Электростатический осадитель - RU2143327C1

Чертежи

Показать все 15 чертежа(ей)

Описание

Изобретение касается электростатического осадителя (электрофильтра), предназначенного для использования на электростанциях, цементных заводах, в печах для прокаливания промышленных отходов, на дорогах и в туннелях для удаления плавающих частиц или радиоактивной пыли, либо для очистки воздуха внутри помещений.

Электростатический осадитель основан на том принципе, что пыль захватывается разрядной частью устройства, куда подается высокое напряжение. В корпусе электростатического осадителя разрядные электроды (или отрицательные электроды), предназначенные для создания неоднородного электрического поля, и собирающие пыль электроды, предназначенные для собирания пыли, разнесены друг от друга и расположены напротив друг друга. Между разрядными электродами и собирающими пыль электродами подается высокое напряжение, и разряд электричества происходит в воздухе между двумя электродами. Можно использовать и положительный, и отрицательный разряд, однако положительный разряд создает меньше озона.

В показанном на фиг. 14 известном электростатическом осадителе 100 множество металлических собирающих пыль электродов 200 в форме пластин размещены на расстоянии друг от друга таким образом, что их лицевые поверхности оказываются параллельными. Между собирающими пыль электродами расположено множество проводов 400, на каждом из которых подвешено множество разрядных электродов 300. Подлежащий обработке воздух вводится между электродами параллельно лицевым поверхностям собирающих пыль электродов 200. Разрядные электроды 300 можно поддерживать не только с помощью проводов 400, но также с помощью дистанционирующих средств - стержней или трубок.

На разрядные электроды 300 подается высокое отрицательное напряжение относительно собирающих пыль электродов 200 для создания коронного разряда в воздухе, образуя таким образом заряженную зону между собирающими пыль и разрядными электродами. Подлежащий обработке воздух пропускается через заряженную зону с целью отрицательной зарядки плавающих в воздухе частиц пыли m. Затем заряженные частицы пыли m можно собирать и улавливать собирающими пыль электродами 200, находящимися под положительным потенциалом относительно частиц m пыли. Кроме того, электростатический осадитель 100 можно оборудовать вентилятором, предназначенным для подачи подлежащего обработке воздуха (US, A, 4342571).

В устройстве, сконструированном таким образом, как показано на фиг. 15, собирающие пыль электроды 200 расположены на равных расстояниях, и разрядные электроды 300 расположены на равных расстояниях b между собирающими пыль электродами 200. Когда высокое отрицательное напряжение подается на разрядные электроды 300, в воздухе между электродами посредством коронного разряда от передних концов разрядных электродов 300 создается неоднородное электрическое поле. В результате этого ионизированные (заряженные) частицы m пыли лучше собираются участками собирающих пыль электродов 200, расположенными непосредственно напротив концов разрядных электродов 300, из-за большой разности потенциалов между концами разрядных электродов 300 и собирающих пыль электродов 200.

В другом примере известной техники, как показано на фиг. 16, электростатический осадитель 110 включает в себя собирающие пыль электроды 510, в лицевых поверхностях которых образовано множество отверстий 510a. Собирающие пыль электроды 510 расположены под прямым углом относительно направления потока воздуха (как показано стрелкой). Электростатический осадитель включает в себя множество разрядных электродов, состоящих из прямоугольных металлических пластин с пилообразными участками 610a на их кромках. Разрядные электроды 610 расположены так, что их лицевые поверхности расположены параллельно направлению потока воздуха.

Однако, как показано на фиг. 15, частицы m пыли собранные собирающими пыль электродами 200, стремятся слегка перемещаться в направлении потока воздуха. Кроме того, после того, как слой частиц m пыли покроет собирающие лицевые стороны собирающих пыль электродов 200, поверхность слоя собранных частиц пыли становится скользкой и частицы пыли, которые должны собираться собирающими пыль электродами, легко освобождаются от захватывающего действия электрического поля. Более того, как только частица пыли оторвется от участка, находящегося недалеко от концов разрядных электродов, где имеется сильное электрическое поле, она плывет вниз по потоку мимо участка, где электрическое поле слабое, и электростатический осадитель теряет свою способность обеспечивать высокий процент очистки.

