ЭЛЕКТРОФИЛЬТР

Изобретение относится к области электрической очистки газов в различных отраслях промышленности и может быть использовано на тепловых электростанциях, химической промышленности, промышленности строительных материалов, черной и цветной металлургии, где требуется высокоэффективная очистка газов от пыли.
Известен электрофильтр (патент РФ №2330727, МПК В03С 3/41, опубликовано 10.08.2008), который имеет корпус, коронирующие электроды, расположенные группами параллельно осадительным электродам, асимметрично друг относительно друга с одинаковым шагом между группами, равным не менее длины группы. Группы коронирующих электродов смещены относительно оси газового прохода на величину до 0,25 его ширины. Недостатком использования данного электрофильтра является увеличение тока коронного разряда и, как следствие, увеличение затрат на обеспечение электроэнергией.
Известен электрофильтр типа ЭГА [Газоочистное оборудование. Каталог. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М.: - 1988, с.4-7], включающий корпус, осадительные и коронирующие электроды. Осадительные электроды представляют собой плоскости, имеющие гофры для придания жесткости. Коронирующие ленточно-кольчатые элементы выполнены из стальных лент с закругленными краями и иглами, выштампованными с противоположных сторон ленты. Электрическое поле в таком электрофильтре имеет относительно низкие параметры. Недостатком является относительно низкая степень очистки газов, повышенные габариты, малая площадь поверхности осаждения.
Известен трубчатый электрофильтр для очистки потока газа (а.с. СССР №617078, МПК В03С 3/06, опубликовано 1976 г.), включающий корпус с подводящими и отводящими газоходами, подвешенными к балкам, закрепленными на корпусе, осадительные электроды, состоящие из профилированных пластин, смещенных относительно смежных пластин на половину профиля, и коронирующие электроды, подвешенные внутри трубчатых каналов, причем каждый профиль пластины выполнен из двух отдельных элементов, подвешенных к балке самостоятельно. Недостатком является недостаточная эффективность очистки запыленного воздуха в потоке, малая площадь поверхности осаждения.
Известны электрофильтры ПГ-8 и С-7,2 и др., состоящие из трубчатых осадительных электродов и коронирующих элементов, выполненных из металлической проволоки диаметром 3 мм [Газоочистное оборудование. Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М.: - 1988. - с.16-17]. Недостатком является малая площадь поверхности осаждения и недостаточная эффективность очистки.
Известен электрофильтр [Юдашкин М.Я. Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии. - М.: Металлургия. - 1984. - с.197-235], ближайший по технической сущности к заявляемому и принятый за прототип, содержащий корпус с диффузором и конфузором соответственно на входе и выходе, расположенные в корпусе пластинчатые осадительные и коронирующие электроды с системой подвеса, газораспределительные элементы, установленные в диффузоре и конфузоре, механизм встряхивания, источник электропитания и бункер. Недостатком прототипа является малая поверхность осадительных электродов и недостаточная эффективность очистки.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в том, что увеличивается площадь осадительных электродов электрофильтра за счет микродеформации поверхности в форме треугольника, пирамиды, прямоугольника, параллепипеда, трапеции, усеченной пирамиды, полусферы и повышается эффективность очистки отходящих газов от взвешенных частиц.
Технический результат достигается тем, что в электрофильтре содержащем корпус с диффузором и конфузором соответственно на входе и выходе, расположенные в корпусе осадительные и коронирующие электроды с системой подвеса, газораспределительные элементы, установленные в диффузоре и конфузоре, механизм встряхивания, источник электропитания и бункер, новым является то, что осадительные электроды имеют микродеформированную поверхность в форме треугольника, пирамиды, прямоугольника, параллепипеда, трапеции, усеченной пирамиды, полусферы. Электрофильтр имеет микродеформированную поверхность в форме треугольника и приращение площади поверхности равно:
где α - угол при основании треугольника и равен 10-80 град.;
γ - угол при вершине треугольника.
