CZ309963B6 - Elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu - Google Patents
Elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309963B6 CZ309963B6 CZ2023-271A CZ2023271A CZ309963B6 CZ 309963 B6 CZ309963 B6 CZ 309963B6 CZ 2023271 A CZ2023271 A CZ 2023271A CZ 309963 B6 CZ309963 B6 CZ 309963B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- distribution
- gas
- dust
- electrostatic precipitator
- panels
- Prior art date
Links
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 145
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 claims description 63
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 30
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 108
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 2
- 238000005367 electrostatic precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- -1 incinerators Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
- B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
- B03C3/36—Controlling flow of gases or vapour
- B03C3/361—Controlling flow of gases or vapour by static mechanical means, e.g. deflector
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
- B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
- B03C3/36—Controlling flow of gases or vapour
Landscapes
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Elektrostatický odlučovač (1) prachu z proudu plynu, zahrnující vstupní část (2) s alespoň jedním zařízením (3) pro distribuci plynu zahrnujícím distribuční panely (4) v plném nebo děrovaném provedení, pro snížení koncentrace prachových částic, pro snížení tlakové ztráty a pro řízení rychlostního profilu proudění proudu plynu, dále zahrnující hlavní odlučovací skříň (7) s alespoň jednou soustavou (8) elektrod, dále zahrnující alespoň jeden zásobník (9) odloučeného prachu s alespoň jednou přepážkou (24) a také výstupní část (10), přičemž mezi spodními okraji distribučních panelů (4) tvořících zařízení (3) pro distribuci plynu a spodní nakloněnou stěnou (6) vstupní části (2) je vytvořena horizontální mezera (11), vyznačující se tím, že zařízení (3) pro distribuci plynu je tvořeno soustavou vertikálně nebo šikmo uspořádaných distribučních panelů (4), mezi nimiž jsou vytvořeny svislé nebo šikmé štěrbiny pro průchod proudu plynu do hlavní odlučovací skříně (7).
Description
Elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu
Oblast techniky
Vynález se týká elektrostatického odlučovače prachu z proudu plynu, tedy oblasti ekologie a čištění vzduchu v provozech produkujících pevnými částicemi znečistěný odpadní vzduch, jako jsou spalovny, kotelny, cementárny aj.
Dosavadní stav techniky
Elektrostatické odlučovače se používají k odstraňování prachových částic z proudu spalin pro různé procesní aplikace. Kvalita distribuce toku plynu uvnitř elektrostatického odlučovače je důležitá pro maximalizaci provozní účinnosti odlučovače. Vzhledem k tomu, že požadavky na snížení znečištění jsou stále přísnější a provozní podmínky provozů produkujících znečištěný plyn se mění, roste potřeba stále větších elektrostatických odlučovačů. Zvětšování provozů produkujících prach nebo objemu výroby vede k vyššímu zatížení odlučovačů prachem a potřebě zlepšené účinnosti odlučování prachu. Tam kde existují prostorová omezení pro rozšíření stávajícího systému elektrostatického odlučování o nové nebo systém rozšiřující prvky, tam je nutné zlepšit účinnost odlučování již instalovaných odlučovačů prachu.
Běžný elektrostatický odlučovač je tvořen hlavní odlučovací skříní se sestavou elektrod. Elektrody mohou být dále doplněny zařízeními pro distribuci plynu, které jsou tvořeny distribučními panely nebo samostatnými distribučními panely, jejichž úkolem je vytvářet překážku proudu plynu a svým tvarem nutit plyn tyto distribuční panely obtékat nebo jimi procházet a snižovat tak při obtékání rychlost proudu plynu, a tím uvolňovat těžší prachové částice, které vlivem gravitace vypadávají z proudu a padají směrem dolů. Elektrostatický odlučovač je běžně také tvořen vstupní, obvykle kuželovou nebo také pyramidální částí, rozšiřující se směrem k hlavní odlučovací skříni a opatřenou jedním nebo vícero zařízeními pro distribuci plynu. Zařízení pro distribuci plynu i zde obsahuje děrované nebo plné distribuční panely, které mají stejnou funkci, jako v hlavní odlučovací skříni. Hlavním úkolem vstupní části je maximálně zmenšit množství pevných prachových částic v proudu plynu vstupujícího mezi elektrody v hlavní odlučovací skříni. Vysoká koncentrace prachových částic způsobuje častější jiskry, více vybíjí elektrody a snižuje jejich účinnost. Elektrostatický odlučovač je dále obvykle opatřen i alespoň jedním zásobníkem odloučeného prachu, obvykle umístěným pod hlavní odlučovací skříní tak, že do něj může spadávat odloučený prach i z ostatních části elektrostatického odlučovače. Zásobník je přitom opatřen otvorem nebo otvíráním pro výsep nashromážděného prachu. Elektrostatický odlučovač je dále obvykle opatřen i výstupní částí, obvykle také kuželového nebo pyramidálního tvaru, která může být též opatřena zařízeními pro distribuci plynu. Mezi spodním okrajem distribučních panelů a spodní nakloněnou stěnou vstupní a výstupní části je vytvořena horizontální mezera, takže se distribuční panely spodní nakloněné stěny přímo nedotýkají.
