ЭЛЕМЕНТ ОСАДИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА

Предложенный элемент осадительного электрода электрофильтра относится к области сухой электрической очистки газов от пыли и может быть использован в энергетике, черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов и др.
Известен элемент осадительного электрода, который выполнен в виде сложной ломаной поверхности, в средней части которого расположена гофрированная часть с различной высотой расположенная осесимметрично относительно центра тяжести профиля. (Полезная модель RU 134081. Опубликовано 10.11.2013 Бюл. №31).
Недостатком известного S-образного элемента осадительного электрода является то, что сложная ломанная поверхность элемента обеспечивает величину напряженности электрического поля вблизи только до 3,6 кВ/см (Левитов В.И. Дымовые электрофильтры. М. Энергия. 1980 г. ), а как известно, скорость дрейфа частиц пыли к осадительной поверхности зависит от напряженности электрического поля. Также существует повышенный унос уловленной пыли с плоской поверхности элемента при регенерации элемента от уловленной пыли. Кроме этого, из-за наличия острых кромок сгибов гофры и сгибов концевых участков, в этих местах возникают электрические пробои межэлектродного промежутка.
В основу заявляемой полезной модели поставлена задача разработать новый элемент осадительного электрода, конструкция которого обеспечит резкое повышение напряженности электрического поля вблизи осадительной поверхности. Известно, что скорость дрейфа заряженных частиц пыли к осадительной поверхности зависит от напряженности электрического поля. Скорость дрейфа пропорциональна произведению величины напряженности электрического поля в средней части межэлектродного промежутка на величину напряженности электрического поля вблизи осадительной поверхности. При повышении напряженности электрического поля вблизи осадительной поверхности скорость дрейфа повышается. Увеличение скорости дрейфа частиц пыли по закону Дейча влечет за собой резкое повышение степени пылеулавливания электрофильтра. Кроме этого, решается задача уменьшить вторичный унос уловленной пыли при регенерации электродов, так как этот эффект сильно влияет на степень пылеулавливания.
Поставленные задачи решены тем, что поверхность элемента осадительного электрода выполнена в виде цилиндроида, которая создана путем перемещения вертикальной прямой образующей по двум горизонтальным параллельным кривым направляющим, каждая из которых состоит из поочередных полукругов и прямых линий, объединенных сегментами. При этом, для придания жесткости конструкции толщина материала изготовления равна от 0,5 до 2,5 мм (см. Фиг 1). Применение такой осадительной поверхности в виде цилиндроида, в отличие от сложной ломанной поверхности аналога, обеспечивает точные геометрические размеры по всей длине и ширине предложенного элемента осадительного электрода, что сказывается на сохранение межэлектродного промежутка и повышению рабочего напряжения коронирующих электродов электрофильтра. Материал изготовления элемента может быть любой электропроводный толщиной от 0,5 до 2,5 мм в зависимости от механической прочности и стойкости к динамическим нагрузкам при регенерации от уловленной пыли.
Применение направляющих в виде полукругов имеет большое значение для повышения напряженности электрического поля вблизи осадительной поверхности. Проведенные расчеты (см. Приложение) показывают, что на поверхности полукругов напряженность поля возрастает в 3 и более раз и достигает величины до 10 кВ/см и более в зависимости от радиуса кривизны. Это объясняется тем, что любая неровная поверхность концентрирует силовые линии электрического поля, и чем меньше радиус кривизны, тем концентрация силовых линий больше, значит и напряженность электрического поля выше. Например, вблизи коронирующего электрода, у которого кривизна острия игл возможна до 0,1 мм, напряженность поля возрастает до коронного разряда. Вблизи осадительного «S» образного электрода в местах сгиба радиус кривизны равен порядка нескольких миллиметров, что вызывает пробой межэлектродного промежутка. В предлагаемом элементе осадительного электрода радиус кривизны полукругов составляет величину в оптимальном промежутке от 8 до 32 мм. В этом промежутке размеров образование пробоя исключено, а напряженность электрического поля наивысшая.
Зоны между полукругами, так называемые «мертвы зоны», служат для сбора уловленной пыли и отправки пыли в бункер электрофильтра. В «мертвых зонах» отсутствует движение пылегазового потока вдоль осадительного электрода. При встряхивании агломераты уловленной пыли под силой своей тяжести спускаются вниз в бункер электрофильтра. Если часть пыли вновь попадает в газовый поток, то в следующей зоне осаждения вновь улавливается и отряхивается в бункер. Такие зоны расположены по всей длине поля электрофильтра поочередно, этим достигается резкое снижение вторичного уноса.
В предлагаемом элементе осадительного электрода ширина элемента устанавливается от 0,5 до 1,0 метра в зависимости от возможности его изготовления на прокатном стане или на прессе. Допустимая высота ограничивается 24 метров. Увеличение дальнейшей высоты связано с увеличением габаритов самого электрофильтра, условий монтажа и условий эксплуатации.
