RU2060830C1

RU2060830C1 - Two-zone electric filter for cleaning of gases (versions)

Info

Publication number: RU2060830C1
Application number: RU94025603A
Authority: RU
Inventors: В.С. Морозов; С.А. Кривов; Ц. Гуо
Original assignee: Индивидуальное частное предприятие Научно-внедренческая фирма "Эстэк"
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 1996-05-27
Also published as: RU94025603A

Abstract

FIELD: environmental control. SUBSTANCE: invention is meant for electric gas cleaning in low-volume dust technological processes and in cleaning of aerosols. Filter has charge chamber in the form of parallel grounded plates between which corona electrode is placed in symmetry plane perpendicular to longitudinal axis. Precipitation chamber includes system of flat parallel electrodes one of which is positioned in symmetry plane. In agreement with one version precipitation electrodes nearest to symmetry plane are located at greater distance from electrode lying in symmetry plane than distance between pairs of other adjacent electrodes. In compliance with another version electrode in symmetry plane and precipitation electrodes nearest to symmetry plane have smaller length than adjacent precipitation electrodes. EFFECT: improved cleaning efficiency of electric filter. 7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрогазоочистке, а именно к очистке газов от твердых и жидких примесей с помощью электрического поля коронного разряда и может быть использовано для очистки газов при малообъемных пылящих технологических процессах, а также для очистки аэрозолей. The invention relates to gas purification, in particular to the purification of gases from solid and liquid impurities using an electric field of a corona discharge and can be used for gas purification in low-volume dusting technological processes, as well as for cleaning aerosols.

Известен двухзонный электрофильтр для очистки газов от примесей, содержащий последовательно установленную зарядную и осадительную камеры [1] Зарядная камера выполнена в виде симметричной системы "провод между двумя параллельными плоскостями", а осадительная в виде ряда одинаковых и равноотстоящих друг от друга параллельных пластин. Длина пластины при этом задается длиной осаждения наименее заряженных частиц примеси, что необходимо для обеспечения требуемой степени очистки. Следствием такого решения является высокая металлоемкость и сложность сборки, вызванная необходимостью обеспечить параллельность большого числа пластин при значительной их длине. Known dual-zone electrostatic precipitator for cleaning gases from impurities, containing a sequentially installed charging and precipitation chambers [1] The charging chamber is made in the form of a symmetrical system "wire between two parallel planes", and the sedimentation chamber in the form of a series of identical and equally spaced parallel plates. In this case, the plate length is determined by the deposition length of the least charged impurity particles, which is necessary to ensure the required degree of purification. The consequence of this solution is the high metal consumption and the complexity of the assembly, due to the need to ensure parallelism of a large number of plates with a significant length.

В приведенной конструкции неэффективно используется заряд части после зарядной камеры: частицы с зарядами разной величины движутся в одинаково организованном пространстве. In the given design, the charge of the part after the charging chamber is inefficiently used: particles with charges of different sizes move in an equally organized space.

Прототипом изобретения является двухзонный электрофильтр для очистки газов, содержащий последовательно установленные по ходу газа зарядную и осадительную камеры [2] Зарядная камера выполнена в виде параллельных заземленных пластин, между которыми перпендикулярно к продольной оси электрофильтра и на равном расстоянии от заземленных пластин установлен коронирующий электрод. Осадительная камера выполнена в виде системы плоских осадительных электродов одинаковой длины, расположенных на равном расстоянии друг от друга и симметрично относительно плоскости симметрии зарядной камеры. Соседние электроды осадительной камеры подключены к разным полюсам источника питания, в частности они могут быть подсоединены с подачей положительного потенциала на осадительный электрод, лежащий в плоскости симметрии зарядной камеры. A prototype of the invention is a dual-zone electrostatic precipitator for gas purification, containing a charging and settling chamber sequentially installed along the gas [2] The charging chamber is made in the form of parallel grounded plates, between which a corona electrode is installed perpendicular to the longitudinal axis of the electrostatic precipitator. The deposition chamber is made in the form of a system of flat deposition electrodes of the same length, located at an equal distance from each other and symmetrically with respect to the plane of symmetry of the charging chamber. The adjacent electrodes of the precipitation chamber are connected to different poles of the power source, in particular, they can be connected by applying a positive potential to the precipitation electrode lying in the plane of symmetry of the charging chamber.