Směrem proudění proudu plynu jev dokumentu myšlen směr od vstupu do vstupní části elektrostatického odlučovače, přes hlavní odlučovací skříň k výstupu výstupní části elektrostatického odlučovače.
Pro dosažení požadované kvality rozvodu plynu v elektrostatickém odlučovači se používají nejrůznější zařízení na rozvod plynu, tzv. zařízení pro distribuci plynu. Jsou to různé vnitřní prvky, které jsou umístěné v elektrostatickém odlučovači. Tyto prvky jsou určené k vytvoření požadovaného rychlostního profilu proudu plynu na vstupní a výstupní části odlučovače. Těmito prvky jsou např. otočná lopatka, což je plochá nebo zakřivená tenká ale dlouhá deska, instalovaná za účelem minimalizace poklesu tlaku a řízení rozložení rychlosti proudu plynu a snížení koncentrace prachu v prachu v proudu plynu. Příkladem tohoto řešení je dokument
- 1 CZ 309963 B6
WO 2020026370 A1. Podobný účel plní i další prvek, kterým je děrovaný plech. Je to plech nebo ocelový plech s kulatými nebo čtvercovými otvory různých průměrů umístěnými ve vstupní nebo výstupní části elektrostatického odlučovače a sloužící k distribuci vyrovnávacího proudu plynu. Příkladem tohoto řešení je dokument WO 200194023 A1. Dalšími používanými prvky jsou nevrstvené (anti-sneakage) přepážky. Jsou to vnitřní přepážkové prvky v odlučovači, které brání plynu v obtékání aktivní zóny nebo pole elektrostatického odlučovače. Ty jsou obvykle umístěny podél svislých stěn pouzdra. Typicky je povrch přepážky kolmý ke směru proudu plynu. Příkladem tohoto řešení je dokument US 4725289 A. Dalším používaným prvkem jsou přepážky násypky. To jsou vnitřní přepážkové prvky v zásobníku odloučeného prachu odlučovače, které zabraňují zametání tohoto prachu zpět do proudu plynu. Příkladem je dokument EP 0254832 A2.
Distribuční zařízení plynu v odlučovači jsou většinou navržena tak, aby dosáhla požadované kvality distribuce plynu a minimalizovala odpor proudění plynu. Shromažďování určitého množství prachu na sítech rozvodu plynu je považováno za vedlejší efekt, který nemá přímý vliv na dimenzování elektrostatického odlučovače, tedy na výpočet potřebné velikosti elektrostatického odlučovače pro dosažení požadované účinnosti odstraňování prachu z plynu. V aplikacích elektrostatických odlučovačů pro odlučování prachu v technologickém procesu, kde hrozí nalepování prachu na odlučovací prvky elektrostatického odlučovače, se používají rozvody plynu s oklepávacím systémem. Příkladem je např. řešení dle dokumentu WO 2020026370 A1. Zařízení pro distribuci plynu Rapper je zařízení, které se používá k zabránění usazování prachu na sítech distribuce plynu vytlačováním prachu z desek síta pro distribuci toku, aby distribuční zařízení zůstala bez překážek neblokována vrstvami prachu. Znečištění nebo nánosy na distribučních zařízeních mohou způsobit značné zkreslení vzorů proudění plynu. Množství nasbíraného prachu na vstupních sítech rozvodu plynu s oklepáváním také nemá přímý vliv na dimenzování elektrostatického odlučovače.
Typické uspořádání známých plynových distribučních panelů na vstupu elektrostatického odlučovače má výhodu v tom, že určité množství prachu se shromažďuje na horní části vstupních sít distribučního plynu a následně, když sklouzávají dolů nebo padají z otáčejících se lopatek, jsou prachové laviny účinně sfouknuty ven proudem plynu přes otvory ve spodních částech distribučních zařízení.
V otvorech perforovaných panelů síta pro distribuci plynu je rychlost proudu plynu vyšší než průměrná rychlost plynu v oblasti průřezu těsně před sítem pro distribuci plynu a lokálně silnější proudy plynu v těchto otvorech rozptylují nashromážděný, stohovaný prach.
Ve spodní části distribučních sít je typicky velká horizontální mezera mezi nakloněnou stěnou vstupního přechodu a spodními okraji distribučních panelů, která umožňuje volné sjíždění prachových lavin do spodní násypky. V této mezeře je rychlost proudícího plynu vyšší a výsledkem je, že lokálně silnější proud plynu vyfukuje menší pevné částice z prachových lavin. To způsobuje, že znovu rozptýlené jednou zachycené pevné částice vstupují ve větším objemu do proudícího plynu vstupujícího do prvního elektrického pole elektrostatického odlučovače.
Pro sběr polétavého prachu na povrchu sběrných desek v elektrickém poli elektrostatického odlučovače se spotřebovává elektrická energie. V případě nízkého a středního odporu polétavého prachu platí, že čím vyšší spotřeba energie, tím vyšší účinnost odlučování prachu v elektrostatickém odlučovači. Menší velikost pevných částic je efektivněji oddělena od proudu plynu při silnějším elektrickém poli v elektrostatickém odlučovači. Síla elektrického pole závisí na dosaženém napětí mezi elektrodami v elektrostatickém odlučovači, čím vyšší napětí, tím silnější elektrické pole. Řídicí systém budicího systému pro pole elektrostatického odlučovače se snaží udržet během provozu co nejvyšší napětí.