Электрофильтр имеет микродеформированную поверхность в форме пирамиды и приращение площади поверхности равно:
где α - угол при основании грани пирамиды вдоль оси ОХ и равен 10-80 град.;
β - угол при основании грани пирамиды вдоль оси OY и равен 10-80 град.;
γ - угол при вершине грани пирамиды вдоль оси ОХ, град.;
φ - угол при вершине грани пирамиды вдоль оси OY, град.
Электрофильтр имеет микродеформированную поверхность в форме прямоугольника и приращение площади поверхности равно:
где а - высота прямоугольника, мм;
d - расстояние между прямоугольниками и равно 0,2-1,0 мм;
с - ширина прямоугольника и равна 0,2-1,0 мм.
Электрофильтр имеет микродеформированную поверхность в форме параллепипеда и приращение площади поверхности равно:
где а - высота прямоугольника, мм;
d - расстояние между прямоугольниками вдоль оси ОХ и равно 0,2-1,0 мм;
g - расстояние между прямоугольниками вдоль оси OY и равно 0,2- ,0 мм;
с - ширина прямоугольника вдоль оси ОХ и равна 0,2-1,0 мм;
f - ширина прямоугольника вдоль оси OY и равна 0,2-1,0 мм.
Электрофильтр имеет микродеформированную поверхность в форме трапеции и приращение площади поверхности равно:
где α - угол при основании трапеции и равен 10-80 град.;
с - верхнее основание трапеции и равно 0,2-1,0 мм;
δ - высота трапеции, мм.
Электрофильтр имеет микродеформированную поверхность в форме усеченной пирамиды и приращение площади поверхности равно:
где α - угол при основании трапеции вдоль оси ОХ и равен 10-80 град.;
β - угол при основании трапеции вдоль оси OY и равен 10-80 град.;
с - верхнее основание трапеции вдоль оси ОХ и равно 0,2-1,0 мм;
f - нижнее основание трапеции вдоль оси OY, мм;
δ - высота трапеции, мм.
Электрофильтр имеет микродеформированную поверхность в форме полусферы и приращение площади поверхности равно:
сф
2
где S - площадь полусферы, мм;
2
S - площадь основания полусферы, мм.
На фигуре 1 представлена схема электрофильтра.
На фигуре 2 представлена микродеформированная поверхность в форме треугольника: а) вид треугольника; б) профиль в форме треугольника.
На фигуре 3 представлена микродеформированная поверхность в форме пирамиды: а) вид пирамиды; б) профиль в форме пирамиды.
На фигуре 4 представлена микродеформированная поверхность в форме прямоугольника: а) вид прямоугольника; б) профиль в форме прямоугольника.
На фигуре 5 представлена микродеформированная поверхность в форме параллепипеда: а) вид параллепипеда; б) профиль в форме параллепипеда.
На фигуре 6 представлена микродеформированная поверхность в форме трапеции: а) вид трапеции; б) профиль в форме трапеции.
На фигуре 7 представлена микродеформированная поверхность в форме усеченной пирамиды: а) вид усеченной пирамиды; б) профиль в виде усеченной пирамиды.
На фигуре 8 представлена микродеформированная поверхность в форме полусферы: а) вид полусферы; б) профиль в форме полусферы.
На фигуре 9 представлено приращение площади при микродеформации поверхности: а) в форме треугольника; б) в форме пирамиды.
На фигуре 10 представлено приращение площади при микродеформации поверхности: а) в форме прямоугольника; б) в форме параллепипеда.
На фигуре 11 представлено приращение площади при микродеформации поверхности: а) в форме трапеции; б) в форме усеченной пирамиды.
Электрофильтр содержит корпус 1 с диффузором 2 и конфузором 3 соответственно на его входе и выходе, расположенные в корпусе осадительные 5 и коронирующие 6 электроды с системой подвеса 7, газораспределительные элементы 10, установленные в диффузоре и конфузоре, механизм встряхивания 8, источник электропитания 9 и бункер 4.
