RU2198735C2

RU2198735C2 - Multisectional electric filter

Info

Publication number: RU2198735C2
Application number: RU2001107479A
Authority: RU
Inventors: С.И. Карпенко; Б.В. Проневич
Original assignee: Карпенко Сергей Иванович; Проневич Борис Валерьевич
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2003-02-20

Abstract

FIELD: cleaning of air flow from aerosols. SUBSTANCE: multisectional electric filter includes two stages. First stage of multisectional electric filter has two groups of metal plates. First group of metal plates is arranged at inlet of gas flow into electric filter. Second group of metal plates is placed in path of flow behind first group. Ionizing electrode is positioned between first and second groups of metal plates. Butts of plates of both groups facing center of first stage form circumference in which center longitudinal axis of ionizing electrode is located. Metal plates of first and second groups are electrically isolated one from another and from ionizing electrode. Metal plates of first group are electrically interconnected, metal plates of second group[ are electrically isolated one from another. Second stage of multisectional electric filter comprises parallel metal plates electrically isolated one from another. Plates are arranged at equal distance one from another and their number equals number of plates of second group of first stage. Ionizing electrode and plates of first group of first stage have opposite polarity. Distance between axis of ionizing electrode and butts of plates of first and second groups of first stage is so chosen that intensity of electric field amounting to 0.01 to 10.0 kV/mm emerges in gap between butts of plates and ionizing electrode with supply of voltage. Adjacent plates of second stage and plates of second group of first stage have opposite polarity. Distance between plates is chosen on condition that value of intensity of electric field between plates is from 0.01 kV/mm to 10.0 kV/mm. EFFECT: high-degree of cleaning of gas flow and economic consumption of electric energy. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к очистке промышленных выбросов в атмосферу и, в частности, к фильтру для улавливания мелкодисперсных загрязнений газового потока в металлургии, при производстве цемента и т.п. The invention relates to the purification of industrial emissions into the atmosphere and, in particular, to a filter for trapping finely dispersed contaminants of a gas stream in metallurgy, in the production of cement, etc.

Известен электрофильтр, содержащий корпус, имеющий входное и выходное отверстия, между которыми установлены вдоль корпуса осадительные электроды в виде плоских пластин, расположенных с зазором параллельно друг другу, между осадительными электродами параллельно им, но поперек корпуса расположены изолированные от осадительных электродов коронирующие электроды в виде стержней, при этом осадительные пластины и коронирующие стержни заряжены разноименными зарядами (патент США 4056372). An electrostatic precipitator is known, comprising a housing having an inlet and an outlet, between which precipitation electrodes are installed along the housing in the form of flat plates arranged with a gap parallel to each other, between the precipitation electrodes parallel to them, but corona electrodes in the form of rods isolated from the precipitation electrodes are located while the precipitation plates and the corona rods are charged with opposite charges (US patent 4056372).

Недостатком данного электрофильтра является повышенный расход электроэнергии и низкая технологичность при изготовлении, затруднена также очистка осадительных электродов. The disadvantage of this electrostatic precipitator is the increased energy consumption and low manufacturability, and the cleaning of the precipitation electrodes is also difficult.

Также известен воздухоочиститель, в котором пылеосадительные пластинчатые электроды расположены параллельно друг другу с заданным интервалом, образуя каналы для потока воздуха, чередуясь с этими электродами между ними расположены дополнительные пластинчатые электроды, а параллельно торцам пластинчатых электродов с одной стороны установлены коронирующие проволочки, причем осадительные пластинчатые электроды выступают над дополнительными, а расстояния от проволочек до торцов пластин примерно равны. Разность потенциалов между разноименными пластинчатыми электродами составляет половину разности потенциалов между коронирующими проволочками и осадительными электродами (ЕВП 0114178). Недостатком данного воздухоочистителя является низкая эффективность, а также повышенный расход электроэнергии и низкая технологичность из-за большого числа коронирующих стержней. An air cleaner is also known in which dust-collecting plate electrodes are arranged parallel to each other at a predetermined interval, forming channels for air flow, alternating plate-like electrodes are located between them, alternating plate electrodes are installed between them and parallel to the ends of the plate electrodes, corona wires are installed on one side, and precipitation plate-type electrodes protrude above the additional ones, and the distances from the wires to the ends of the plates are approximately equal. The potential difference between the opposite plate electrodes is half the potential difference between the corona wires and the precipitation electrodes (ЕВП 0114178). The disadvantage of this air cleaner is low efficiency, as well as increased energy consumption and low manufacturability due to the large number of corona rods.

