RU2216478C1

RU2216478C1 - Electrostatic precipitator

Info

Publication number: RU2216478C1
Application number: RU2002122344A
Authority: RU
Inventors: Леонтий Петрович Баранов; И.П. Верещагин; Татьяна Станиславовна Голоднова; Николай Николаевич Голоднов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПИК"
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2003-11-20
Also published as: RU2002122344A

Abstract

FIELD: electrical cleaning of waste gases from dispersed suspensions; electrostatic precipitators with combined electron-ion technology in various industries. SUBSTANCE: proposed electrostatic precipitator is based on tension of corona-forming electrodes in frames in horizontal rows. In center portion of each frame, electrodes are connected by means of non-corona-shaping vertical rods whose upper edges are secured by means of shaking beam with anvils. Lower ends of separate frames with corona-forming electrodes are connected by transversal guides whose positions are fixed by diagonal stops. Upper suspension of corona-forming systems is provided with movable rod with strikers. Electrostatic precipitator includes receiving electrodes made from profile members forming through-way passages, corona-forming electrodes with needle-type discharge projections which are tightened in frame in horizontal rows; frame is provided with suspension unit and shaking mechanism, gas-permeable partitions which are properly positioned at definite areas of holes on side of inlet and outlet of gas passages. EFFECT: increased productivity by volumetric flow rate; enhanced reliability; extended period of trouble-free operation. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электрической очистки газов в различных отраслях промышленности. The invention relates to the field of electrical gas purification in various industries.

Известен электрофильтр (Электрофильтр СГ-15-3/Газоочистное оборудование (каталог) - М. , ЦИНТИхимнефтемаш, 1981, с.16-17), содержащий прутковые осадительные электроды и проволочные коронирующие электроды, подвешенные на рамах подвеса при помощи грузов между осадительными электродами. Удаление уловленных дисперсных взвесей осуществляется ударами штанг по рамам подвеса. Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются газопроницаемые осадительные электроды, установленные параллельно газовому потоку и образующие газовые каналы, коронирующие электроды с верхней системой их подвеса и встряхивания. Known electrostatic precipitator (Elektrofilter SG-15-3 / Gas purification equipment (catalog) - M., TsINTIkhimneftemash, 1981, p.16-17), containing bar sedimentation electrodes and wire corona electrodes suspended on the suspension frames using loads between the precipitation electrodes. The removal of trapped dispersed suspensions is carried out by striking the rods on the suspension frames. Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention are gas-permeable precipitation electrodes mounted parallel to the gas stream and forming gas channels, corona electrodes with an upper suspension and shaking system.

В известном электрофильтре конструктивно реализуется традиционный процесс электростатического осаждения дисперсных взвесей, при котором заряженные в сильном электрическом поле униполярного коронного разряда дисперсные взвеси удаляются из газовой фазы в пограничном ламинарном подслое вблизи осадительных электродов. С увеличением скорости газового потока возрастают коэффициент турбулентной диффузии и вероятность того, что дисперсные взвеси могут оказаться в ламинарном подслое и будут осаждены в нем. Однако при увеличении скорости газов изменяются и условия обтекания цилиндрической поверхности прутковых осадительных электродов, а также подвесных проволочных коронирующих электродов, что приводит не только к срыву, но и раскачке коронирующих электродов по отношению к осадительным электродам. Благоприятная скорость газового потока с точки зрения эффективности его очистки в известном электрофильтре не превышает 0,4 м/с, а производительность составляет не более 22000 м³/ч. Такая производительность является недостаточной в условиях постоянной интенсификации технологических процессов, сопровождающихся увеличением объемов выброса дымовых газов. Исключение в аналоге признаков устройства для устранения раскачки подвесных коронирующих электродов, а также газопроницаемых перегородок со стороны входа и выхода очищаемого потока в газовые каналы являются причинами, препятствующими получению требуемого технического результата.The conventional electrostatic precipitator constructively implements the traditional process of electrostatic deposition of dispersed suspensions, in which dispersed suspensions charged in a strong electric field of a unipolar corona discharge are removed from the gas phase in the boundary laminar sublayer near the precipitation electrodes. With an increase in the gas flow velocity, the coefficient of turbulent diffusion increases and the probability that dispersed suspensions can be in the laminar sublayer and will be deposited in it. However, with an increase in the gas velocity, the flow conditions around the cylindrical surface of the rod deposition electrodes, as well as the suspended wire corona electrodes, change, which leads not only to disruption, but also to buildup of the corona electrodes with respect to the precipitation electrodes. The favorable gas flow rate from the point of view of its cleaning efficiency in the known electrostatic precipitator does not exceed 0.4 m / s, and the productivity is not more than 22000 m ³ / h. Such a performance is insufficient in conditions of constant intensification of technological processes, accompanied by an increase in flue gas emissions. The exception in the analogue of the signs of a device for eliminating the buildup of suspended corona electrodes, as well as gas-permeable partitions from the inlet and outlet of the cleaned stream into the gas channels are the reasons that impede the desired technical result.