Кроме того, подлежащие собиранию частицы пыли могут частично поляризоваться, становясь таким образом обратно поляризованными частицами, как показано позицией.

Обратно поляризованные части m могут собираться разрядными электродами 300 в неоднородном электрическом поле. Например, в том случае, если лицевые поверхности разрядных электродов 300 находятся напротив собирающих пыль электродов 200, как показано на фиг. 15, может образоваться неоднородное электрическое поле, так что многие частицы с обратной поляризацией m собираются разрядными электродами 300 (как показано в нижней части фиг. 15). В результате этого, может появиться явление закупорки, при котором частицы пыли собираются посредством линий ионизации (или разрядных электродов). Это явление закупорки вызывает проблему уменьшения разрядного тока. В противоположность этому, в показанном на фиг. 16, приборе, предлагается устройство (раскрываемое находящейся на рассмотрении японской заявке на патент 31399/1991), предназначенное для вибрирования собирающих пыль электродов 510, чтобы предотвратить явление закупорки. Однако, при действии этого вибратора, часть собранных частиц пыли m нежелательно плавает в воздухе.

С другой стороны, в случае расположения собирающих пыль электродов 200 параллельно направлению потока, разрядные электроды 300 можно располагать в виде большого количества каскадов, так что пыль, остающуюся несобранной находящимися выше по потоку каскадами, можно удалить в находящемся ниже по потоку каскаде. Однако, находящийся ниже по потоку каскад имеет низкий процент собирания. Это потому, что более крупные частицы пыли имеют большую емкость заряда и имеют большую вероятность сразу же собираться в находящемся выше по потоку каскаде, тогда как более мелкие частицы пыли имеют меньшую емкость заряда и меньшую вероятность собираться в находящихся выше по потоку или ниже по потоку каскадах. Если расстояние между различными типами электродов постепенно уменьшать по направлению находящейся ниже по потоку стороне, электрическое поле будет соответствующим образом интенсифицироваться для собирания меньших частиц пыли на находящейся ниже по потоку стороне. Однако, поскольку расстояние на стороне ниже по потоку не изменяется, эффективность оказывается не высокой. Поскольку конструктивно невозможно уменьшить расстояние, эффективность для большой глубины низкая. Показанные на фиг. 16, разрядные электроды 610 имеют однокаскадную структуру в направлении потока, и эти конструкции для увеличения эффективности должны быть расположены в виде большого количества каскадов. Большое количество каскадов вызывает увеличение глубины электростатического осадителя, увеличивая таким образом проблему места, необходимого для установки. Дополнительно, к этому, если электроды в форме пластин увеличиваются в вертикальном направлении, необходимо предотвращать вспучивание обратных электродов в направлении, перпендикулярном лицевым сторонам электродов. Наоборот, при уменьшении эффективность собирания пыли ухудшается.

В основу изобретения поставлена задача создать электростатический осадитель, который легко собирать и который обеспечивал бы более высокую эффективность очистки воздуха.

Эта задача решается тем, что в электростатическом осадителе, содержащем множество рядов расположенных на расстоянии один от другого параллельных собирающих пыль электродов, где каждый ряд включает в себя множество прямоугольных собирающих пыль электродов, помещенных друг рядом с другом таким образом, что их лицевые стороны расположены вертикально и друг напротив друга, первое дистанционирующее средство, предназначенное для крепления собирающих пыль электродов с заранее заданными промежутками один относительно другого, причем ряды так последовательно расположены на расстоянии один от другого, что лицевые поверхности собирающих пыль электродов параллельны направлению потока газа, множество рядов разрядных электродов, где каждый ряд включает множество прямоугольных разрядных электродов, каждый из которых имеет пилообразные участки на противоположных кромках, и расположен так относительно соседнего, что их лицевые поверхности ориентированы вертикально и одна напротив другой, второе дистанционирующее средство для крепления разрядных электродов в каждом ряду с заранее заданным промежутком один относительно другого, причем ряды разрядных электродов так расположены относительно на заданном расстоянии один от другого, что лицевые поверхности разрядных электродов параллельны направлению газового потока, а каждый ряд разрядных электродов находится между двумя соседними рядами собирающих пыль электродов с образованием заранее заданных промежутков, согласно изобретению, заранее заданный промежуток между собирающими пыль электродами или между разрядными электродами, образованный с помощью первых или вторых дистанционирующих средств последовательно сужается от конца электростатического осадителя выше по потоку к концу ниже по направлению потока газа, а заранее заданный промежуток между рядами собирающих пыль электродов и разрядных электродов последовательно сужается от конца выше по потоку к концу ниже по потоку электростатического осадителя в направлении потока газа.