Je-li koncentrace pevných částic ve vstupním proudu plynu vstupujícího do prvního elektrického pole elektrostatického odlučovače vysoká, způsobují tyto prachové částice časté elektrické jiskry,
- 2 CZ 309963 B6 tedy krátké, prudké výboje elektrického pole mezi elektrodami nebo elektrické oblouky. Čím vyšší je koncentrace pevných látek, tím častější jiskry detekuje řídicí systém. Intenzita jisker nebo oblouků je hlavním omezovačem dosahovaných hodnot napětí a proudu mající za následek snížení příkon ve vstupních polích elektrostatického odlučovače, což má za následek nižší celkovou účinnost odlučování prachu.
V procesu elektrostatického srážení částic prachu také probíhají efekty aglomerace a deaglomerace těchto částic. Efekt aglomerace částic pomáhá při separaci pevných částic z proudu plynu v elektrostatickém odlučovači. Účinek deaglomerace částic snižuje sběrnou účinnost elektrostatického odlučovače. Dominuje efekt deaglomerace částic, kdy aglomeráty velmi velkých sloidových částic s velmi malými částicemi narazí na elektrody vysokou rychlostí a energie nárazu z nepružné srážky se přenese na malou částici a dojde k defragmentaci aglomerátů. Větší částice může zůstat na povrchu elektrod, ale malé částice elektricky z elektrody relativně vysokou rychlostí přeskakují do proudu plynu v prostoru mezi elektrodami. Proto emise částic na výstupu z elektrostatického odlučovače je tvořena převážně těmi nejmenšími pevnými částicemi.
Hrubé pevné částice mají tendenci klesat působením gravitace a překonávat odpor tekutiny v rozšířené zóně s nízkou rychlostí. V některých průmyslových zařízeních se před elektrostatickými odlučovači používají mechanické předkolektory pro separaci pevných částic ze spalin. Pro předkolektor je potřeba další prostor před elektrostatickým odlučovačem a potřebný další systém odlučování prachu z předkolektoru. Předkolektor výrazně zvyšuje celkovou tlakovou ztrátu na zařízení na čištění plynů. Tlaková ztráta předkolektoru je obvykle mnohem vyšší než tlakové ztráty elektrostatického odlučovače a má vliv na celkovou spotřebu energie instalace, včetně požadované indukované příkon ventilátoru tahu.
Hlavní nevýhodou současně používaných elektrostatických odlučovačů je, že nedokáží pružně reagovat na požadavek pro případnou zvýšenou odlučivost pevných prachových částic, aniž by to znamenalo instalaci většího elektrostatického odlučovače, více odlučovačů za sebou nebo přídavných předkolektorů. Zvětšení velikosti elektrostatického odlučovače nebo instalace dalších předkolektorů nebo odlučovačů je dále často limitováno prostorovými možnostmi umístění ve stavbách. Další nevýhodou je již výše uvedená velká horizontální mezera mezi nakloněnou stěnou vstupního přechodu a spodními okraji distribučních panelů. Díky ní dochází k zpětnému strhávání již jednou oddělených částic, které pak v elektrostatickém poli elektrostatického odlučovače vytváří elektrické jiskry nebo elektrické oblouky a snižuje se účinnost odlučování prachových částic.
Úkolem vynálezu je vytvořit takový elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu, který bude schopen řídit distribuci rychlosti k dosažení požadovaného profilu rychlosti plynu tak, aby se zvýšila účinnost odlučování prachových částic bez nutnosti zvětšení vnější velikosti elektrostatického odlučovače. Především se jedná o snížení tlakové ztráty na zařízení pro distribuci plynu, ale současně je úkolem vynálezu i snížit riziko strhávání již jednou oddělených prachových částic zpět do čištěného proudu plynu.
Podstata vynálezu
Nedostatky v současnosti známých elektrostatických odlučovačů prachu překonává popisovaný elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu, zahrnující vstupní část, hlavní odlučovací skříň, alespoň jeden zásobník odloučeného prachu a výstupní část. Vstupní část je opatřena alespoň jedním zařízením pro distribuci plynu obsahujícím distribuční panely v plném nebo děrovaném provedení. Zařízení pro distribuci plynu slouží pro snížení koncentrace prachových částic, pro snížení tlakové ztráty a pro řízení rychlostního profilu proudění proudu plynu. Odlučovací skříň je opatřena alespoň jednou soustavou elektrod. Zásobník odloučeného prachu je opatřen alespoň jednou přepážkou. Mezi spodními okraji distribučních panelů, které tvoří zařízení pro distribuci
- 3 CZ 309963 B6 plynu a spodní nakloněnou stěnou vstupního části je vytvořena horizontální mezera. Zařízení pro distribuci plynu je tvořeno soustavou vertikálně nebo šikmo uspořádaných distribučních panelů, mezi nimiž jsou vytvořeny svislé nebo šikmé štěrbiny sloužící pro průchod proudu plynu z vstupní části do hlavní odlučovací skříně.
Ve výhodném provedení mají distribuční panely vertikální deskovou základnu, která je opatřena po stranách bočními lemy. Boční lemy jsou instalovány tak, že vystupují proti směru proudění proudu plynu.