Эта конструкция также не учитывает неравномерность распределения зарядов по поперечному сечению электрофильтра, следствием чего является выбор длины электродов, исходя из длины осаждения наименее заряженных частиц. Последнее, как отмечалось выше, приводит к высокой металлоемкости конструкции и сложности сборки из-за большого числа параллельно устанавливаемых протяженных пластин (непараллельность электродов приводит к значительному снижению надежности электрофильтра). This design also does not take into account the uneven distribution of charges over the cross section of the electrostatic precipitator, which leads to the choice of the length of the electrodes based on the length of the deposition of the least charged particles. The latter, as noted above, leads to a high metal consumption of the structure and complexity of assembly due to the large number of parallel mounted long plates (non-parallel electrodes leads to a significant decrease in the reliability of the electrostatic precipitator).

Техническая задача изобретения состоит в уменьшении числа и/или длины параллельно устанавливаемых осадительных электродов за счет использования неравномерности распределения зарядов по поперечному сечению фильтра. Это позволит и упростить сборку (или повысить надежность электрофильтра), и снизить металлоемкость конструкции. The technical task of the invention is to reduce the number and / or length of parallel-mounted precipitation electrodes due to the use of uneven distribution of charges over the cross section of the filter. This will simplify the assembly (or increase the reliability of the electrostatic precipitator), and reduce the metal consumption of the structure.

В основу решения положена идея уменьшения суммарной установленной (расчетной) длины осадительных электродов путем приближения ее к реальной длине осаждения, учитывая малую длину осаждения сильнозаряженных частиц в довольно значительной, как показали проведенные исследования, центральной части. The basis of the solution is the idea of reducing the total installed (calculated) length of the precipitation electrodes by approximating it to the actual deposition length, given the small deposition length of highly charged particles in a fairly large, as shown by the studies, the central part.

Одинаковая суммарная длина осадительных электродов

l_i, где l_i длина i-ого осадительного электрода; n число электродов; i порядковый номер электрода, может быть получена варьированием либо числа электродов, либо их длины, либо того и другого одновременно.The same total length of the precipitation electrodes

l _i , where l _{i is the} length of the i-th deposit electrode; n number of electrodes; i the number of the electrode can be obtained by varying either the number of electrodes, or their length, or both at the same time.

При этом длина i периферийных электродов в обоих случаях будет определяться длиной осаждения наименее заряженных частиц. The length i of the peripheral electrodes in both cases will be determined by the length of the deposition of the least charged particles.

Отсюда следуют два варианта конструктивной реализации предлагаемого решения. Hence, two options for the constructive implementation of the proposed solution follow.

В первом варианте в двухзонном электрофильтре для очистки газов, содержащем последовательно установленные по ходу газа зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, симметричных относительно плоскости, в которой расположен перпендикулярно продольной оси электрофильтра коронирующий электрод, и осадительную камеру в виде системы плоских осадительных электродов чередующейся полярности, расположенных симметрично относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии зарядной камеры и имеющего одинаковую полярность с коронирующим электродом, поставленная техническая задача решается тем, что ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды установлены относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии на большем расстоянии, чем расстояние между другими парами соседних осадительных электродов. In the first embodiment, in a dual-zone gas purification electrostatic precipitator, containing a charging chamber sequentially installed along the gas in the form of parallel grounded plates symmetrical with respect to the plane in which the corona electrode is located perpendicular to the longitudinal axis of the electrostatic precipitator, and a precipitation chamber in the form of a system of alternating polar flat deposition electrodes, located symmetrically relative to the precipitation electrode lying in the plane of symmetry of the charging chamber and having the same yarnost with corona electrode posed technical problem is solved in that the nearest to the symmetry plane of collecting electrodes mounted relative to the precipitation electrode, lying in the plane of symmetry at a greater distance than the distance between other pairs of adjacent collecting electrodes.