Наиболее близким к изобретению является электрофильтр (Электрофильтр ЭКТА для эффективного улавливания высокодисперсных частиц /Информационный листок 023-92, г. Запорожье, Запорожский МТЦНТИ, 1992, 4с.), содержащий осадительные электроды из профильных элементов, подвесные коронирующие электроды и устройства для устранения их раскачки, а также газопроницаемые перегородки со стороны входа и выхода очищаемого потока в газовые каналы. В электрофильтре-прототипе путем включения в конструкцию газопроницаемых перегородок со стороны входа и выхода в газовые каналы реализуется комбинированная электронно-ионная технология, что является признаками, которые совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения, отличительной особенностью которого является эффективная зарядка дисперсных взвесей в высокотурбулизованной зоне (число Рейнольдса более 13000) вблизи коронирующих электродов и ламинарный режим движения газового потока с низкой скоростью у поверхности осадительных электродов (число Рейнольдса менее 2000). При такой технологии в известном электрофильтре обеспечивается высокая эффективность улавливания дисперсных частиц при скорости до 2,0 м/с со значительно меньшей металлоемкостью и энергоемкостью по сравнению с электрофильтром аналогичной производительности при традиционном процессе электрогазоочистки. Однако дальнейшее повышение производительности известного электрофильтра по объемному расходу очищаемого потока сдерживается благоприятной с точки зрения вертикального натяжения активной высотой подвесных коронирующих электродов. Кроме того, устройства встряхивания и устранения их раскачки не обеспечивают надежную, а также безотказную с точки зрения электротехнологии работу коронирующих электродов в условиях вибрации и резонансных смещений от симметричного положения в газовых каналах под действием сил сильного электростатического поля, газового напора и ударов штанг по верхней раме. Указанные причины препятствуют получению требуемого технического результата. Closest to the invention is an electrostatic precipitator (EKTA electrostatic precipitator for efficiently capturing finely dispersed particles / Information leaflet 023-92, Zaporizhzhya, Zaporizhzhya MTTSNTI, 1992, 4c.), Containing precipitation electrodes from profile elements, hanging corona electrodes and devices for eliminating their buildup , as well as gas-permeable partitions from the inlet and outlet of the cleaned stream into the gas channels. In the prototype electrostatic precipitator, by incorporating gas-permeable partitions into the structure from the inlet and outlet side of the gas channels, a combined electron-ion technology is implemented, which are features that coincide with the essential features of the claimed invention, the distinguishing feature of which is the efficient charging of dispersed suspensions in a highly turbulent zone (number Reynolds over 13,000) near the corona electrodes and the laminar regime of the gas flow at a low velocity near the surface clusive electrodes (Reynolds number less than 2000). With this technology, the well-known electrostatic precipitator provides high efficiency for capturing dispersed particles at a speed of up to 2.0 m / s with significantly lower metal and energy consumption compared to an electrostatic precipitator with a similar capacity in the traditional gas purification process. However, a further increase in the productivity of the known electrostatic precipitator in terms of the volumetric flow rate of the cleaned stream is constrained by the active height of the suspended corona electrodes, which is favorable from the point of view of vertical tension. In addition, devices for shaking and eliminating their buildup do not provide reliable, as well as trouble-free from the point of view of electrical technology, operation of the corona electrodes under conditions of vibration and resonant displacements from a symmetrical position in gas channels under the action of strong electrostatic field forces, gas pressure, and rod shocks on the upper frame . These reasons impede the receipt of the required technical result.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электрофильтра-прототипа путем натяжения коронирующих электродов горизонтальными рядами в рамах с подвесным приспособлением и механизмом встряхивания, обеспечить технический результат: повышение производительности по объемному расходу очищаемого потока, надежности и времени безотказной работы электрофильтра с комбинированной электронно-ионной технологией. The basis of the invention is the task of improving the prototype electrostatic precipitator by pulling the corona electrodes in horizontal rows in frames with a suspension device and a shaking mechanism, to provide a technical result: increased productivity in the volumetric flow rate of the cleaned stream, reliability and uptime of the electrostatic precipitator with combined electronic-ion technology.