V jiném výhodném provedení mají distribuční panely profil písmena U, kdy boční lem svírá s deskovou základnou úhel 90°. V tomto výhodném provedení je mezi bočním lemem a deskovou základnou vytvořen první kanál, který slouží pro jímání prachu z proudu plynu. Prach následně vlivem gravitace spadává do spodní části distribučního panelu a dále do zásobníku odloučeného prachu.
V dalším výhodném provedení jsou boční lemy právě jednoho distribučního panelu na koncích zahnuty dovnitř. Díky tomuto zahnutí boční lemy na distribučním panelu vytvářejí současně dvojici protilehlých prvních kanálů a dvojici protilehlých druhých kanálů. Kanály slouží pro jímání prachu z proudu plynu. Prach následně vlivem gravitace spadává do spodní části distribučního panelu a dále do zásobníku odloučeného prachu.
V ještě dalším výhodném provedení je alespoň jeden distribuční panel na své spodní části opatřen proudovou clonou, která přiléhá ke spodní nakloněné stěně vstupní části. Proudová clona tak překrývá alespoň spodní část distribučního panelu a alespoň v šíři distribučního panelu i k ní přiléhající horizontální mezeru. Proudová clona tak slouží pro eliminaci možnosti zpětného strhávání prachových částic spadávajících do zásobníku vlivem proudu plynu obtékajícího distribuční panel.
V následujícím výhodném provedení je distribuční panel vyroben z kovových nebo plastových profilů.
V jiném výhodném provedení je elektrostatický odlučovač prachu opatřen oklepávacím systémem pro oklep lepkavých prachových částic z distribučních panelů zařízením pro distribuci plynu, ze soustav elektrod a ze stěn vstupní části.
V dalším výhodném provedení je oklepávací systém tvořen zařízením ze skupiny zařízení: zvukový klakson, elektromagnetické kladívko, pneumatické kladívko, elektromagnetický vibrátor, kladívko s rázovou tyčí.
V následujícím výhodném provedení jsou distribuční panely na svém horním okraji zavěšeny na řetězovém článku a ve své spodní části jsou osazeny na vodítku. Tento typ uložení distribučního panelu slouží pro bočně omezené pohyblivé uložení distribučních panelů a pro vytvoření jejich vlastních kmitů způsobeným prouděním plynu kolem a skrz tyto distribuční panely. Dochází tak k samočinnému oklepu prachových částic z těchto distribučních panelů.
V ještě dalším výhodném provedení je každý distribuční panel opatřen proudovou clonou. Proudové clony jsou v tomto výhodném provedení uspořádány tak, že se rozestup spodních částí dvou sousedících proudových clon ve směru proudění proudu plynu zvyšuje.
V jiném výhodném provedení je spodní část distribučního panelu pohyblivá a je upevněná k horní části distribučního panelu závěsem nebo řetězovým článkem.
V dalším výhodném provedení jsou distribuční panely děrované a jsou opatřeny otvory uspořádanými alespoň v jedné svislé řadě pod sebou.
- 4 CZ 309963 B6
Tento vynález se týká elektrostatického odlučovače prachu pro čištění plynů z proudu plynu s relativně vysokým zatížením prachem. Příkladem provozů s vysokým zatížením prachem jsou provozy pro spalování fosilního paliva v energetických kotlích, provozy pro výrobu celulózy a papíru nebo provozy vápenek a výroben cementu. Tento vynález je vytvořen především pro práci za podmínek relativně vysokého zatížení prachem s omezenými požadavky na prostor a vyššími požadavky na účinnost odlučování prachu.
Hlavní výhodou tohoto elektrostatického odlučovače prachu z proudu plynu je, že je schopen výrazně zvýšit množství odloučeného prachu z proudu plynu bez nutnosti pro toto zvýšení účinnosti zvětšovat velikost vlastního elektrostatického odlučovače. Díky tomu lze u elektrostatického odlučovače dosáhnout vyšší účinnost odlučování prachu, s nižší spotřebou energie na elektrostatické srážení, a tak i snížení potřebných provozních nákladů. Při tomto zlepšení parametrů se nezměnila schopnost účinně řídit distribuci rychlosti plynu k dosažení požadovaného profilu rychlosti plynu. U tohoto vynálezu se naopak snižují tlakové ztráty na zařízení pro distribuci plynu, a i riziko strhávání již jednou oddělených prachových částic zpět do čištěného proudu plynu.