Задача, положенная в основу изобретения, заключается в обеспечении высокой степени очистки газового потока при экономном расходовании электроэнергии. The task underlying the invention is to provide a high degree of purification of the gas stream with economical energy consumption.

Для решения поставленной задачи предлагается многосекционный электрофильтр для очистки газового потока, каждая секция которого состоит из, по меньшей мере, двух ступеней:
- первая ступень содержит две группы расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга параллельных металлических пластин, при этом одна группа пластин установлена со стороны входа газового потока и содержит, по меньшей мере, две пластины, а вторая группа содержит нечетное количество пластин, по меньшей мере, пять и установлена дальше по ходу потока на расстоянии от первой группы пластин, так что торцы пластин обеих групп, обращенные друг к другу, образуют окружность, в центре которой расположена продольная ось ионизирующего электрода,
- вторая ступень, входным потоком которой служит выходящий поток из первой ступени, содержит параллельно расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга металлические пластины, количество которых равно количеству пластин второй группы первой ступени, причем продольный размер указанных пластин выбран одинаковым,
- ширина l пластин первой и второй ступеней равна продольному размеру ионизирующего электрода и определяется условиями работы фильтра.To solve this problem, a multi-section electrostatic precipitator is proposed for cleaning a gas stream, each section of which consists of at least two stages:
- the first stage contains two groups of parallel metal plates located at the same distance from each other, while one group of plates is installed on the inlet side of the gas stream and contains at least two plates, and the second group contains an odd number of plates, at least five and installed further downstream at a distance from the first group of plates, so that the ends of the plates of both groups facing each other form a circle in the center of which is the longitudinal axis of the ionizing electrode,
- the second stage, the input stream of which is the outlet stream from the first stage, contains metal plates parallel to each other, at the same distance from each other, metal plates, the number of which is equal to the number of plates of the second group of the first stage, the longitudinal size of these plates being chosen the same,
- the width l of the plates of the first and second steps is equal to the longitudinal size of the ionizing electrode and is determined by the operating conditions of the filter.

В многосекционном электрофильтре согласно изобретению пластины второй группы первой ступени электрически соединены с соответствующими пластинами второй ступени. In the multi-section electrostatic precipitator according to the invention, the plates of the second group of the first stage are electrically connected to the corresponding plates of the second stage.

Расстояние между осью ионизирующего электрода и торцами пластин первой и второй групп первой ступени выбрано так, что величина напряженности электрического поля в промежутке (торец пластины - ионизирующий электрод) составляет 0,01 - 10,0 кВ/мм. The distance between the axis of the ionizing electrode and the ends of the plates of the first and second groups of the first stage is chosen so that the magnitude of the electric field in the gap (the end of the plate is the ionizing electrode) is 0.01 - 10.0 kV / mm

Расстояние между пластинами второй ступени одинаково и выбрано так, что величина напряженности электрического поля между пластинами составляет 0,01 - 10,0 кВ/мм. The distance between the plates of the second stage is the same and is chosen so that the magnitude of the electric field between the plates is 0.01 - 10.0 kV / mm

Желательно, чтобы каждая секция многосекционного электрофильтра состояла из нескольких ступеней, в частности одной первой ступени и, по меньшей мере, двух вторых ступеней. It is desirable that each section of a multi-section electrostatic precipitator consist of several stages, in particular one first stage and at least two second stages.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1, 2 показана схема заявляемого устройства. Figure 1, 2 shows a diagram of the inventive device.