При вышеупомянутом строении, в соответствии с настоящим изобретением группы собирающих пыль электродов и группы разрядных электродов располагают последовательно и поочередно в направлении потока газа. Это расположение можно получить посредством вначале конструирования групп собирающих пыль электродов и групп разрядных электродов с использованием распорок (или дистанционирующих средств), и затем монтажа групп собирающих пыль и разрядных электродов в корпусе. Корпус можно снабдить множеством установочных кронштейнов (или дистанционирующих средств), помещенных рядом друг с другом в поперечном направлении прохождения воздуха, предназначенных для крепления по отдельности множества собирающих пыль электродов и множества разрядных электродов. В многокаскадной конструкции аналогичным способом можно также изготавливать узел.

Поскольку в этом случае электроды, находящиеся под одним потенциалом, соединены с помощью дистанционирующих средств, во время сборки нет необходимости принимать во внимание промежуток между электродами. Более того, электроды с равными потенциалами расположены в направлении вспучивания, поэтому явление корабления не вызывает конструктивную проблему.

Участки концов пластин смонтированных таким образом групп собирающих пыль электродов и групп разрядных электродов расположены напротив друг друга, так что каждая группа (группы) разрядных электродов разряжают электричество по направлению к двум соседним группам собирающих пыль электродов, находящихся на сторонах выше и ниже по потоку. В результате этого электрического разряда, находящиеся в воздухе частицы пыли стремятся больше притягиваться к находящимся ниже по потоку кромкам электродов группы (групп) собирающих пыль электродов, расположенных на находящейся выше по потоку стороне каждой группы разрядных электронов, а не группы собирающих пыль электродов на находящейся ниже по потоку стороне групп разрядных электродов. Даже если находящиеся выше по потоку кромки электродов находящейся ниже по потоку группы собирающих пыль электродов имеют напротив себя группу разрядных электродов, они склонны собирать мало пыли, потому что на них действует поток воздуха, который уже очищен находящейся выше по потоку группы собирающих пыль электродов. Кроме того, если пыль собирается, она может свободно падать под действием вибрации групп собирающих пыль электродов. Кстати, для укрепления корпуса группы собирающих пыль электродов располагают ниже по потоку групп разрядных электродов.

Благодаря первым и вторым дистанционирующим средствам, промежутки между отдельными собирающими пыль электродами и разрядными электродами групп собирающих пыль электродов и групп разрядных электродов можно последовательно сужать от находящейся выше по потоку стороны к находящейся ниже по потоку стороне электростатического осадителя с целью увеличения напряженности электрического поля и плотности тока на находящейся ниже по потоку стороне, улучшая тем самым характеристику функции многокаскадного собирания пыли. Кроме того, для улучшения характеристики функции многокаскадного собирания пыли можно также последовательно сужать от находящейся выше по потоку стороны к находящейся ниже по потоку стороне промежутки между группами собирающих пыль электродов и группами разрядных электродов.

