коронирующий электрод из проволоки, а снизу на каждой трубке закреплены кольцевые ножи.