PL232565B1 - Urządzenie i sposób do elektrostatycznego odpylania gazów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób do odpylania gazów, czyli usuwania cząstek stałych i ciekłych z przepływającego strumienia gazu. W szczególności urządzenie może być stosowane do odpylania spalin z pieców małej mocy opalanych paliwami stałymi.

W urządzeniu usuwanie cząstek ze strumienia gazu zachodzi pod wpływem procesu elektrostatycznego odpylania. Urządzenie wyposażone jest w elektrody ulotową oraz zbiorczą. Elektrodę zbiorczą uziemia się natomiast do elektrody ulotowej przykłada się wysokie napięcie zapewniające wygenerowanie wyładowania koronowego. Wyładowanie koronowe powoduje jonizację gazu, a jony gazu w wyniku zderzeń ładują przepływające cząstki. Pod wpływem siły elektrycznej naładowane cząstki poruszają się w kierunku elektrody zbiorczej i się na niej gromadzą, a odpylony gaz ulatuje z urządzenia. Cząstki nagromadzone na elektrodzie zbiorczej usuwane są mechanicznie.

Z opisu patentowego nr P.409498 A znane jest urządzenie do wydzielania pyłów ze strumienia gazów spalinowych w instalacjach spalania paliw stałych małej mocy. Urządzenie to posiada elektrofiltr zawierający moduł czyszczenia zaopatrzony w element czyszczący w postaci szczotki, napędzanej przez przekładnię i silnik. Jej praca powoduje odprowadzenie pyłu wydzielonego na ścianach aparatu do zasobnika pyłu zamocowanego w dolnej części lub w korycie. Moduł czyszczenia może też zawierać element czyszczący w postaci wiszących elementów czyszczących.

Z międzynarodowego opisu wynalazku WO 2012/048794 znany jest elektrofiltr do oczyszczania gazów spalinowych wytwarzanych podczas procesów spalania. Elektrofiltr zawiera rurę kolektora, gdzie jest zamontowana spiralna szczotka. Szczotka składa się z centralnego pręta, który rozciąga się współosiowo do rury kolektora i składa się z sekcji, które są tak ustawione, aby były obrotowo przesunięte względem siebie. Przewody szczotkowe na segmentach pręta wystają promieniowo względem osi spiralnej i dotykają wewnętrznej ścianki rury kolektora z wolnym końcem, tak aby osadzone cząstki na wewnętrznej ścianie kolektora były strącane.

W międzynarodowej publikacji WO 2012/176099 zostało ujawnione urządzenie, które zawiera element czyszczący umieszczony tak, aby znajdował się w fizycznym kontakcie z częścią jonizująca powietrze - elektrodą. Obie części, czyli elektroda i element czyszczący połączony z zespołem tłoka, ustawione są tak, aby przemieszczały się względem siebie.

W międzynarodowej publikacji WO 2009/109295 ujawniono separator elektrostatyczny do oczyszczania gazów spalinowych wytwarzanych w procesach spalania. Urządzenie to posiada rurę kolektora, jednosuwową szczotkę, która posiada pręt umieszczony współosiowo do rury kolektora. Rura kolektora jest wyposażona w pasek wystający do wewnątrz, tak, iż podczas obrotu szczotki cząstki są odrywane w kierunku wewnętrznej ściany rury kolektora.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie urządzenia, które mogłoby być zastosowane do odpylania gazów. Problem ten został rozwiązany w istotnym stopniu w niniejszym wynalazku.

Zaletą wynalazku jest jego konstrukcja, która powoduje, że wystarczy obracać elektrodę ulotową, aby zapewnić oczyszczanie wszystkich najważniejszych elementów zapewniających skuteczne odpylanie. Dzięki temu łatwo można zautomatyzować urządzenie i sterownik może obsługiwać cały proces.

Przedmiotem wynalazku jest nowe urządzenie do elektrostatycznego odpylania gazów, zasilane wysokim napięciem, które ma elektrofiltr, którego korpus (1) we wnętrzu posiada elektrodę ulotową (2) umieszczoną w osi (4) strefy odpylania (A), przy czym we wnętrzu urządzenia jest izolator (6) z nagwintowanym otworem w środku i nakręcony na elektrodę ulotową (2), przy czym na izolatorze (6) zamocowana jest szczotka (7) umożliwiająca usuwanie cząstek osadzonych na izolatorze (6) i na wewnętrznej ścianie elektrody zbiorczej (5), silnik (3).

Urządzenie gdzie szczotka (7) jest umocowana prowadnicą (9) oraz do izolatora (6) za pomocą sprężyn (8) i posiada bolec prowadzący (19) skierowany do środka i wpuszczony w rowek prowadzący (20) w izolatorze (6).