Objasnění výkresů
Vynález bude blíže objasněn pomocí výkresů, které znázorňují:
obr. 1: boční řez elektrostatickým odlučovačem se vstupní částí, hlavní odlučovací skříní, výstupní částí a dvěma zásobníky. Vstupní část je sestavou tří zařízení pro distribuci plynu tvořenými sestavou vertikálně uložených distribučních panelů s otvory umístěnými v jedné vertikální řadě, kdy spodní okraj každého distribučního panelu je kryt proudovou clonou. Hlavní odlučovací skříň je opatřena dvojicí sestav elektrod a ve spodní části dvěma zásobníky každý s dvojicí přepážek. Výstupní část je opatřena jedním zařízením pro distribuci plynu ve shodném provedení jako jsou ve vstupní části. Sestavy ve vstupní části a v hlavní odlučovací skříni jsou opatřeny oklepávacím mechanismem v provedení kladívko a rázová tyč;
obr. 2: 3D detailní pohled na zařízení pro distribuci plynu tvořené sestavou čtyř vedle sebe vertikálně uložených distribučních panelů tvaru písmena „C“, každý s jednou vertikální řadou kruhových otvorů. Distribuční panely jsou shora zavěšeny na řetězových článcích a jejich spodní část je kryta proudovými clonami a osazena na vodítku. Na obrázku je vyobrazen směr proudu plynu a současně přiléhání proudových clon k spodní nakloněné stěně vstupní části;
obr. 3: 3D detailní pohled na sestavu dle obr. 2 s lepším vyobrazením zvětšujícího se rozestupu mezi proudovými clonami ve směru proudění proudu plynu;
obr. 4: 3D detailní pohled na čtyři různá provedení distribučních panelů podle velikosti deskové základny a tvaru a velikosti bočních lemů a tvaru, počtu a umístění otvorů. Jiné je i provedení proudových clon;
obr. 5: 3D detailní pohled na dvojici distribučních panelů s jejich pohyblivou spodní částí.
Příklady uskutečnění vynálezu
Popsaný vynález vylepšuje dosavadní stav techniky tak, že u elektrostatického odlučovače 1 prachu vytvořeného podle současného stavu techniky, při stejné velikosti elektrostatického odlučovače 1 výrazně zvyšuje jeho účinnost, snižuje energetickou náročnost a zlepšuje i parametry proudu F plynu při jeho proudění elektrostatickým odlučovačem 1.
- 5 CZ 309963 B6
Podle vyobrazení vynálezu podle obr. 1 se na první pohled prezentovaný elektrostatický odlučovač 1 příliš neliší od dosavadního stavu techniky. I on je tvořen vstupní částí 2 kuželového tvaru, hlavní odlučovací skříní 7, válcového tvaru, alespoň jedním zásobníkem 9 odloučeného prachu a výstupní částí 10 kuželového tvaru. Neliší se ani tím, že vstupní část 2 je opatřena alespoň jedním zařízením 3 pro distribuci plynu obsahujícím distribuční panely 4 v plném nebo děrovaném provedení a ani účelem tohoto zařízení 3 pro distribuci plynu. I zde toto zařízení 3 pro distribuci plynu slouží pro snížení koncentrace prachových částic, pro snížení tlakové ztráty a pro řízení rychlostního profilu proudění proudu F plynu. I hlavní odlučovací skříň 7 se příliš neliší od dosavadního stavu techniky, kdy je opatřena alespoň jednou soustavou 8 elektrod a zásobník 9 odloučeného prachu je standardně opatřen alespoň jednou přepážkou 24. Rozdílem není ani to, že mezi spodními okraji 5 distribučních panelů 4, které tvoří zařízení 3 pro distribuci plynu a spodní nakloněnou stěnou 6 vstupního části 2 je vytvořena horizontální mezera 11, viz obr. 1, 3 a 5. Výrazným a hlavním rozdílem je, že zařízení 3 pro distribuci plynu je tvořeno soustavou vertikálně nebo šikmo uspořádaných distribučních panelů 4, mezi nimiž jsou vytvořeny svislé nebo šikmé štěrbiny 12 sloužící pro průchod proudu F plynu ze vstupní části 2 do hlavní odlučovací skříně 7.
Podle konkrétního příkladu uskutečnění vynálezu vyobrazeném na obr. 2 až 5, mají distribuční panely 4 vertikální deskovou základnu 13, která je opatřena po stranách bočními lemy 14. Boční lemy 14 jsou instalovány tak, že vystupují proti směru proudění proudu F plynu.
Podle nezobrazeného příkladu uskutečnění vynálezu mají distribuční panely 4 profil písmena U, a tedy boční lem 14 svírá s deskovou základnou 13 úhel 90°. V tomto příkladu uskutečnění vynálezu je mezi bočním lemem 14 a deskovou základnou 13 vytvořen první kanál 17, který slouží pro jímání prachu z proudu F plynu. Zachycený prach následně vlivem gravitační síly spadává do spodní části 15 distribučního panelu 4 a dále do zásobníku 9 odloučeného prachu.
Podle již konkrétního příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeného na obr. 2 až 5, jsou boční lemy 14 distribučního panelu 4 tvaru písmene „L“ a také jsou uspořádány tak, že vystupují proti proudu plynu F. Toto uspořádání distribučního panelu 4 tak vytváří v průřezu tvar písmena „C“ Tím, že jsou boční lemy 14 distribučního panelu 4 na koncích zahnuty dovnitř vytvářejí současně dvojici protilehlých prvních kanálů 17 a dvojici protilehlých druhých kanálů 17'. Kanály 17, 17' slouží pro jímání prachu z proudu plynu F. Prach následně vlivem gravitační síly spadává do spodní části distribučního panelu 4 a dále do zásobníku 9 odloučeného prachu.
Podle příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeném na obr. 1 až 5, je alespoň jeden distribuční panel 4 na své spodní části opatřen proudovou clonou 16, která přiléhá ke spodní nakloněné stěně 6 vstupní části 2. Proudová clona 16 svým tvarem a umístěním překrývá alespoň spodní část 15 distribučního panelu 4 a alespoň v šíři distribučního panelu 4 i k ní přiléhající horizontální mezeru 11. Proudová clona 4 tak slouží pro eliminaci možnosti zpětného strhávání prachových částic spadávajících do zásobníku 9 vlivem proudu plynu F obtékajícího distribuční panel 4.
