ЭЛЕКТРОФИЛЬТР ДВУХЗОННЫЙ
TWO-GAP ELECTRIC FILTER

Изобретение относится к оборудованию по охране окружающей воздушной среды от пыли, сажи, дыма и вредных веществ на промышленных предприятиях металлургической, машиностроительной, судостроительной, строительной, химической, нефтехимической, горнодобывающей, пищевой промышленности, оборонного комплекса, а также на электростанциях ТЭК, котельных коммунальной сети, а также для очистки воздуха от пыли в жилых и нежилых помещениях и в административно-бытовых зданиях.
Известен электрофильтр, содержащий корпус с диффузором и конфузором, осадительные электроды, коронирующие электроды, механизм встряхивания, электропитание, бункер (RU 81103 U1, B03C 3/76, заявл. 10.10.2008, опубл. 10.03.2009). Недостатком такого электрофильтра является повышенная величина напряжения в ионизаторе, которая приводит к увеличению установочной мощности и потребления электрической энергии в электрофильтре, а также недостаточная степень очистки воздуха или газа от частиц пыли или сажи.
Известен электрофильтр, содержащий корпус с диффузором и конфузором, осадительные электроды, коронирующие электроды, механизм встряхивания, электропитание и бункер (RU 84743 U1, B03C 3/76, заявл. 30.03.2009, опубл. 20.07.2009). Недостатком такого электрофильтра является повышенная величина напряжения в ионизаторе, которая приводит к увеличению потребления электрической энергии в электрофильтре, а также недостаточная степень очистки воздуха или газа от частиц пыли или сажи.
Наиболее близким к заявляемому устройству является электрофильтр, содержащий заключенные в корпус ионизатор, осадитель, состоящий из установленных параллельно воздушному потоку коронирующих и некоронирующих электродов, источник высокого напряжения (RU 2192927 В03С 3/00, заявл. 21.09.2000, опубл. 20.11.2002). Недостатком такого электрофильтра является недостаточная степень очистки воздуха или газа от частиц пыли или сажи. Это связано с ограничением зарядки частиц в ионизаторе, так как для этого необходимо увеличение потенциала на коронирующем электроде, что должно сопровождаться увеличением расстояния между электродами, сдерживаемое габаритами корпуса электрофильтра. Кроме того, увеличение указанного расстояния приводит к увеличению длины пробега заряженной частицы до осадительной поверхности, что приводит к снижению зарядки частиц.
Технической задачей заявляемого решения является повышение степени очистки воздуха или газа от частиц пыли и сажи.
Поставленная задача решается тем, что электрофильтр двухзонный, содержащий заключенные в корпус ионизатор, осадитель, состоящий из установленных параллельно воздушному потоку коронирующих и некоронирующих электродов, источник высокого напряжения, характеризуется тем, что он снабжен устройством для образования гидратированных ионов, содержащим закрепленную в нижней части корпуса емкость с водой и расположенными в ней кольцевым короткозамкнутым анодом и замкнутым в кварцевую трубку цилиндрическим катодом, при этом цилиндрический катод установлен таким образом, что его вертикальная ось перпендикулярна направлению воздушного потока, торец катода, размещенный в воде, токопроводом соединен через электронный ключ и таймер с отрицательно заряженной пластиной конденсаторной батареи, а другой торец катода выступает над уровнем воды на расстоянии от 3…5 мм, причем короткозамкнутый анод соединен токопроводом с положительно заряженной пластиной конденсаторной батареи.
Электрофильтр двухзонный дополнительно содержит закрепленные на корпусе фотодатчик положения верхней торцевой части катода и механизм перемещения вертикального положения катода, соединенные токопроводом.
В принципе, известно устройство для получения плазменных струй и автономных плазмоидов (гидратированных ионов), (А.И.Егоров, С.И.Степанов. Свойства короткоживущих шаровых молний, полученных в лаборатории. Журнал технической физики, 2008, том 78, вып.6, С.-Петербург, Наука, с.15-19), в котором для получения положительно и отрицательно заряженных гидратированных ионов замыкается разрядник электрической цепи и постоянный ток протекает от отрицательного полюса конденсаторной батареи по токопроводу к аноду и через ионизированный воздух к заземленной поверхности воды, находящейся в емкости. Верхняя торцевая часть катода расположена над уровнем воды в емкости на расстоянии от трех до пяти миллиметров. При смачивании угольного катода каплей воды и быстром замыкании-размыкании разрядника электрической цепи из катода вылетает плазменная струя, от которой отрывается плазмоид, имеющий ядро из положительно и отрицательно заряженных гидратированных ионов и отрицательно заряженную оболочку. Через 1-2 с оболочка исчезает и положительно и отрицательно заряженные гидратированные ионы поступают в окружающий воздух. Однако использование данного устройства для ионизации частиц воздуха или газа не известно.