Urządzenie gdzie elektroda ulotowa (2) jest w kształcie gwintowanego pręta.

Urządzenie, które posiada drugi silnik (14) lub (23).

Przedmiotem wynalazku jest również sposób działania urządzenia zdefiniowanego powyżej, gdzie z elektrody ulotowej (2) generowane jest wyładowanie koronowe, która napędzana silnikiem (3) może się obracać wokół własnej osi (4), ale nie może się poruszać wzdłuż tej osi, która jest umieszczona w osi strefy odpylania (A), przez którą przepływa zapylony gaz, przy czym we wnętrzu urządzenia jest izolator (6) ceramiczny lub z tworzywa sztucznego z nagwintowanym otworem w środku i nakręcony na

PL 232 565 B1 elektrodę ulotową, przy czym na izolatorze zamocowana jest szczotka (7) umożliwiająca usuwanie cząstek osadzonych na izolatorze (6) i na wewnętrznej ścianie elektrody zbiorczej (5).

Sposób gdzie szczotka (7) do usuwania cząstek jest umocowana na izolatorze (6) tak, że możliwy jest jej ruch wzdłuż osi elektrody ulotowej (4), ale niemożliwy jest jej obrót wokół tej osi, korzystnie poprzez wykonanie rowka prowadzącego (20) wzdłuż izolatora i bolca prowadzącego (19) na szczotce.

Sposób gdzie szczotka (7) do usuwania cząstek jest zamocowana do izolatora (6) korzystnie za pomocą sprężyn (8).

Sposób gdzie szczotka (7) do usuwania cząstek jest umocowana prowadnicą (9) umożliwiającą jej ruch wzdłuż osi elektrody ulotowej (4), ale uniemożliwiającą jej obrót wokół tej osi, korzystni e wykonaną w formie anteny teleskopowej.

Sposób gdzie obrót elektrody ulotowej (2) powoduje poruszanie się (w zależności od kierunku obrotów w górę lub w dół) izolatora (6) wraz ze szczotką (7) wzdłuż elektrody ulotowej i elektrody zbiorczej (5) powodując usuwanie osadzonego pyłu z elektrody ulotowej, izolatora i ścianki wewnętrznej elektrody zbiorczej, natomiast pod kanałem przepływowym znajduje się zbiornik (10) na usunięty pył.

Sposób gdzie praca urządzenia jest kontrolowana poprzez sterownik (21), który podaje napięcie na silniki (3) i (14) lub (23) oraz kontroluje ich obroty.

Sposób gdzie praca urządzenia jest kontrolowana poprzez sterownik (21), który włącza i wyłącza zasilacz wysokiego napięcia (22).

Określenia stosowane powyżej oraz w opisie i zastrzeżeniach patentowych, mają następujące znaczenie:

Strefa odpylania - „A” - oznacza fragment kanału przepływowego, w którym zachodzi proces odpylania elektrostatycznego. Na strefę odpylania składa się rura wykonana z materiału przewodzącego prąd, która jest uziemiona i stanowi elektrodę zbiorczą (5) oraz współosiowo zamocowany gwintowany pręt wykonany z materiału przewodzącego prąd, do którego przyłożone jest wysokie napięcie, który stanowi elektrodę ulotową (2).

PTFE - oznacza Poli(tetrafluoroetylen).

Opis figur:

Fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny urządzenia z trójnikiem dwuprzepływowym i kanałem bocznikowym.

Fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny odmiany urządzenia z ukazanym położeniem elementów podczas odpylania gazu.

Fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny odmiany urządzenia podczas usuwania pyłu osadzonego na elementach elektrofiltru.

Fig. 4 przedstawia w powiększeniu przekrój poprzeczny i widok z góry kluczowych elementów urządzenia odpowiedzialnych za oczyszczanie.

Oznaczenia:

- oznacza korpus

- oznacza elektrodę ulotową

- oznacza silnik

- oznacza oś

- oznacza elektrodę zbiorczą

- oznacza izolator

- oznacza szczotkę

- oznacza sprężyny

- oznacza prowadnicę

- oznacza zbiornik

- oznacza pokrywę

- oznacza kryzę

- oznacza pręt

- oznacza silnik

- oznacza wlot kanału

- oznacza trójnik dwuprzepływowy

- oznacza kanał bocznikowy

- oznacza otwór inspekcyjny

- oznacza bolec prowadzący

PL 232 565 B1

- oznacza rowek prowadzący

- oznacza programowalny sterownik

- oznacza zasilacz wysokiego napięcia

- oznacza silnik do poruszania klap trójnika dwuprzepływowego

A - oznacza strefę odpylania.