Электрофильтр состоит из стального корпуса 1 (фигура 1), в котором размещается механическое оборудование - активная часть электрофильтра. Коронирующие электроды 6 подключены к высоковольтному источнику питания постоянного тока 9. Осадительные электроды 5 заземлены. На поверхность осадительных электродов наносятся микродеформации в форме треугольника, пирамиды, прямоугольника, параллепипеда, трапеции, усеченной пирамиды, полусферы.
Микродеформация - это деформация поверхности в размерах от 0,001 до 1 мм.
Предлагаемые варианты микродеформированных поверхностей имеют форму в виде определенных геометрических фигур (треугольник, пирамида, прямоугольник, параллепипед, трапеция, усеченная пирамида, полусфера), следовательно, площади предлагаемых поверхностей можно рассчитать.
Приращение площади микродеформированной поверхности осадительного электрода в форме треугольника (фигура 2) равно:
где α - угол при основании треугольника и равен 10-80 град.;
γ - угол при вершине треугольника.
Например, при микродеформации поверхности в форме треугольника с углами α=γ=60 град. приращение площади равно:
Из полученных результатов видно, что за счет применения микродеформации в форме треугольника приращение площади поверхности составляет 99%.
Приращение площади микродеформированной поверхности осадительного электрода в форме пирамиды (фигура 3) равно:
где α - угол при основании грани пирамиды вдоль оси ОХ и равен 10-80 град.;
β - угол при основании грани пирамиды вдоль оси OY и равен 10-80 град.;
γ - угол при вершине грани пирамиды вдоль оси ОХ, град.;
φ - угол при вершине грани пирамиды вдоль оси OY, град.
Например, при микродеформации поверхности в форме пирамиды с углами α=β=γ=φ=60 град приращение площади равно:
Из полученных результатов видно, что за счет применения микродеформации поверхности в форме пирамиды приращение площади составляет 99%.
Приращение площади микродеформированной поверхности осадительного электрода в форме прямоугольника (фигура 4) равно:
где а - высота прямоугольника, мм;
d - расстояние между прямоугольниками и равно 0,2-1,0 мм;
с - ширина прямоугольника и равна 0,2-1,0 мм.
Причем, высота микродеформации должна быть в 5 раз больше расстояния между прямоугольниками и шириной прямоугольника.
Например, при микродеформации поверхности в форме прямоугольника при а=1 мм, с=d=0,2 мм приращение площади равно:
Из полученных результатов видно, что за счет применения микродеформации в форме прямоугольника приращение площади поверхности равно 500%.
Приращение площади микродеформированной поверхности осадительного электрода в форме параллепипеда (фигура 5) равно:
где а - высота прямоугольника, мм;
d - расстояние между прямоугольниками вдоль оси ОХ и равно 0,2-1,0 мм;
g - расстояние между прямоугольниками вдоль оси OY и равно 0,2-1,0 мм;
с - ширина прямоугольника вдоль оси ОХ и равна 0,2-1,0 мм;
f - ширина прямоугольника вдоль оси OY и равна 0,2-1,0 мм.
Причем высота микродеформации должна быть в 5 раз больше расстояния между параллепипедами и шириной параллепипеда.
Например, при микродеформации поверхности в форме параллепипеда при а=1 мм, c=d=g=f=0,2 мм приращение площади равно:
Из полученных результатов видно, что при применении микродеформации в форме параллепипеда приращение площади поверхности составляет 500%.
Приращение площади микродеформированной поверхности осадительного электрода в форме трапеции (фигура 6) равно:
где α - угол при основании трапеции и равен 10-80 град.;
с - верхнее основание трапеции и равно 0,2-1,0 мм;
δ - высота трапеции, мм.
Например, при микродеформации поверхности в форме трапеции с углом α=60 град, с=0,2 мм, δ=1 приращение площади равно:
Из полученных результатов видно, что за счет применения микродеформации в форме трапеции приращение площади поверхности равно 75%.
Приращение площади микродеформированной поверхности осадительного электрода в форме усеченной пирамиды (фигура 7) равно:
где α - угол при основании трапеции вдоль оси ОХ и равен 10-80 град.;
β - угол при основании трапеции вдоль оси OY и равен 10-80 град.;
с - верхнее основание трапеции вдоль оси ОХ и равно 0,2-1,0 мм;
f - нижнее основание трапеции вдоль оси OY, мм;
δ - высота трапеции, мм.