В предлагаемом элементе осадительного электрода отсутствуют стыковочные боковые части. Чтобы объединить каждые отдельные элементы в плоскость осадительного электрода применяется метод накладывания боковых участков друг на друга. Чтобы их скрепить, пластины подвеса устанавливают в месте стыка и крепят к балкам подвеса по всей длине поля электрофильтра. Этим обеспечивается жесткость подвеса и оптимальные условия регенерации от уловленной пыли посредством вертикального ударного воздействия механизмов встряхивания сверху вниз.
Сущность полезной модели объясняется с использованием чертежей. На них схематично изображено:
Фиг. 1 Элемент осадительного электрода в виде цилиндроида, полученного путем перемещения прямой вертикальной образующей по двум параллельным горизонтальным кривым направляющим.
Фиг. 2 Сечений элемента осадительного электрода электрофильтра.
Фиг. 3 Распределение электрического поля вблизи осадительной поверхности элемента.
На фиг. 1 изображен элемент осадительного электрода в виде цилиндроида. Вертикальная прямая образующая «1» параллельна плоскости осадительного электрода. Горизонтальные кривые направляющие «2» состоят из поочередных полукругов и прямых линий. Прямая образующая «1» перемещается по двум кривым направляющих «2» и создает плоскость элемента осадительного электрода в виде цилиндроида.
На фиг. 2 изображено сечение элемента осадительного электрода, а именно: полукруги «1», зеркально отраженные полукруги «2» с радиусами кривизны R величиной от 8 до 32 мм, прямые «3», объединенные стыковочными сегментами «4» с радиусами кривизны не менее 8 мм. Заявляемые геометрические параметры элемента осадительного электрода являются оптимальными для данного конструктивного решения в соответствии с проведенными расчетами (см. Приложение).
На фиг. 3 приведены результаты расчета распределения напряженности электрического поля и распределение силовых линий вблизи элемента осадительного электрода. Заряженные частицы пыли движутся к осадительной поверхности элемента осадительного электрода со скоростью дрейфа под действием кулоновской силы по силовым линиям электрического. Скорость дрейфа частиц пыли пропорциональна величине напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке умноженной на величину напряженности электрического поля вблизи осадительной поверхности (Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М., »Энергия», 1974 г). Попадая в зону повышенной напряженности вблизи осадительной поверхности, частицы пыли приобретают большую скорость дрейфа и более интенсивно осаждаются на осадительной поверхности. Напряженность вблизи полуокружностей составляет величиной до 10 кВ/см (фиг. 3). Значит, предлагаемый осадительный элемент повышает значение напряженности в зоне осаждения пыли по сравнению с аналогом в три и более раз, скорость дрейфа частиц пыли увеличивается более чем в 9 раз, резко повышается эффективность пылеулавливания электрофильтра.
На фиг. 3 для наглядности приведена картина влияния острых углов на поверхности элемента осадительного электрода. В местах сгиба поверхности полукругов и прямых видны локальные точки повышения напряженности, значит, в этих точках будет происходить пробой межэлектродного промежутка, который повлечет за собой снижение эффективности пылеулавливания. Чтобы избежать этого явления, все сгибы должны иметь радиус сегментов не менее 8 мм, как показано на фиг. 2 «4». Карманы «мертвых зон» 2 и 3 собирают уловленную пыль. В этих зонах существует электрическое поле величиной до 3,6 кВ/см вблизи прямых линий, которое также улавливают заряженные частицы пыли. В этих зонах отсутствует продольной движение газового потока. При регенерации оторвавшиеся агломераты уловленной пыли падают в этих «мертвых зонах» в бункер электрофильтра минуя газовый поток. Этим резко снижается вторичный унос пыли.
Использование предложенной конструкции элемента осадительного электрода позволяет повысить степень очистки газа от пыли в электрофильтре благодаря повышению величины напряженности электрического поля вблизи осадительной поверхности. Расчеты показали, что напряженность электрического поля повышается выше 10 кв/см при стандартном значении в межэлектродном промежутке 3,6 кВ/см. Вид поверхности элемента осадительного электрода в виде цилиндроида обеспечивает прочность и жесткость конструкции. Уменьшается вторичный унос пыли при регенерации осадительного электрода.
Размещение полукругов в противоположном направлении относительно прямых участков способствует повышению жесткости конструкции, а равный размер этих прямолинейных участков обеспечивает симметрию элемента осадительного электрода по всей длине вертикальной прямой образующей. Высота элемента осадительного электрода более 24 метров практически не осуществима. Больший размер приводит к резкому повышению эксплуатационных затрат, создает трудности при монтаже электродной системы электрофильтра. Граничные условия по толщине элемента осадительного электрода выбраны из условий материала их изготовления: чем больше величина Гука на растяжение, тем тоньше элемент осадительного электрода. Оптимальное значение вычисляется известными методами на стадии проектирования электрофильтра.
Предложенные элементы собираются в плоскости осадительных электродов методом накладки элементов друг на друга по всей длине поля электрофильтра, причем, пластины крепления к балкам подвеса устанавливают известными способами в местах накладки. Этим достигается наилучшие условия передачи импульса встряхивающего механизма при регенерации осадительного электрода.
За счет предложенного элемента осадительного электрода создана совершенная инновационная технология пылеулавливания.