Сущность изобретения определяется совокупностью отличительных признаков от электрофильтра-прототипа, которая достаточна во всех случаях для достижения технического результата:
- коронирующие электроды натянуты горизонтальными рядами в рамах и в средней части каждой рамы соединены некоронирующими вертикальными стержнями, верхние концы которых укреплены встряхивающей балкой с наковальнями;
- нижние концы отдельных рам с коронирующими электродами соединены поперечными направляющими, положения которых зафиксированы диагональными упорами;
- верхняя подвеска коронирующих систем снабжена подвижным штоком с бойками.The invention is determined by the combination of distinctive features from the electrostatic precipitator prototype, which is sufficient in all cases to achieve a technical result:
- the corona electrodes are stretched in horizontal rows in the frames and in the middle of each frame are connected by non-corona vertical rods, the upper ends of which are strengthened by a shaking beam with anvils;
- the lower ends of the individual frames with the corona electrodes are connected by transverse guides, the positions of which are fixed by diagonal stops;
- the upper suspension of the corona systems is equipped with a movable rod with strikers.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Осадительные электроды из профильных элементов, образующих проходные каналы, коронирующие электроды с игольчатыми разрядными выступами, натянутые горизонтальными рядами в рамах, газопроницаемые перегородки с определенным расположением и соотношением площадей отверстий со стороны входа и выхода в газовые каналы, обеспечивают проявление новых технических свойств изобретения. Натяжение коронирующих электродов с игольчатыми разрядными выступами горизонтальными рядами в рамах позволяет формировать коронирующие системы электрофильтров с комбинированной электронно-ионной технологией с технически целесообразной активной высотой. Причем доля неактивных габаритов коронирующих систем резко сокращается за счет компактного расположения подвесного приспособления и механизма встряхивания, а также исключения грузов подвеса. При этом фиксация диагональными упорами поперечных направляющих нижних концов рам позволяет надежно обеспечивать симметричное расположение коронирующих электродов в газовых каналах. Кроме того, исключение в конструкции коронирующих систем контактов с газовыми зазорами предотвращает электроэрозионное разрушение отдельных ее частей. Соединение коронирующих электродов каждой рамы в средней части некоронирующими стержнями исключает отклонение игольчатых разрядных выступов от симметричного положения по отношению к профильным элементам осадительных электродов под действием сил сильного электростатического поля, газового напора и ударов бойков по наковальням встряхивающей балки. Закрепленный на верхней подвеске коронирующих систем подвижный шток с бойками обеспечивает эффективную регенерацию поверхностей коронирующих электродов от осажденных накоплений дисперсных взвесей с наименьшим коэффициентом их вторичного уноса. Надежная и безотказная конструкция коронирующей системы представляет возможным увеличить скорость очищаемого потока в газовых каналах без нарушений благоприятных условий для комбинированной электронно-ионной технологии и тем самым сократить габариты электрофильтров. Как следствие, в совокупности проявление новых технических свойств изобретения определяет повышение производительности по объемному расходу газов, надежности и времени безотказной работы электрофильтров с комбинированной электронно-ионной технологией. A causal relationship between the totality of the essential features of the claimed invention and the achieved technical result is as follows. Precipitation electrodes made of profile elements forming passage channels, corona electrodes with needle-shaped protrusions, stretched in horizontal rows in frames, gas-permeable partitions with a specific location and ratio of the area of the openings on the inlet and outlet sides of the gas channels, provide a manifestation of new technical properties of the invention. The tension of the corona electrodes with needle-shaped protrusions in horizontal rows in the frames allows the formation of corona systems of electrostatic precipitators with combined electron-ion technology with a technically feasible active height. Moreover, the proportion of inactive dimensions of the corona systems is sharply reduced due to the compact arrangement of the suspension device and the shaking mechanism, as well as the elimination of suspension loads. In this case, fixing the transverse guides of the lower ends of the frames with diagonal stops makes it possible to reliably provide a symmetrical arrangement of the corona electrodes in the gas channels. In addition, the exclusion in the design of corona contact systems with gas gaps prevents electroerosive destruction of its individual parts. The connection of the corona electrodes of each frame in the middle part with non-corona rods eliminates the deviation of the needle-shaped discharge protrusions from a symmetrical position with respect to the profile elements of the precipitation electrodes under the influence of strong electrostatic field, gas pressure and strikes on the anvils of the shaking beam. A movable rod with strikers fixed on the upper suspension of the corona systems ensures efficient regeneration of the surfaces of the corona electrodes from the deposited accumulations of dispersed suspensions with the lowest secondary entrainment coefficient. The reliable and trouble-free design of the corona system makes it possible to increase the speed of the stream to be cleaned in the gas channels without violating the favorable conditions for the combined electron-ion technology and thereby reduce the size of the electrostatic precipitators. As a result, in the aggregate, the manifestation of new technical properties of the invention determines an increase in productivity in terms of gas volumetric flow rate, reliability and uptime of electrostatic precipitators with combined electron-ion technology.

