Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕКТРОФИЛЬТР

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для удаления из газов твердых и жидких частиц с помощью электричества.

Известные электрофильтры (аналог) [1] имеют конструкции, в которых реализован принцип электрической равнопрочности разрядного промежутка. Это обеспечивается тем, что расстояния между коронирующими и осадительными электродами как по высоте, так и по длине полей, принимаются одинаковыми.

Прототипом предлагаемого электрофильтра является, например, электрофильтр УГТ-1-30-3 [2], где коронирующие элементы «натянуты вертикальными рядами в плоскостях, расположенных точно посередине между пластинами осадительных электродов...»

Сильно действующим фактором, влияющим на степень очистки газов в электрофильтре, является величина децентровки электродов. На практике достигаемая величина напряженности в значительной мере зависит от точности центровки коронирующих электродов, нарушение которой влечет за собой снижение пробивного напряжения и, как следствие этого, - уменьшение напряженности поля, скорости дрейфа и, в конечном итоге, степени очистки газов [3]. Все сказанное относится к электрофильтрам, имеющим одинаковую температуру по высоте электродов.

Однако на практике в электрофильтрах, работающих при температурах, отличающихся от температуры окружающей среды, имеет место существенная разница температуры в верхней и нижней частях электрофильтра. Эта разница температуры тем больше, чем выше электродная система, и имеет наибольшее значение при высоте электродов 12 и 18 м. Как показали экспериментальные измерения, разница температур в верхней и нижней частях электрофильтра может достигать 50...100°С и более.

Известным фактором является снижение пробивного напряжения промежутка при увеличении температуры. Известно, что пробивное напряжение электрофильтра обратно пропорционально абсолютной температуре газов.

Таким образом, известные электрофильтры (аналоги и прототипы), имеющие одинаковые расстояния между коронирующими и осадительными электродами имеют общий недостаток. Эти электрофильтры работают при значительно заниженном пробивном напряжении. В этих электрофильтрах рабочее напряжение определяется величиной пробивного напряжения в верхней части электродной системы, где температура имеет более высокое значение, что приводит к снижению степени очистки газов.

Задача предлагаемого изобретения - устранение этого недостатка и обеспечение электрически равнопрочного промежутка в разрядном промежутке электрофильтра при наличии разницы температур в верхней и нижней частях электрофильтра.

Данная техническая задача решается таким образом, что величина разрядного промежутка выполнена переменной по высоте, причем в верхней части электрофильтра разрядный промежуток выполнен больше, чем в нижней.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного вышеприведенной совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием варианта возможной конструкции устройства, выполненной в соответствии с изобретением.

Функционирование электрофильтра осуществляется следующим образом: очищаемый газ через устройство подвода газа поступает в корпус электрофильтра и далее проходит через разрядные промежутки между коронирующими и осадительными электродами. Уловленная из газа пыль осаждается на электродах и после отряхивания падает в бункеры. Очищенный от пыли газ выходит из электрофильтра через устройство отвода газа.

Разрядный промежуток в предлагаемом электрофильтре выполнен электрически равномерным по всей высоте, т.е. электрический пробой промежутка равновероятен по всей высоте благодаря измененному расстоянию между коронирующими и осадительными электродами. По причине отсутствия участков, где электрический пробой происходит при более низком напряжении, рабочее напряжение в электрофильтре поддерживается на более высоком уровне, что обеспечивает требуемый технический результат - повышенную степень очистки газа.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг.1 показан общий вид электрофильтра, где

поз.1 - корпус электрофильтра;

поз.2 - осадительный электрод;

поз.3 - коронирующий электрод;

поз.4 - бункера;

поз.5, 6 - устройства подвода и отвода газа.

На фиг.2 показаны примеры разрядного равнопрочного промежутка при неизмененной температуре и при перепаде температур в верхней и нижней части электрофильтра, равном 50°С.

На фиг.3 показан один из возможных примеров реализации этого изобретения.

На фиг.2, 3:

Поз.1 - Осадительный электрод.

Поз.2 - Разрядный промежуток, обладающий электрической равнопрочностью при одинаковой температуре по высоте электрофильтра.

Поз.3 - Разрядный промежуток, обладающий одинаковой электрической прочностью по высоте при перепадах температуры 50°С.

Поз.4 - Коронирующий элемент, обеспечивающий равную электрическую прочность по высоте при различной температуре.

Обоснование величины разрядного равнопрочного промежутка на фиг.2 может быть выполнено следующим образом.

Известно [2, стр.58], что величина пробивного напряжения зависит от температуры следующим образом.

где U_пр.т1 - величина пробивного напряжения при температуре T₁, кВ;

U_пр.т2 - то же, при температуре Т₂, кВ;

T₁, Т₂ - температура K.

Пусть все межэлектродное пространство имеет одинаковую температуру, т.е. T₁=Т₂. Тогда U_пр.1=U_пр.2 и при этом рабочее напряжение составляет, например, 45 кВ.

Допустим теперь, что в верхней части разрядного промежутка температура составляет 448 K.

Тогда, в соответствии с формулой (1), при температуре в нижней части промежутка 398 K имеем:

; U_пр.т1=40 кВ.

Напряженность в электрофильтре составляет в среднем 3 кВ/см, тогда пробивной промежуток Н_пр.в в верхней части электрофильтра составит:

И в нижней:

150-133=17 мм.

Таким образом, перепад температур в верхней и нижней частях электрофильтра, равный 50°С, эквивалентен расцентровке 17 мм.

Автоматическое устройство, поддерживая напряжение в электрофильтре на уровне пробивного напряжения, в его наиболее слабой точке, составит 40 кВ - по верхней части электрофильтра.

Для обеспечения одинаковой напряженности во всем разрядном промежутке по высоте электрофильтра величина промежутка должна уменьшаться по мере увеличения температуры. Реализация этого изобретения возможна с помощью применения коронирующего элемента, имеющего коническую форму, при которой разрядный промежуток будет электрически равнопрочным, а напряженность поля во всем промежутке одинакова и максимальна. Таким образом, при разнице температур в верхней и нижней частях электрофильтра, равной 50°С, и разрядном промежутке, выполненном в соответствии с поз.2 на Фиг.2, рабочее напряжение составит 40 кВ, а при коническом коронирующем элементе (Фиг.3) и разрядном промежутке поз.3 на Фиг.2 рабочее напряжение составит 45 кВ. Как показывают расчеты, при этом происходит повышение степени очистки газов электрофильтром в 1,7 раз. Естественно, что при более высокой разнице температур увеличение рабочего напряжения и степени очистки газов будут иметь большее значение.

Данная конструкция (коническая пружина) не является единственно возможной для достижения вышеуказанного технического результата и не исключает других вариантов его изготовления, содержащих совокупность признаков, включенных в формулу изобретения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ужов В.Н. Очистка газов электрофильтрами. М., Химия, 1967 г., стр.118...121, стр.58.

2. Гордон Г.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание в цветной металлургии (третье издание) М., Металлургия, 1977 г., стр.290.

3. Экотехника. Под ред. Чекалова Л.В. Ярославль. «Русь» 2004 г., стр.192, 193.