V jiném konkrétním příkladu uskutečnění vynálezu, je elektrostatický odlučovač 1 prachu opatřen oklepávacím systémem pro oklep lepkavých prachových částic z distribučních panelů 4 zařízením 3 pro distribuci plynu, ze soustav 8 elektrod a ze stěn vstupní části 2. Oklepávací systém může mít různá provedení. Podle nezobrazených příkladů uskutečnění vynálezu je oklepávací systém tvořen zařízením ze skupiny zařízení: zvukový klakson, elektromagnetické kladívko, pneumatické kladívko, elektromagnetický vibrátor. Podle příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeném na obr. 1, je oklepávací systém tvořen kladívkem 21 s rázovou tyčí 20.
Oklepávací systém může být nahrazen nebo doplněn upevněním distribučních panelů 4 tak, aby proud F plynu obtékající tyto distribuční panely 4 vyvolával jejich vibrace, které by vyvolávali oklep usazeného prachu. Takovým provedením je provedení vynálezu podle vyobrazení na obr. 2 a 3. Na těchto vyobrazeních je vyobrazeno provedení, kde jsou distribuční
- 6 CZ 309963 B6 panely 4 na svém horním okraji 25 zavěšeny na řetězovém článku 22 a ve své spodní části 15 jsou osazeny na vodítku 18. Tento typ uložení distribučního panelu 4 umožňuje omezený pohyb uložení distribučních panelů 4. Díky vytvořeným vibracím dochází tak k samočinnému oklepu prachových částic z těchto distribučních panelů 4.
Na obr. 3 a 5 je vyobrazeno konkrétní prostorové uspořádání proudových clon 16 se zvýrazněním jejich uspořádání tak, že se rozestup 23 spodních částí dvou sousedících proudových clon 16 ve směru proudění proudu F plynu zvyšuje. Toto uspořádání brání blokování spadávání prachových částic a shluků těchto částic ulpělých na distribučních panelech 4 a vytváření míst v proudu F plynu podporujících tvorbu prachových shluků. Ze stejného důvodu je s výhodou proudová clona 16 tvořena jako částečně bočně otevřený vícestranný jehlan, viz obr. 2 a 3 s otevřenou stranou přiléhající na spodní nakloněnou stěnu 6 vstupní části 2. Odborník v oboru lehce dovodí i mnoho jiných možných tvarových a materiálových provedení proudových clon 16, které budou splňovat hlavní podmínku jejich použití, tedy bránit průchodu proudu F plynu k distribučními panely 4 zachycených a do zásobníku 9 spadávajících prachových částic.
Pro podporu funkce lepšího opadávání prachu je podle konkrétního příkladu uskutečnění vynálezu, vyobrazeném konkrétně na obr. 5, možné vytvořit distribuční panely 4 tak, že jejich spodní část 15 je pohyblivá a je upevněná k horní části 26 distribučního panelu 4 závěsem nebo řetězovým článkem 22.
S výhodou jsou distribuční panely 4 vytvořeny tak, že jsou děrované, přičemž otvory 19 v nich vytvořené slouží pro usnadnění postupu proudu F plynu, takže proud F plynu distribuční panely 4 nejen obtéká, ale jimi i prostupuje. Otvory 19 v distribučním panelu 4 jsou podle obr. 4 uspořádané alespoň v jedné svislé řadě pod sebou, ale také ve dvou a podle nezobrazených příkladů uspořádání vynálezu může být těchto řad i více, přičemž průměr otvoru 19 je volena především ve vztahu k plánované rychlosti proudu F plynu, kterým má proud F plynu procházet elektrostatickým odlučovačem 1. Distribuční panel je obvykle vyroben z kovových nebo plastových profilů, odborník v obou ale dovodí i jiné profilové tvary distribučních panelů 4, materiálu distribučních panelů 4, velikosti a množství otvorů 19 v distribučních panelech 4.
Tento vynález se týká elektrostatického odlučovače 1 prachu pro čištění plynů z proudu plynu s relativně vysokým zatížením prachem. Příkladem provozů s vysokým zatížením prachem jsou provozy pro spalování fosilního paliva v energetických kotlích, provozy pro výrobu celulózy a papíru nebo provozy vápenek a výroben cementu. Tento vynález je vytvořen především pro práci za podmínek relativně vysokého zatížení prachem s omezenými požadavky na prostor a vyššími požadavky na účinnost odlučování prachu.
Porovnání konkrétního provedení vylepšení a změna dosahovaných parametrů oproti dosavadního stavu u elektrostatického odlučovače 1 prachu u spalovacího zařízení na hnědé uhlí, tedy u kotle o výkonu 800 MW.