В предлагаемом электрофильтре гидратированные ионы получают в устройстве для образования гидратированных ионов. Последние, соударяясь с нейтральными частицами пыли или сажи, находящимися в воздушном потоке, сообщают им заряд, то есть ионизируют их.
Исследования показали, что при использовании заявляемого электрофильтра для очистки воздуха улавливаются частицы пыли и сажи размерами менее 0,5 мкм.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где дан общий вид электрофильтра.
Электрофильтр состоит из корпуса 1, содержащего заключенные в корпус ионизатор 2, осадитель 3, включающий установленные параллельно воздушному потоку коронирующие 4 и некоронирующие 5 электроды, источник высокого напряжения 6, устройство для образования гидратированных ионов 7, содержащее емкость 8 с водой и с расположенными в ней кольцевым короткозамкнутым анодом 9 и замкнутым в кварцевую трубку 10 цилиндрическим катодом 11. Торец катода, размещенный в воде, токопроводом 12 соединен через электронный ключ 13 и таймер 14 с отрицательно заряженной пластиной конденсаторной батареи 15. Верхний торец катода выступает над уровнем воды на расстоянии 3…5 мм. Короткозамкнутый анод 9 соединен токопроводом с положительно заряженной пластиной конденсаторной батареи. Электрофильтр дополнительно содержит фотодатчик 16 положения верхней торцевой части катода, соединенный токопроводом с расположенным вне емкости механизмом 17 перемещения вертикального положения катода.
Электрофильтр работает следующим образом.
Очищаемый воздушный поток или газ, содержащий частицы пыли или сажи, по горизонтали направляется на вход корпуса 1 и поступает в ионизатор 2, в который из устройства 7 перпендикулярно потоку диспергируются гидратированные ионы, при соударении которых с нейтральными частицами пыли или сажи происходит ионизация последних. При включении таймера 14 происходит срабатывание электронного ключа 13 и замыкание электрической цепи, состоящей из отрицательно заряженной пластины конденсаторной батареи 15, токопровода 12, цилиндрического катода 11, замкнутого в кварцевую трубку 10, паров воды над катодом, воды в емкости 8, короткозамкнутого анода 9, соединенного токопроводом с положительно заряженной пластиной конденсаторной батареи.
При смачивании каплей воды верхней торцевой части цилиндрического катода 11 из нее вылетает плазменная струя на высоту 15-20 мм. Через 0,1 секунды электрический разряд прекращается, образуется плазмоид, который поднимается вверх перпендикулярно потоку очищаемого потока воздуха или газа. Через 1-2 с оболочка плазмоида исчезает и положительно и отрицательно заряженные гидратированные ионы поступают в воздушный поток. При соударении с нейтральными частицами пыли или сажи положительно и отрицательно заряженные гидратированные ионы сообщают им заряд, то есть ионизируют их.
Далее, воздушный поток, содержащий ионизированные частицы пыли или сажи, поступает в пространство между коронирующими 4 и некоронирующими 5 электродами осадителя 3.
При этом между коронирующими электродами, подключенными к выводу высоковольтного источника 6, и некоронирующими электродами, соединенными с заземленным выводом источника высокого напряжения, создается электрическое поле. Под действием кулоновских сил электрического поля ионизированные частицы пыли или сажи осаждаются на некоронирующих электродах и выводятся из очищаемого потока воздуха или газа.
Изменение положения верхней торцевой части катода над уровнем воды регистрируется с помощью фотодатчика 16, сигнал которого поступает на механизм регулирования положения катода 17, выполненного в виде реечной передачи. Если верхняя торцевая часть цилиндрического катода опускается ниже уровня воды в емкости, то включается привод реечной передачи (не показан) и верхняя торцевая часть катода поднимается вверх. Наоборот, если верхняя торцевая часть катода поднимается выше уровня воды на высоту более пяти миллиметров, то включается привод реечной передачи (не показан) и верхняя торцевая часть катода опускается вниз.
Эксплуатация электрофильтра в промышленных условиях позволяет снизить потребление электрической энергии за счет снижения установочной мощности источника высокого напряжения.
Работа электрофильтра предлагаемой конструкции была опробована в производственных условиях. При работе электрофильтра, установленного на сварочном участке цеха по производству сварке металлических труб, степень очистки воздуха от частиц сажи составила 99,5%.