Соотношение этих расстояний зависит от вида кривой распределения зарядов по поперечному сечению фильтра, однако, как показали исследования, в большинстве случаев оптимальным является соотношение, при котором расстояние между осадительным электродом в плоскости симметрии и ближайшими к нему электродами в 2-3 раза больше расстояния между соседними парами электродов. The ratio of these distances depends on the shape of the charge distribution curve over the filter cross section, however, studies have shown that in most cases the ratio is optimal in which the distance between the precipitation electrode in the plane of symmetry and the nearest electrodes is 2-3 times larger than the distance between adjacent pairs of electrodes.

При этом может быть целесообразна установка остальных осадительных электродов с постепенно увеличивающимся расстоянием по мере приближения к плоскости симметрии. In this case, it may be advisable to install other precipitation electrodes with a gradually increasing distance as they approach the plane of symmetry.

Во втором варианте решения в двухзонном электрофильтре для очистки газов, содержащем последовательно установленные по ходу газа зарядную камеру в виде параллельных заземленных пластин, симметричных относительно плоскости, в которой расположен перпендикулярно продольной оси электрофильтра коронирующий электрод, и осадительную камеру в виде системы плоских осадительных электродов чередующейся полярности, расположенных симметрично относительно осадительного электрода, лежащего в плоскости симметрии зарядной камеры и имеющего одинаковую полярность с коронирующим электродом, поставленная техническая задача решается тем, что электрод в плоскости симметрии и ближайшие к плоскости симметрии осадительные электроды выполнены меньшей длины, чем соседние осадительные электроды. При этом оптимальным соотношение длины электрода в плоскости симметрии и ближайших к нему электродов к длине соседних осадительных электродов может быть равно 0,5-0,3. In the second variant of the solution, in a two-zone electrostatic precipitator for gas purification, containing a charging chamber sequentially installed along the gas in the form of parallel grounded plates symmetrical with respect to the plane in which the corona electrode is located perpendicular to the longitudinal axis of the electrostatic precipitator, and a precipitation chamber in the form of a system of alternating polar flat deposition electrodes located symmetrically relative to the precipitation electrode lying in the plane of symmetry of the charging chamber and having one kovuyu polarity to the discharge electrode, the technical problem posed is solved in that the electrode is in the plane of symmetry and nearest to the symmetry plane of collecting electrodes made of shorter length than adjacent collecting electrodes. In this case, the optimum ratio of the length of the electrode in the plane of symmetry and the electrodes closest to it to the length of the adjacent precipitation electrodes can be 0.5-0.3.

При достаточно пологом ходе кривой распределения зарядов по поперечному сечению может оказаться целесообразным выполнение осадительных электродов с постепенно уменьшающейся длиной по мере приближения к плоскости симметрии. With a fairly gentle course of the charge distribution curve over the cross section, it may turn out to be expedient to carry out precipitation electrodes with a gradually decreasing length as they approach the plane of symmetry.

В обоих вариантах решения учитывается резкое уменьшение длины осаждения частиц в центральной части электрофильтра. In both solutions, a sharp decrease in the length of the deposition of particles in the central part of the electrostatic precipitator is taken into account.

При увеличении расстояния между осадительными электродами в плоскости симметрии электрофильтра и соседним электродом по сравнению с расстоянием между периферийными электродами увеличивается длина осаждения сильно заряженных частиц из-за снижения напряженности поля и происходит выравнивание длин осаждения сильно и слабозаряженных частиц. Увеличение расстояния между электродами вблизи продольной оси фильтра позволяет уменьшить число параллельных межэлектродных промежутков и тем самым упростить сборку и снизить расход металла. With an increase in the distance between the precipitation electrodes in the plane of symmetry of the electrostatic precipitator and the neighboring electrode, compared with the distance between the peripheral electrodes, the deposition length of strongly charged particles increases due to a decrease in the field strength and the deposition lengths of strongly and weakly charged particles become equal. Increasing the distance between the electrodes near the longitudinal axis of the filter allows you to reduce the number of parallel interelectrode gaps and thereby simplify assembly and reduce metal consumption.