Wynalazek ilustruje następujący przykład wykonania, nie stanowiący jego ograniczenia. Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładach wykonania na rysunkach fig. 1 - fig. 4.

Urządzenie do elektrostatycznego odpylania gazów, zasilane wysokim napięciem, ma elektrofiltr, którego korpus (1) we wnętrzu posiada elektrodę ulotową (2), w kształcie gwintowanego pręta, umieszczoną w osi (4) strefy odpylania (A), przy czym we wnętrzu urządzenia jest izolator (6) z nagwintowanym otworem w środku i nakręcony na elektrodę ulotową (2), przy czym na izolatorze (6) zamocowana jest szczotka (7) umożliwiająca usuwanie cząstek osadzonych na izolatorze (6) i na wewnętrznej ścianie elektrody zbiorczej (5), silnik (3).

Szczotka (7) jest umocowana prowadnicą (9) oraz do izolatora (6) za pomocą sprężyn (8) i posiada bolec prowadzący (19) skierowany do środka i wpuszczony w rowek prowadzący (20) w izolatorze (6).

Urządzenie posiada również drugi silnik (14) lub (23).

Zgodne z wynalazkiem urządzenie do elektrostatycznego odpylania gazów, w szczególności spalin z pieców małej mocy opalanych paliwami stałymi, zasilane wysokim napięciem, którego korpus (1) jest wykonany z metalowych rur przewodzących prąd i jest uziemiony, ma elektrofiltr, a w jego wnętrzu jest zamontowana elektroda ulotowa (2) w formie stalowego gwintowanego pręta, do której przyłożone jest wysokie napięcie stałe z zasilacza, z której generowane jest wyładowanie koronowe. Elektroda ulotowa napędzana silnikiem (3) jest tak zamocowana w pokrywie (11) wykonanej z materiału dielektrycznego, że może się obracać wokół własnej osi (4), ale nie może się poruszać wzdłuż tej osi. Elektroda ulotowa usytuowana jest w osi strefy odpylania (A), przez którą przepływa zapylony gaz. We wnętrzu urządzenia zamontowany jest izolator (6) wykonany z PTFE z nagwintowanym otworem w środku i nakręcony na elektrodę ulotową (2). Na izolatorze (6) zamocowana jest szczotka (7) służąca do usuwania cząstek osadzonych na izolatorze (6) i na wewnętrznej ścianie elektrody zbiorczej (5). Szczotka (7) jest umocowana do prowadnicy (9) wykonanej w formie anteny teleskopowej wysuwającej się i chowającej, umożliwiającej ruch szczotki (7) wzdłuż osi elektrody ulotowej (4), ale uniemożliwiającej obrót szczotki wokół tej osi. Szczotka (7) jest zamocowana do izolatora (6) za pomocą sprężyn (8) i posiada bolec prowadzący (19) skierowany do środka i wpuszczony w rowek prowadzący (20) wykonany w izolatorze (6) tak, że możliwy jest w pewnym zakresie ruch szczotki (7) wzdłuż izolatora (6), ale niemożliwy jest jej obrót wokół izolatora (6).

Sposób zamocowania szczotki (7) na izolatorze (6) oraz prowadnic a (9) powoduje, że obrót elektrody ulotowej (2) za pomocą silnika (3) wymusza poruszanie się izolatora (6) wraz ze szczotką wzdłuż elektrody ulotowej (2) i elektrody zbiorczej (5) oraz wysuwanie/wsuwanie prowadnicy (9). To powoduje, że izolator (6) poruszający się po elektrodzie ulotowej (2) usuwa pył osadzony na niej, szczotka (7) poruszając się wzdłuż elektrody zbiorczej (5) usuwa pył z jej ścianek, natomiast ruch szczotki (7) względem izolatora (6) (skutek rozciągania i ściskania sprężyn przy różnych siłach oporu podczas ruchu szczotki wzdłuż urządzenia) powoduje usuwanie pyłu z izolatora (6). Pod strefą odpylania znajduje się zbiornik (10) na usunięty pył. Na czas usuwania pyłu z elementów elektrofiltru wysokie napięcie jest wyłączane, a strumień zapylonego gazu jest kierowany poza strefę odpylania A (co zapobiega porywaniu cząstek pyłu przez przepływ gazu). Przekierowanie strumienia gazu jest realizowane poprzez zmianę ułożenia klap trójnika dwuprzepływowego (16), klapy poruszane przez silnik (23). W ten sposób można przekierowywać strumień zapylonego gazu do strefy odpylania (A) lub do kanału bocznikowego (17). W odmianie wykonania przekierowanie strumienia gazu jest realizowane poprzez opuszczenie kryzy (12) za pomocą obracającego się gwintowanego pręta (13) obracanego silnikiem (14) tak, że ramię kryzy schodzi do dolnej krawędzi wlotu kanału (15). W ten sposób przepływ gazu jest kierowany poza strefę odpylania, tj. w przestrzeń pomiędzy tę strefę a korpus urządzenia.