фиг. 1. - общий вид электрофильтра (фрагмент со стороны входа очищаемого потока в газовые каналы),
фиг. 2. - графическое изображение заявляемой конструкции электрофильтра (вид сверху),
фиг. 3. - вид рамы с коронирующими электродами, натянутыми горизонтальными рядами,
фиг.4. - вид поперечного крепления нижних концов рам с диагональными упорами.FIG. 1. - General view of the electrostatic precipitator (fragment from the side of the inlet of the cleaned stream into the gas channels),
FIG. 2. - A graphical representation of the claimed design of the electrostatic precipitator (top view),
FIG. 3. - view of the frame with corona electrodes, stretched in horizontal rows,
figure 4. - view of the transverse fastening of the lower ends of the frames with diagonal stops.

На фигуре 1 приведен общий вид заявляемого электрофильтра (фрагмент вида со стороны входа очищаемого потока в газовые каналы). В корпусе 1 размещают с чередованием осадительные электроды 2, состоящие из профильных элементов 3, которые образуют проходные каналы 4 (см. фиг.2), а также коронирующие электроды 5 с игольчатыми разрядными выступами 6, натянутые горизонтальными рядами в рамах 7. Осадительные электроды 2 образуют газовые каналы 8, в центре которых симметрично располагают коронирующие рамы 7. Со стороны входа и выхода газовых проходов 8 размещают в шахматном порядке газопроницаемые перегородки 9, 10 с определенным расположением и соотношением площадей отверстий 11, 12. Коронирующие электроды 5 в средней части каждой рамы 7 соединяют некоронирующими вертикальными стержнями 13 (см. фиг.3.). Верхние концы стержней 13 закрепляют встряхивающей балкой 14 с наковальнями 15. Верхняя подвеска коронирующих систем 16 снабжается подвижным штоком 17 с бойками 18. Нижние концы отдельных рам 7 коронирующих электродов 5 соединяются поперечными креплениями 19, положение которых фиксируется диагональными упорами 20 (см. фиг.4). Подвеска коронирующих систем 16 проходит через проходной изолятор 21 и закрепляется на траверсе 22, которая фиксируется на опорных изоляторах 23. Подъем и сброс подвижного штока 17 с бойками 18 через вал-изолятор 24 осуществляется посредством мотора-редуктора 25. The figure 1 shows a General view of the inventive electrostatic precipitator (a fragment of the view from the inlet side of the cleaned stream into the gas channels). In the housing 1 are placed alternating precipitation electrodes 2, consisting of profile elements 3, which form the passage channels 4 (see figure 2), as well as corona electrodes 5 with needle-shaped protrusions 6, stretched in horizontal rows in frames 7. Precipitation electrodes 2 form gas channels 8, in the center of which the corona frames 7 are arranged symmetrically. From the inlet and outlet side of the gas passages 8, gas permeable partitions 9, 10 are placed in a checkerboard pattern with a specific arrangement and ratio of the area of the holes 11 , 12. The corona electrodes 5 in the middle of each frame 7 are connected by non-corona vertical rods 13 (see Fig. 3.). The upper ends of the rods 13 are secured with a shaking beam 14 with anvils 15. The upper suspension of the corona systems 16 is equipped with a movable rod 17 with strikers 18. The lower ends of the individual frames 7 of the corona electrodes 5 are connected by transverse fasteners 19, the position of which is fixed by diagonal stops 20 (see figure 4 ) The suspension of the corona systems 16 passes through the bushing 21 and is mounted on the traverse 22, which is fixed on the supporting insulators 23. The lifting and discharge of the movable rod 17 with the strikers 18 through the shaft-insulator 24 is carried out by means of a gear motor 25.