Tab. 1 - provozní požadavky na elektrostatický odlučovač 1
| Požadovaný parametr | Hodnota parametru stará | Hodnota parametru nová |
| Koncentrace prachu na vstupu do vstupní části | max. 28 g/Nm3 (mokrý plyn) | max. 42 g/Nm3 (mokrý plyn) |
| Záruka na výstupní prachové emise | <50 mg/Nm3 suchého plynu @ 6 % O2 | <25 mg/Nm3 suchého plynu @ 6 % O2 |
| Požadovaná záruka na účinnost sběru | 99,821 % | 99,940 % |
- 7 CZ 309963 B6
Tab. 2 Parametry konstrukce při zachování zastavěné velikosti elektrostatického odlučovače 1
| Parametr | Hodnota dříve | Možná úprava | Úprava podle vynálezu |
| Hmotnost všech zařízení pro distribuci plynu | 42 148 kg | --- | 52 500 kg |
| Hmotnost jedné soustavy elektrod | délka sestavy 3,2 m hmotnost 469 660 kg | + další sestava o délce 4 m | délka sestavy 2,4 m hmotnost 352 245 kg |
| Elektrostatický odlučovač (SCA) s roztečí elektrod | 400 mm, 44,70 m2/(m3/s) | 400 mm, 64 m2/(m3/s) | --- |
| Celková spotřeba elektrostatického odlučovače při plném zatížení kotle | 2972 kW | 4418 kW | 4089 kW |
| Typ vylepšení | rozšíření o další sestavy elektrod o délce = 4,0 m a výměna stávajících vysokonapěťových elektrod za vy sokofrekvenční napájecí elektrody | úpravy zařízení pro distribuci plynu ve vstupní části dle vynálezu | |
| Celková hmotnost nových prvků | 540 109 kg | 404 775 kg |
Celkové úspory proti vylepšení elektrostatického separátoru podle dosavadního stavu techniky 5 a podle vynálezu jsou ty, že podle vynálezu je pro dosažení nových provozních parametrů zapotřebí stejného prostoru pro elektrostatický separátor 1, ale dosahuje se spotřebu elektrické energie o 328 kW menší a elektrostatický separátor 1 bude o 135 334 kg lehčí.
Průmyslová využitelnost
Vynález najde uplatnění především při modernizace stávajících provozů s elektrostatickými odlučovači, kde není možno zvýšit jejich parametry montáží větších a výkonnějších odlučovačů, protože pro ně není v konstrukci provozu místo. Jedná se především o provozy produkující velké 15 množství prachových částic, jako spalovny, hnědouhelné elektrárny vápenky, cementárny apod.
Claims (12)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Elektrostatický odlučovač (1) prachu z proudu (F) plynu, zahrnující vstupní část (2) s alespoň jedním zařízením (3) pro distribuci plynu, zahrnujícím distribuční panely (4) v plném nebo děrovaném provedení pro snížení koncentrace prachových částic, pro snížení tlakové ztráty a pro řízení rychlostního profilu proudění proudu (F) plynu, dále zahrnující hlavní odlučovací skříň (7) s alespoň jednou soustavou (8) elektrod, dále zahrnující alespoň jeden zásobník (9) odloučeného prachu s alespoň jednou přepážkou (24) a dále výstupní část (10), přičemž mezi spodními okraji (5) distribučních panelů (4) tvořících zařízení (3) pro distribuci plynu a spodní nakloněnou stěnou (6) vstupního části (2) je vytvořena horizontální mezera (11), vyznačující se tím, že zařízení (3) pro distribuci plynu je tvořeno soustavou vertikálně nebo šikmo uspořádaných distribučních panelů (4), mezi nimiž jsou vytvořeny svislé nebo šikmé štěrbiny (12) pro průchod proudu (F) plynu do hlavní odlučovací skříně (7).
- 2. Elektrostatický odlučovač (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že distribuční panely (4) mají vertikální deskovou základnu (13) opatřenou po stranách bočními lemy (14), vystupujícími proti směru proudění proudu (F) plynu.
- 3. Elektrostatický odlučovač (1) podle nároku 2, vyznačující se tím, že distribuční panely (4) mají profil písmena U, přičemž boční lem (14) svírá s deskovou základnou (13) úhel 90°, a přičemž mezi bočním lemem (14) a deskovou základnou (13) je vytvořen první kanál (17) pro jímání prachu z proudu (F) plynu a pro jeho gravitační spadávání do spodní části distribučního panelu (4) a dále do zásobníku (9) odloučeného prachu.
- 4. Elektrostatický odlučovač (1) podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že boční lemy (14) právě jednoho distribučního panelu (4) jsou na koncích zahnuty dovnitř a vytvářejí tak dvojici protilehlých prvních kanálů (17) a současně dvojici protilehlých druhých kanálů (17') pro jímání prachu z proudu (F) plynu a pro jeho gravitační spadávání do spodní části distribučního panelu (4) a dále do zásobníku (9) odloučeného prachu.
- 5. Elektrostatický odlučovač (1) podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jeden distribuční panel (4) je na své spodní části (15) opatřen proudovou clonou (16), přiléhající ke spodní nakloněné stěně (6) vstupní části (2) a překrývající alespoň spodní část (15) distribučního panelu (4) a alespoň v šíři distribučního panelu (4) k ní přiléhající horizontální mezeru (11) pro eliminaci možnosti zpětného strhávání prachových částic spadávajících do zásobníku (9).
- 6. Elektrostatický odlučovač (1) podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že distribuční panel (4) je vyroben z kovových nebo plastových profilů.