Например, при микродеформации поверхности в форме усеченной пирамиды с углами α=β=80 град и параметрами с=f=0,2 мм, δ=1 мм приращение площади поверхности равно:
Из полученных результатов видно, что при применении микродеформации в форме усеченной пирамиды приращение площади поверхности составляет 75%.
Приращение площади микродеформированной поверхности осадительного электрода в форме полусфер (фигура 9) равно:
сф
2
где S - площадь полусферы, мм;
2
S - площадь основания полусферы, мм.
Причем приращение площади поверхности не зависит от диаметра полусферы и для любого его размера равно:
где d - диаметр одной сферы профиля и длина полусферического паза на микрозигованной поверхности.
Из полученного результата видно, что при микродеформации поверхности полусферами приращение площади поверхности составляет 57%.
Для электрической очистки газов используется коронный разряд, который возникает в неоднородном электрическом поле при определенной форме электродов и их расположении. Для питания электрофильтра постоянным током высокого напряжения используются агрегаты питания 9, преобразующие переменный ток напряжением 380/220 В в постоянный, напряжением до 80 кВ. Выпрямленный ток высокого напряжения от агрегатов питания подается высоковольтными кабелями через токоподводы, шины, резисторы (служащие для защиты системы управления электрофильтром от «всплесков» напряжений при пробоях) на кронштейны, закрепленные на трубах подвеса вверху изоляторов каждого поля, к коронирующим электродам 6 электрофильтра. Устройство автоматического регулирования позволяет поддерживать оптимальный режим электрического питания электрофильтра током высокого напряжения, осуществляет операции управления, контроля, диагностики, сигнализации, индикации высокого напряжения и тока, защиты преобразовательного агрегата в нормальном и аварийном режимах его работы. При подаче тока высокого напряжения на коронирующие электроды 6, между ними и осадительными электродами 5 возникает электрическое поле, напряженность которого можно изменять путем регулирования напряжения питания. При увеличении напряжения до определенной величины между электродами образуется коронный разряд, в результате чего возникает направленное движение к электродам заряженных частиц, т.е. между электродами электрофильтра протекает ток. При прохождении через межэлектродное пространство электрофильтра газов, содержащих взвешенные частицы, происходит их зарядка движущимися ионами. Заряженные взвешенные частицы под действием электрического поля движутся к осадительным электродам и осаждаются на них, а очищенные газы, пройдя электрическое поле, выходят из электрофильтра. Основная масса частиц осаждается на осадительных электродах электрофильтра, выполненных с микродеформацией поверхности в форме треугольника, пирамиды, прямоугольника, параллепипеда, трапеции, усеченной пирамиды, полусферы, и удаляется с электродов с использованием механизма встряхивания 8. Уловленная пыль ссыпается в нижнюю часть электрофильтра бункер 4.
Для равномерного распределения газов по всему сечению электрофильтра, а также для исключения прохода газов вне активной зоны очистки, электрофильтр снабжен газораспределительными устройствами 10, состоящими из газораспределительных решеток, установленных в форкамере электрофильтра; газоотсекающих листов, установленных в бункере первого поля; щитов, установленных в бункерах второго поля; газоотсекателей, закрепленных на боковых стенках корпуса 1 на входе в поля. Газораспределительные решетки создают подпор (сопротивление) движущему потоку газа, в результате его скорость равномерно распределяется по всему поперечному сечению электрофильтра. Пыль, осевшая на решетках, встряхивается ударами молотков блока встряхивания решетки. Пыль из бункеров электрофильтра удаляется шлюзовыми питателями, не допускающими подсос воздуха в электрофильтр.
Технический результат достигается за счет того, что площадь поверхности за счет микродеформации увеличивается до 500%, при этом эффективность очистки от пыли повышается, либо возможно производить более компактные электрофильтры, что, в свою очередь, снижает его себестоимость