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

К коронирующим электродам 5 подводится выпрямленный ток высокого напряжения от агрегата питания (не показан). Конструкция игольчатых разрядных выступов 6 обеспечивает в газовых каналах резко неоднородное сильное электростатическое поле с наивысшей напряженностью и чехлами коронного разряда вблизи разрядных выступов 6. Очищаемый поток, содержащий дисперсные взвеси, поступает в открытые со стороны входа газовые каналы 8 и частично в отверстия 11 газопроницаемой перегородки 9. В высокотурбулизованной зоне вблизи чехлов коронного разряда на выступах 6 с наивысшей плотностью электронно-ионного потока и напряженностью электрического поля происходит эффективная зарядка дисперсных взвесей. Заряженные дисперсные взвеси под воздействием сил электрического поля и аэродинамических сил газового напора транспортируются в проходные каналы 4 осадительных электродов 2. В проходных каналах 4 отдельные струи газового потока движутся с низкой скоростью в ламинарном режиме, что обеспечивает максимальное осаждение заряженных взвесей на поверхности профильных элементов 3. Газопроницаемые перегородки 10, установленные со стороны выхода из газовых каналов 8, регулируют принудительный переток газа из одного канала 8 в другие через проходные каналы 4 осадительных электродов 2. Незначительная часть просачивается сквозь отверстия 12 газопроницаемых перегородок 10. Благоприятное расположение соотношения площадей отверстий 11, 12 в газопроницаемых перегородках 9, 10 обеспечивает не только принудительный переток из открытого со стороны входа канала 8 в другие закрытые со стороны входа каналы 8, но и обеспечивает равномерную раздачу газового потока на отдельные струи по проходным каналам 4 осадительных электродов 2. При зарастании игольчатых разрядных выступов 6 коронирующие электроды 5 подлежат встряхиванию. Для этого включают мотор-редуктор 25 и за счет подъема сбросы подвижного штока 17 бойками 18 сбрасывают на наковальни 15 встряхивающей балки 14. При этом достигается высокая степень регенерации поверхности коронирующих электродов 5, мотор-редуктор 25 отключается и процесс очистки от дисперсных взвесей поступающего потока в электрофильтре продолжается. To the corona electrodes 5, a rectified high voltage current is supplied from the power unit (not shown). The design of the needle-shaped discharge projections 6 provides a sharply inhomogeneous strong electrostatic field in the gas channels with the highest intensity and corona discharge covers near the discharge projections 6. The cleaned stream containing dispersed suspensions enters the gas channels 8 open from the inlet side and partially into the openings 11 of the gas-permeable partition 9 . In a highly turbulent zone near the corona discharge sheaths on projections 6 with the highest electron-ion flux density and electric field strength, t effective charging of dispersed suspensions. Charged dispersed suspensions under the influence of electric field forces and aerodynamic forces of gas pressure are transported to the passage channels 4 of the precipitation electrodes 2. In the passage channels 4, individual jets of the gas stream move at a low speed in the laminar mode, which ensures maximum deposition of charged suspensions on the surface of the profile elements 3. Gas-permeable partitions 10 installed on the outlet side of the gas channels 8, regulate the forced flow of gas from one channel 8 to another through the passage open channels 4 of the precipitation electrodes 2. An insignificant part seeps through the openings 12 of the gas-permeable partitions 10. The favorable arrangement of the ratio of the areas of the holes 11, 12 in the gas-permeable partitions 9, 10 provides not only forced flow from the channel 8 open from the input side to other channels closed from the input side 8, but also ensures uniform distribution of the gas stream into separate jets along the passage channels 4 of the precipitation electrodes 2. When the needle-shaped protrusions 6 are overgrown, the corona electrons 5 rows be shaken. To do this, turn on the gear motor 25 and by lifting the discharge of the movable rod 17 by the strikers 18 dump it onto the anvil 15 of the shaking beam 14. At the same time, a high degree of regeneration of the surface of the corona electrodes 5 is achieved, the gear motor 25 is turned off and the process of cleaning from dispersed suspensions of the incoming flow into The electrostatic precipitator continues.

Claims

An electrostatic precipitator containing precipitation electrodes from profile elements forming passage channels, corona electrodes with needle-shaped protrusions and gas-permeable partitions with openings on the inlet and outlet sides of the gas channels, characterized in that the elements of the corona electrodes are stretched in horizontal rows in frames whose lower ends are fixed transverse guides and diagonal stops, and their upper suspension is equipped with a movable rod with strikers, while the corona elements in the middle each of the frames are interconnected by non-corona vertical rods, the upper ends of which are strengthened by a shaking beam with anvils.