Из вышеописанной конструкции видно, что промежутки между электродами одного и того же типа, и различных типов можно последовательно сужать в группах собирающих пыль электродов и группах разрядных электродов, расположенных на находящейся ниже по потоку стороне, чтобы увеличить напряжение электрического поля и плотности тока, воздействующих на пыль на находящейся ниже по потоку стороне.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1 изображает перспективный вид, иллюстрирующий часть соответствующего варианту осуществления настоящего изобретения электростатического фильтра;
фиг. 2 - перспективный вид, иллюстрирующий показанный на фиг. 1 электростатический осадитель;
фиг. 3 - вид сверху, иллюстрирующий расположение собирающих пыль электродов и разрядных электродов показанного на фиг. 1 электростатического осадителя;
фиг. 4 - вид сверху, предназначенный для объяснения действий собирающих пыль электродов и разрядных электродов показанного на фиг. 1 электростатического осадителя;
фиг. 5 - вид сверху варианта осуществления, в котором изменяется промежуток между электродами;
фиг. 6 - вид сверху варианта осуществления, в котором изменяется расстояние между группами электродов в направлении потока газа;
фиг. 7 - вид спереди, иллюстрирующий блок собирания пыли другого варианта осуществления изобретения;
фиг. 8 - вид спереди, иллюстрирующий разрядный блок другого варианта осуществления изобретения;
фиг. 9 - вид в разрезе, иллюстрирующий электростатический осадитель, в котором использовано сочетание показанного на фиг. 7 блока собирания пыли и показанного на фиг. 8 разрядного блока;
фиг. 10 - перспективный вид, иллюстрирующий конструкцию, предназначенную для крепления показанных на фиг. 7 собирающих пыль электродов;
фиг. 11 - перспективный вид, иллюстрирующий часть гребневидной направляющей балки, предназначенной для поддержания средней части показанных на фиг. 7 собирающих пыль электродов;
фиг. 12 - вид сверху, иллюстрирующий расположение показанных на фиг. 7 собирающих пыль электродов и гребневидной балки;
фиг. 13 - перспективный вид, иллюстрирующий часть направляющего стержня, предназначенного для поддержания средних частей, показанных на фиг. 8 разрядных электродов;
фиг. 14 - перспективный вид, иллюстрирующий часть известного электростатического осадителя;
фиг. 15 - вид сверху, иллюстрирующий расположение показанных на фиг. 14 электродов;
фиг. 16 - перспективный вид, иллюстрирующий расположение электродов другого известного электростатического осадителя.

Как показано на фиг. 1, множество собирающих пыль электродов 2, имеющих форму прямоугольных пластин, соединены между распорками (или дистанционирующими средствами) 7 (7a, 7b, 7c), образуя ряд 8 собирающих пыль электродов (далее называемый "группой собирающих пыль электродов 8"). Множество разрядных электродов 6, имеющих на чередующихся кромках пилообразные участки 6a, соединены между распорками (или дистанционирующими средствами) 9 (9a и 9b), образуя ряд разрядных электродов 10 (далее называемый "группой разрядных электродов 10"). Собирающие пыль электроды 2 и разрядные электроды 6 изготовлены из электропроводящего материала (типа плоской стали). Промежутки между группами собирающих пыль электродов 8 и группами разрядных электродов 10 и размеры распорок 7 и 9, выбирают таким образом, чтобы повысить эффективность очистки воздуха электростатического осадителя.

Как показано на фиг. 2, в электростатическом осадителе 1 множество каскадов блоков 11, в которых группы разрядных электродов 10 расположены и закреплены между соседними парами групп собирающих пыль электродов 8, подвешены в корпусе 12. Как показано на фиг. 1, группы собирающих пыль электродов 8 и группы разрядных электродов 10 закреплены в блоке 11 посредством винтов 13, выступающих из концевых частей распорок 7 и 9. Отрицательный электрод под высоким отрицательным напряжением соединяется с группами разрядных электродов 10, положительные электроды соединяются с группами собирающих пыль электродов 8. Подлежащий обработке электростатическим осадителем воздух вводится между электродами вентилятором.

Размеры и расположения отдельных собирающих пыль электродов 2 и разрядных электродов 6 групп собирающих пыль электродов 8 и групп разрядных электродов 10, выбирают как показано на фиг. 3, таким образом, что ширина S разрядного электрода 6 примерно в два раза больше ширины t собирающих пыль электродов 2. Промежуток с между собирающими пыль электродами 2 и разрядным электродом 6 примерно в два раза больше ширины собирающих пыль электродов 2. Промежуток между собирающими пыль электродами 2 меньше ширины t собирающих пыль электродов. Промежуток в между разрядными электродами 6 больше промежутка между собирающими пыль электродами 2. В соответствии с прошлыми опытами автора изобретения, часто размеры собирающих пыль электродов 2 делают такими, что ширина составляет примерно между 10 и 100 мм, а толщина примерно между 0,5 и 50 мм. Разрядные электроды 6 часто делают с размерами толщины примерно между 0,3 и 2 мм. Кстати, при уменьшении толщины разрядных электродов 6, повышается действие электрического разряда.