- 7. Elektrostatický odlučovač (1) podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že je opatřen oklepávacím systémem pro oklep lepkavých prachových částic z distribučních panelů (4) zařízením (3) pro distribuci plynu, ze soustav elektrod (8) a ze stěn vstupní části (2).
- 8. Elektrostatický odlučovač (1) podle nároku 7, vyznačující se tím, že oklepávací systém je tvořen zařízením ze skupiny zařízení: zvukový klakson, elektromagnetické kladívko, pneumatické kladívko, elektromagnetický vibrátor, kladívko (21) s rázovou tyčí (20).
- 9. Elektrostatický odlučovač (1) podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že distribuční panely (4) jsou na svém horním okraji (25) zavěšeny na řetězovém článku (22) a ve své spodní části jsou osazeny na vodítku (18) pro bočně omezené pohyblivé uložení distribučních panelů (4) pro vytvoření jejich vlastních kmitů prouděním plynu a samočinný oklep prachových částic z těchto distribučních panelů (4).
- 10. Elektrostatický odlučovač (1) podle některého z nároků 5 až 9, vyznačující se tím, že každý distribuční panel (4) je opatřen proudovou clonou (16), a že proudové clony (16) jsou uspořádány- 9 CZ 309963 B6 tak, že se rozestup (23) spodních částí dvou sousedících proudových clon (16) ve směru proudění proudu (F) plynu zvyšuje.
- 11. Elektrostatický odlučovač (1) podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že spodní část (15) distribučního panelu (4) je pohyblivá a je upevněná k horní části (26) distribučního panelu 5 (4) závěsem nebo řetězovým článkem (22).
- 12. Elektrostatický odlučovač (1) podle některého z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že distribuční panely (4) jsou děrované, opatřené otvory (19) uspořádanými alespoň v jedné svislé řadě pod sebou.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-271A CZ309963B6 (cs) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | Elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-271A CZ309963B6 (cs) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | Elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2023271A3 CZ2023271A3 (cs) | 2024-03-06 |
| CZ309963B6 true CZ309963B6 (cs) | 2024-03-06 |
Family
ID=89619526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2023-271A CZ309963B6 (cs) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | Elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309963B6 (cs) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4213766A (en) * | 1977-09-06 | 1980-07-22 | Lodge-Cottrell, Ltd. | Method and means for distributing gas along an extended inlet portion of gas treatment means |
| JPS5610348A (en) * | 1979-07-06 | 1981-02-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Electric dust collector |
| US6964698B1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-11-15 | Balcke-Durr Gmbh | Gas supply for electrostatic filter and electrostatic filter arrangement |
| US9694315B2 (en) * | 2010-08-19 | 2017-07-04 | General Electric Technology Gmbh | Gas cleaning system having a gas flow rectifier |
-
2023
- 2023-07-18 CZ CZ2023-271A patent/CZ309963B6/cs unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4213766A (en) * | 1977-09-06 | 1980-07-22 | Lodge-Cottrell, Ltd. | Method and means for distributing gas along an extended inlet portion of gas treatment means |
| JPS5610348A (en) * | 1979-07-06 | 1981-02-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Electric dust collector |
| US6964698B1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-11-15 | Balcke-Durr Gmbh | Gas supply for electrostatic filter and electrostatic filter arrangement |
| US9694315B2 (en) * | 2010-08-19 | 2017-07-04 | General Electric Technology Gmbh | Gas cleaning system having a gas flow rectifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2023271A3 (cs) | 2024-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0665061B1 (en) | Electrostatic precipitator | |
| US4713092A (en) | Electrostatic precipitator | |
| US6878192B2 (en) | Electrostatic sieving precipitator | |
| US8574353B2 (en) | Electric dust collector | |
| JP3807741B1 (ja) | 多数の整流板を備えた反転式ダスト除去装置 | |
| US8167138B2 (en) | Dry washing device | |
| RU2321463C1 (ru) | Способ ионизационной сепарации дисперсных материалов и устройство для его осуществления | |
| US9272291B2 (en) | Staged electrostatic precipitator | |
| USRE30480E (en) | Electric field directed control of dust in electrostatic precipitators | |
| CZ309963B6 (cs) | Elektrostatický odlučovač prachu z proudu plynu | |
| JP5616124B2 (ja) | 電気集じん器 | |
| CN111468405A (zh) | 轻重物质分离*** | |
| JP5254853B2 (ja) | 電気集塵装置 | |
| CN108160332B (zh) | 具有过滤式多孔阳极板的电除尘器 | |
| CN101274177B (zh) | 用于将灰从废气中分离的组件 | |
| KR100844288B1 (ko) | 먼지 입자 분리 방법 및 장치 | |
| US3951624A (en) | Electrostatic precipitator | |
| CN212310092U (zh) | 轻重物质分离*** | |
| US2713920A (en) | Mechanical dust collector | |
| CN209934274U (zh) | 一种捕获大颗粒粉尘的湍流涡旋结构 | |
| KR20010064600A (ko) | 싸이클로 전기 집진기 | |
| KR20190054330A (ko) | 플라이 애쉬 포집 장치 | |
| KR0133366Y1 (ko) | 스크류형 전기집진기 | |
| RU2333799C1 (ru) | Электрофильтр | |
| KR102410869B1 (ko) | 입자하전형 미세입자 분리포집 장치 |