При уменьшении длины осадительных электродов вблизи продольной оси фильтра даже при сохранении числа параллельных пластин упрощается процесс сборки, поскольку требуется обеспечить параллельность на значительно меньшей длине, уменьшение же расхода металла при этом очевидно. By reducing the length of the precipitation electrodes near the longitudinal axis of the filter, even while maintaining the number of parallel plates, the assembly process is simplified, since it is necessary to ensure parallelism over a much shorter length, while reducing the metal consumption is obvious.

На фиг. 1 представлен электрофильтр с неравными расстояниями между осадительными электродами, продольный разрез; на фиг.2 то же в варианте с равными расстояниями между электродами, но с различной их длиной; на фиг.3 кривая распределения зарядов по поперечному сечению электрофильтра (ось у координаты по поперечной оси электрофильтра, ось х величина заряда частиц после зарядной камеры). In FIG. 1 shows an electrostatic precipitator with unequal distances between the deposition electrodes, a longitudinal section; figure 2 the same in the embodiment with equal distances between the electrodes, but with different lengths; figure 3 curve of the distribution of charges in the cross section of the electrostatic precipitator (the axis of the coordinate along the transverse axis of the electrostatic precipitator, the x-axis is the particle charge after the charging chamber).

В первом варианте решения (фиг.1) двухзонный электрофильтр выполнен следующим образом. In the first embodiment, the solution (figure 1) dual-zone electrostatic precipitator is made as follows.

В корпусе 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками последовательно друг за другом установлены газораспределительная решетка 4 и зарядная камера 5. Камера 5 выполнена в виде параллельных заземленных пластин 6, образующих между собой канал для очищаемого газа, и симметрично установленного перпендикулярно продольной оси электрофильтра по крайней мере одного высоковольтного коронирующего электрода 7. За зарядной камерой 5 расположена осадительная камера 8, включающая плоские осадительные электростатические электроды 9-12 и всасывающий вентилятор 13. Осадительные электроды 9-12 установлены параллельно между собой, при этом один из них, 9, расположен в плоскости симметрии зарядной камеры, т.е. по продольной оси электрофильтра. Ближайшие к нему осадительные электроды 10 установлены на расстоянии h₁ в 2-3 раза большем, чем расстояние h₂ (h₃) между электродами 10-11 (11-12).In the housing 1 with the inlet 2 and the outlet 3 nozzles, a gas distribution grill 4 and a charging chamber 5 are installed sequentially one after another. The chamber 5 is made in the form of parallel grounded plates 6, forming a channel for the gas to be cleaned, and symmetrically mounted perpendicular to the longitudinal axis of the electrostatic precipitator at least one high-voltage corona electrode 7. Behind the charging chamber 5, a precipitation chamber 8 is located, including flat electrostatic precipitation electrodes 9-12 and a suction fan 13. Precipitation electrodes 9-12 are installed parallel to each other, while one of them, 9, is located in the plane of symmetry of the charging chamber, i.e. along the longitudinal axis of the electrostatic precipitator. The closest to the precipitation electrodes 10 are installed at a distance h ₁ 2-3 times greater than the distance h ₂ (h ₃ ) between the electrodes 10-11 (11-12).

При менее резком характере изменения кривой заряда, чем это приведено на фиг.3, целесообразно, особенно при большем количестве межэлектродных промежутков, постепенное уменьшение расстояний h₁>h₂>h₃>.>h_n, что позволит выравнить осаждение частиц на электродах.With a less abrupt character of the change in the charge curve than that shown in FIG. 3, it is advisable, especially with a larger number of interelectrode gaps, to gradually decrease the distances h ₁ > h ₂ > h ₃ >.> H _n , which will allow equalizing the deposition of particles on the electrodes.