При подаче высокого напряжения на группу разрядных электродов 10, расположенную между парой групп собирающих пыль электродов 8, как показано на фиг. 4, разрядный ток течет между группами разрядных и собирающих пыль электродов и создает стереоскопическое, сложное, неоднородное электрическое поле. Поскольку на соседних лицевых сторонах разрядных электродов 6 группы разрядных электродов 10 поддерживается одинаковый потенциал, электрическое поле не создается, что сильно уменьшает собирание противоположно заряженных частиц m, группами собирающих пыль электродов 8. Заряженные частицы пыли m притягиваются находящимися ниже по потоку кромками электродов 2 групп собирающих пыль электродов 8, которые расположены напротив находящихся выше по потоку кромок электродов 6 групп разрядных электродов 10, и оседают на них. После накопления слоя частиц пыли m на собирающих пыль электродах, поверхность для частиц пыли становится скользкой и частицы пыли, которые должны собираться собирающими пыль электродами, легко освобождаются от захватывающего действия электрического поля. Однако, частицы пыли m притягиваются к газовому потоку, идущему к находящимся ниже по потоку краям электродов 2 групп собирающих пыль электродов 8 посредством действия разрядного электрического поля. При накапливании и отложении частиц пыли m до уровня, при котором они не могут удерживаться притягивающей силой, частицы падают вниз.

Таким образом очищается воздух.

Кроме того, поскольку собирающие пыль электроды 2 имеют вертикальные лицевые поверхности и поскольку электрическое поле неоднородно, собранные частицы пыли m падают, не перемещаясь к соседнему собирающему пыль электроду 2. Поскольку на группах разрядных электродов 10 мало оседает противоположно заряженных частиц m они имеют низкое сопротивление к разряду, и зарядные электроды могут поддерживать высокий разрядный ток, продляя таким образом срок службы аппаратуры.

Теперь будет описана связь между группами собирающих пыль электродов 8 и группами разрядных электродов 10 электростатического осадителя 1 со ссылкой на фиг. 5. Распорки 7 (как показано на фиг. 1), используемые для соединения собирающих пыль электродов 2, короче (a>a1, как показано на фиг. 5) дальше по ходу в воздушном потоке, где они располагаются. Распорки 9 (как показано на фиг. 1), используемые для соединения разрядных электродов 6, делают короче (b>b1, как показано на фиг. 5) дальше по ходу в воздушном потоке, где они располагаются. Короче говоря, для увеличения плотности тока промежутки между электродами можно сужать для находившихся ниже по потоку электродов. В результате этого могут собираться частицы пыли даже малого объема.

С другой стороны как показано на фиг. 6, промежутки между электродами различных типов групп электродов можно постепенно сужать дальше по потоку, где располагаются группы электродов (c> c1 на фиг. 6). В результате этого, напряженность поля можно увеличивать ниже по потоку для сбора частиц пыли m даже малого размера. Кроме того, электроды, располагаемые ниже по потоку, можно располагать так, чтобы промежуток между электродами одного типа и различных типов сужался, чтобы напряженность поля, прикладываемую к частицам пыли, и плотность тока на участках электростатического осадителя ниже по потоку можно увеличивать, увеличивая тем самым эффективность очистки воздуха.

На фиг. 7 показан собирающий пыль блок 14, в котором удлиненные в вертикальном направлении собирающие пыль электроды 2 прикреплены непосредственно к корпусу 12. На верхней балке 12a и на нижней балке 12b корпуса 12 расположены рядом друг с другом множество крепежных кронштейнов 15 (или дистанционирующих средств). Крепежные кронштейны 15, имеют заранее заданный промежуток и снабжены винтами 16 (как показано на фиг. 10), предназначенными для крепления множества собирающих пыль электродов 2 к корпусу с целью конструирования групп собирающих пыль электродов 8. Кроме того, как показано на фиг. 10, образованы с прорезями 17, предназначенными для регулирования натяжения собирающих пыль электродов 2.

Однако, к средним участкам собирающих пыль электродов 2 прикреплена гребнеобразная направляющая балка 18, снабженная множеством зубьев 18a, расположенных рядом друг с другом, предназначенных для введения между собирающими пыль электродами 2, как показано на фиг. 11 и 12. В результате этого, можно предотвратить коробление собирающих пыль электродов 2, чтобы собранная пыль могла падать под действием вибрации гребнеобразной направляющей балки 18.