Praca urządzenia jest zautomatyzowana i kontrolowana programowalnym sterownikiem (21). W trakcie odpylania gazu sterownik kontroluje napięcie podawane na elektrodę ulotową (2) oraz prąd wyładowania koronowego, a kiedy parametry te zaczynają odbiegać od zadanych wartości oraz w zaprogramowanych odstępach czasu sterownik (21) wyłącza zasilacz wysokiego napięcia (22) i uruchaPL 232 565 B1 mia proces oczyszczania urządzenia. Podczas procesu oczyszczania sterownik podaje napięcie na silniki (3), (14) i (23) oraz kontroluje ich obroty. Gdy proces oczyszczania urządzenia jest zakończony sterownik ponownie załącza zasilacz (22), który podaje wysokie napięcie na elektrodę ulotową.

Urządzenie posiada otwór inspekcyjny (18) umożliwiający oczyszczanie i konserwację elementów wewnętrznych.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do elektrostatycznego odpylania gazów, zasilane wysokim napięciem, znamienne tym, że ma elektrofiltr, którego korpus (1) we wnętrzu posiada elektrodę ulotową (2) umieszczoną w osi (4) strefy odpylania (A), przy czym we wnętrzu urządzenia jest izolator (6) z nagwintowanym otworem w środku i nakręcony na elektrodę ulotową (2), przy czym na izolatorze (6) zamocowana jest szczotka (7) umożliwiająca usuwanie cząstek osadzonych na izolatorze (6) i na wewnętrznej ścianie elektrody zbiorczej (5), silnik (3).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szczotka (7) jest umocowana prowadnicą (9) oraz do izolatora (6) za pomocą sprężyn (8) i posiada bolec prowadzący (19) skierowany do środka i wpuszczony w rowek prowadzący (20) w izolatorze (6).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elektroda ulotowa (2) jest w kształcie gwintowanego pręta.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że posiada drugi silnik (14) lub (23).
5. 5. Sposób działania urządzenia zdefiniowanego w zastrz. 1, znamienny tym, że z elektrody ulotowej (2) generowane jest wyładowanie koronowe, która napędzana silnikiem (3) może się obracać wokół własnej osi (4), ale nie może się poruszać wzdłuż tej osi, która jest umieszczona w osi strefy odpylania (A), przez którą przepływa zapylony gaz, przy czym we wnętrzu urządzenia jest izolator (6) ceramiczny lub z tworzywa sztucznego z nagwintowanym otworem w środku i nakręcony na elektrodę ulotową, przy czym na izolatorze zamocowana jest szczotka (7) umożliwiająca usuwanie cząstek osadzonych na izolatorze (6) i na wewnętrznej ścianie elektrody zbiorczej (5).
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że szczotka (7) do usuwania cząstek jest umocowana na izolatorze (6) tak, że możliwy jest jej ruch wzdłuż osi elektrody ulotowej (4), ale niemożliwy jest jej obrót wokół tej osi, korzystnie poprzez wykonanie rowka prowadzącego (20) wzdłuż izolatora i bolca prowadzącego (19) na szczotce.
7. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że szczotka (7) do usuwania cząstek jest zamocowana do izolatora (6) korzystnie za pomocą sprężyn (8).
8. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że szczotka (7) do usuwania cząstek jest umocowana prowadnicą (9) umożliwiającą jej ruch wzdłuż osi elektrody ulotowej (4), ale uniemożliwiającą jej obrót wokół tej osi, korzystnie wykonaną w formie anteny teleskopowej.
9. 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że obrót elektrody ulotowej (2) powoduje poruszanie się (w zależności od kierunku obrotów w górę lub w dół) izolatora (6) wraz ze szczotką (7) wzdłuż elektrody ulotowej i elektrody zbiorczej (5) powodując usuwanie osadzonego pyłu z elektrody ulotowej, izolatora i ścianki wewnętrznej elektrody zbiorczej, natomiast pod kanałem przepływowym znajduje się zbiornik (10) na usunięty pył.
10. 10. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że praca urządzenia jest kontrolowana poprzez sterownik (21), który podaje napięcie na silniki (3) i (14) lub (23) oraz kontroluje ich obroty.
11. 11. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że praca urządzenia jest kontrolowana poprzez sterownik (21), który włącza i wyłącza zasilacz wysokiego napięcia (22).