Осадительные электроды 9-12 подключены к источнику напряжения с чередованием полярности на электродах. При этом электрод 9 подключен к положительному полюсу источника. По условиям безопасности наиболее удаленный от продольной оси электрод (12) необходимо делать заземленным. Поэтому число межэлектродных промежутков осадительной камеры 8 по одну сторону от продольной оси должно быть нечетным. Precipitation electrodes 9-12 are connected to a voltage source with alternating polarity on the electrodes. When this electrode 9 is connected to the positive pole of the source. According to safety conditions, the electrode (12) that is farthest from the longitudinal axis must be grounded. Therefore, the number of interelectrode gaps of the precipitation chamber 8 on one side of the longitudinal axis should be odd.

Учитывая приведенные выше соотношения расстояний в предлагаемом электрофильтре по сравнению с равномерным распределением межэлектродных промежутков, как это имеет место в прототипе, экономятся две электродные пластины, что при шести осадительных пластинах в прототипе составляет третью часть. Given the above distance ratios in the proposed electrostatic precipitator compared to the uniform distribution of interelectrode gaps, as is the case in the prototype, two electrode plates are saved, which with six precipitation plates in the prototype makes up the third part.

Электрофильтр работает следующим образом. The electrostatic precipitator works as follows.

Очищаемый газ, засасываемый вентилятором 13 через входной патрубок 2, проходя через газораспределительную решетку 4, где отбираются крупные частицы и происходит выравнивание потока по сечению электрофильтра, поступает в зарядную камеру 5. Частицы, содержащиеся в очищаемом газе, проходя зону коронного разряда между электродами 6 и 7, приобретают заряд. Значение этого заряда для частиц данного размера определяется напряженностью электрического поля в той части промежутка, через которую они проходят вместе с потоком. На фиг. 3 показано распределение зарядов частиц на выходе из зарядной камеры 5. Частицы, которые проходят ближе к коронирующему электроду 7, имеют больший заряд, поскольку в этой зоне напряженность поля выше. The gas to be cleaned, sucked in by the fan 13 through the inlet 2, passing through the gas distribution grid 4, where large particles are taken and the flow is aligned over the cross-section of the electrostatic precipitator, enters the charging chamber 5. Particles contained in the gas being cleaned passing through the corona discharge zone between the electrodes 6 and 7, acquire a charge. The value of this charge for particles of a given size is determined by the electric field in that part of the gap through which they pass with the stream. In FIG. Figure 3 shows the distribution of particle charges at the outlet of the charging chamber 5. Particles that pass closer to the corona electrode 7 have a larger charge, since the field strength is higher in this zone.

Далее заряженные частицы поступают в осадительную камеру 8, где под действием электростатического поля они движутся в сторону к заземленному электроду. Скорость движения частиц к электроду пропорциональна напряженности электрического поля и заряду частиц. Then the charged particles enter the precipitation chamber 8, where, under the influence of an electrostatic field, they move to the side to the grounded electrode. The speed of particles moving to the electrode is proportional to the electric field strength and particle charge.

При постоянном напряжении напряженность поля будет обратно пропорциональна величине межэлектродного промежутка. Увеличению межэлектродного расстояния приводит к снижению скорости движения частиц к осадительному электроду 10, однако посколько в эту зону поступают заряды в 4-6 раз большие по значению, скорость повысится в 2-3 раза. Этого достаточно, чтобы время достижения осадительного заземленного электрода для всех частиц было практически одинаково. В результате длина осаждения частиц по всему сечению будет одинакова. At constant voltage, the field strength will be inversely proportional to the magnitude of the interelectrode gap. An increase in the interelectrode distance leads to a decrease in the velocity of particles to the precipitating electrode 10, however, since charges arrive at this zone 4-6 times larger in value, the speed will increase 2-3 times. This is sufficient so that the time to reach the precipitation grounded electrode for all particles is almost the same. As a result, the length of the deposition of particles throughout the section will be the same.