На фиг. 8 показан разрядный блок 19, в котором удлиненные в вертикальном направлении разрядные электроды 6 непосредственно прикреплены к раме 20, подвешенной в корпусе 12. Верхняя балка 20a и нижняя балка 20b рамы 20 снабжены множеством расположенных рядом друг с другом крепежных кронштейнов 15 (или дистанционирующих средств). К множеству крепежных кронштейнов 15 посредством винтов 16 прикреплено множество разрядных электродов 6 (как показано на фиг. 10). Вдоль пилообразных участков 6a расположен направляющий стержень 21 для стабилизирования средних участков разрядных электродов 6, как показано на фиг. 13.

Как показано на фиг. 9, разрядный блок 19 расположен между парой собирающих пыль блоков 14 с целью конструирования минимального узла электростатического осадителя 1. Сконструированный таким образом электростатический осадитель 1 может иметь большой размер (например, имеющий высоту около 10 м), поскольку нет опасности появления деформации даже когда собирающие пыль электроды 2 и разрядные электроды 6 имеют длину до нескольких метров. Между прочим, монтажные работы здесь проводить легче, чем первого упомянутого варианта осуществления изобретения и не требуются никакие распорки.

Кроме того, верхние балки 12 или 20a собирающих пыль и разрядных блоков можно вместо крепежных кронштейнов 15 снабжать крюками. Крюки подвешивают верхние части собирающих пыль электродов 2 и разрядных электродов с целью натяжения электродов 2 и 6, тогда как осуществляются регулирование и крепление нижних частей электродов 2 и 6.

Соответствующая настоящему изобретению описываемая до сих пор конструкция позволяет легко собирать в блок группы собирающих пыль электродов и групп разрядных электродов, образованных в виде собирающих пыль и разрядных блоков. В результате этого, можно делать корпус, имеющий маленький размер и жесткую конструкцию, или делать корпус, имеющий большой размер, посредством прикрепления собирающих пыль электродов и разрядных электродов непосредственно к корпусу, облегчая тем самым монтажные работы. Кроме того, частицы пыли интенсивно притягиваются к находящимся ниже по потоку кромкам электродов группы собирающих пыль электродов, находящейся выше по потоку группы разрядных электродов. Даже если осаждается большое количество частиц пыли, так что частицы легко отстают от собирающих пыль электродов и плывут вниз по потоку, частицы возвратятся вверх по потоку под действием притягивающих сил. В результате этого, осевшие частицы пыли стремятся упасть вниз под действием силы тяжести, не получая препятствий ни со стороны собирающих пыль электродов, ни со стороны разрядных электродов, улучшая таким образом эффективность чистки воздуха.

Посредством обеспечения первых и вторых дистанционирующих средств, то есть распорок между электродами промежуток между электродами групп собирающих пыль и разрядных электродов легко можно сужать. Кроме того, можно также сузить промежуток между группами собирающих пыль электродов и разрядных электродов. Таким образом, можно обеспечить электростатический осадитель, имеющий превосходные характеристики, посредством достаточного использования многокаскадной конструкции.

Реферат

Устройство предназначено для удаления твердых частиц из воздуха посредством электростатического осаждения. Электростатический осадитель имеет множество рядов разнесенных друг от друга параллельных собирающих пыль или частицы электродов и по меньшей мере один ряд разнесенных друг от друга параллельных разрядных электродов, где каждый ряд разрядных электродов расположен между парой соседних рядов собирающих пыль электродов. Каждый ряд собирающих пыль электродов и каждый ряд разрядных электродов расположены таким образом, что лицевые стороны собирающих пыль электродов и разрядных электродов оказываются параллельными друг другу и параллельными направлению потока подлежащего очистке газа. Промежуток между собирающими пыль электродами в рядах собирающих пыль электродов и промежуток между разрядными электродами в рядах разрядных электродов выполнены последовательно сужающимися от рядов, находящихся выше по потоку, к рядам, находящимся ниже по потоку в электростатическом осадителе. Промежуток между соседними рядами собирающих пыль и разрядных электродов от находящейся выше по потоку стороны электростатического осадителя к находящейся ниже по потоку стороне электростатического осадителя выполнен последовательно сужающимся. Данный электростатический осадитель легко собирается и эффективен в работе. 16 ил.

Формула