Другой вариант предлагаемого двухзонного электрофильтра (фиг.2) выполнен аналогично предыдущему, с той лишь разницей, что в осадительной камере 8 осадительные электроды 9-12 установлены с одинаковыми межэлектродными промежутками h_i, а длина электрода 9 в плоскости симметрии и ближайших к нему электродов 10 равна 0,5-0,3 длины осадительных электродов 11. При этом длина осадительных электродов 12 может быть равна или меньше длины электродов 13, но больше длины электродов 11.Another variant of the proposed dual-zone electrostatic precipitator (figure 2) is made similar to the previous one, with the only difference being that in the precipitation chamber 8, the precipitation electrodes 9-12 are installed with the same interelectrode gaps h _i , and the length of the electrode 9 in the plane of symmetry and the nearest electrodes 10 equal to 0.5-0.3 the length of the precipitation electrodes 11. The length of the precipitation electrodes 12 may be equal to or less than the length of the electrodes 13, but greater than the length of the electrodes 11.

Электрофильтр при этом работает аналогично предыдущему, с той лишь разницей, что в этом случае не происходит выравнивание длин осаждения частиц, и в центральной части фильтра длина осаждения значительно меньше, чем на периферии. Это позволяет соответственно уменьшить длину осадительных электродов 9 и 10 и тем самым не только снизить расход металла, но и облегчить обеспечение параллельности устанавливаемых электродов, особенно при уменьшении длины следующих электродов. In this case, the electrostatic precipitator works similarly to the previous one, with the only difference being that in this case there is no alignment of the particle deposition lengths, and the deposition length in the central part of the filter is much less than at the periphery. This allows you to accordingly reduce the length of the precipitation electrodes 9 and 10 and thereby not only reduce the consumption of metal, but also facilitate the parallelism of the installed electrodes, especially when reducing the length of the following electrodes.

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано как при разработке новых электрофильтров, так и при реконструкции уже работающих. Оно может быть использовано в электрофильтрах для очистки сварочных аэрозолей, аэрозолей, образующихся при шлифовальных и металлургических процессах и т.п. The proposed technical solution can be implemented both in the development of new electrostatic precipitators and in the reconstruction of existing ones. It can be used in electrostatic precipitators for cleaning welding aerosols, aerosols generated during grinding and metallurgical processes, etc.

Claims

1. A dual-zone electrostatic precipitator for gas purification, comprising a charging chamber sequentially installed along the gas in the form of parallel grounded plates symmetrical with respect to the plane in which the corona electrode is located perpendicular to the longitudinal axis of the electrostatic precipitator, and a precipitation chamber in the form of a system of flat deposition electrodes of alternating polarity arranged symmetrically relative to the precipitation electrode lying in the plane of symmetry of the charging chamber and having the same polarity with the corona characterized by the fact that the precipitation electrodes closest to the symmetry plane are mounted relative to the precipitation electrode lying in the symmetry plane at a greater distance than the distance between other pairs of adjacent precipitation electrodes.

2. The electrostatic precipitator according to claim 1, characterized in that the distance between the precipitation electrode in the plane of symmetry and the electrodes closest to it is 2 3 times the distance between adjacent pairs of electrodes.

3. The electrostatic precipitator according to claim 1, characterized in that the remaining precipitation electrodes are mounted relative to each other with an increasing distance as they approach the plane of symmetry.

4. A dual-zone electrostatic precipitator for gas purification, comprising a charging chamber sequentially installed along the gas in the form of parallel grounded plates symmetrical with respect to the plane in which the corona electrode is located perpendicular to the longitudinal axis of the electrostatic precipitator, and a precipitation chamber in the form of a system of flat deposition electrodes of alternating polarity arranged symmetrically relative to the precipitation electrode lying in the plane of symmetry of the charging chamber and having the same polarity with the corona characterized by the fact that the electrode in the symmetry plane and the precipitation electrodes closest to the symmetry plane are made shorter than the adjacent precipitation electrodes.

5. The electrostatic precipitator according to claim 4, characterized in that the ratio of the length of the electrode in the plane of symmetry and the nearest to the plane of symmetry of the precipitation electrodes to the length of the adjacent precipitation electrode is 0.5 0.3.

6. The electrostatic precipitator according to claim 4, characterized in that the remaining precipitation electrodes are made with decreasing length as they approach the plane of symmetry.