Многосекционный электрофильтр состоит из двух ступеней. Первая ступень многосекционного электрофильтра содержит две группы параллельных металлических пластин. Первая группа металлических пластин 1 располагается на входе газового потока в электрофильтр. Вторая группа металлических пластин 2 располагается по ходу потока за первой группой. Между первой и второй группами металлических пластин располагается ионизирующий электрод 5. Торцы пластин обеих групп, обращенные к середине первой ступени, образуют окружность. В центре окружности расположена продольная ось ионизирующего электрода. Металлические пластины первой и второй групп электрически изолированы друг от друга и от ионизирующего электрода. Металлические пластины 1 первой группы электрически соединены друг с другом. Металлические пластины 2 второй группы электрически изолированы друг от друга. Вторая ступень многосекционного электрофильтра состоит из электрически изолированных друг от друга параллельных металлических пластин 6, пластины располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга и их количество равно количеству пластин второй группы первой ступени. The multi-section electrostatic precipitator consists of two stages. The first stage of a multi-section electrostatic precipitator contains two groups of parallel metal plates. The first group of metal plates 1 is located at the inlet of the gas stream into the electrostatic precipitator. The second group of metal plates 2 is located downstream of the first group. Between the first and second groups of metal plates there is an ionizing electrode 5. The ends of the plates of both groups, facing the middle of the first stage, form a circle. In the center of the circle is the longitudinal axis of the ionizing electrode. The metal plates of the first and second groups are electrically isolated from each other and from the ionizing electrode. The metal plates 1 of the first group are electrically connected to each other. The metal plates 2 of the second group are electrically isolated from each other. The second stage of a multi-section electrostatic precipitator consists of parallel metal plates 6 electrically isolated from each other, the plates are located at the same distance from each other and their number is equal to the number of plates of the second group of the first stage.

Пластины второй ступени электрически соединены с соответствующими им пластинами второй группы первой ступени. The plates of the second stage are electrically connected to the corresponding plates of the second group of the first stage.

Конструктивно пластины первой и второй ступеней электрофильтра могут быть закреплены на электрических шинах 3, 4. Шины 3, 4 могут быть выполнены из металла, в этом случае для электрической изоляции смежных металлических пластин второй ступени и второй группы первой ступени могут быть использованы диэлектрические материалы или пластины, которые выполняются с соответствующим воздушным зазором между пластиной и соответствующей ей шиной. Ионизирующий электрод и пластины первой группы первой ступени электрически связаны с источником питания V₁ таким образом, что ионизирующий электрод и пластины имеют разную полярность. Например, ионизирующий электрод электрически связан с "плюсовой" клеммой источника питания, а пластины - с "минусовой". Расстояние между осью ионизирующего электрода и торцами пластин первой и второй групп первой ступени выбрано так, что при подаче напряжения возникает напряженность электрического поля в промежутке между торцами пластин и ионизирующим электродом величиной 0,01 - 10 кВ/мм. Пластины второй ступени и пластины второй группы первой ступени электрически связаны с источником питания V₂ таким образом, что рядом стоящие пластины имеют разную полярность. Например, каждая четная пластина электрически связана с "плюсовой" клеммой электрического источника питания, а нечетные пластины - с "минусовой". Расстояние между пластинами выбрано из условия величины напряженности электрического поля между пластинами 0,01 -10,0 кВ/мм.Structurally, the plates of the first and second stages of the electrostatic precipitator can be mounted on electric buses 3, 4. Tires 3, 4 can be made of metal, in this case dielectric materials or plates can be used for electrical insulation of adjacent metal plates of the second stage and the second group of the first stage which are performed with an appropriate air gap between the plate and its corresponding tire. The ionizing electrode and the plates of the first group of the first stage are electrically connected to the power source V ₁ so that the ionizing electrode and the plates have different polarity. For example, the ionizing electrode is electrically connected to the “positive” terminal of the power source, and the plate to “negative”. The distance between the axis of the ionizing electrode and the ends of the plates of the first and second groups of the first stage is chosen so that when a voltage is applied, an electric field arises between 0.01 to 10 kV / mm between the ends of the plates and the ionizing electrode. The plates of the second stage and the plates of the second group of the first stage are electrically connected to the power source V ₂ so that the adjacent plates have different polarity. For example, each even plate is electrically connected to the “plus” terminal of the electrical power source, and the odd plates to the “minus” terminal. The distance between the plates is selected from the condition of the magnitude of the electric field between the plates of 0.01 -10.0 kV / mm

Процесс очистки газа в многосекционном электрофильтре протекает следующим образом. Запыленный газ, попадая в электрофильтр, проходит через первую ступень - ионизатор, представляющий собой ионизирующий электрод, соединенный с высоким напряжением (18 кВ), и параллельные металлические пластины, заземленные и подсоединенные к минусовому полюсу источника питания. The gas purification process in a multi-section electrostatic precipitator proceeds as follows. Dusty gas entering the electrostatic precipitator passes through the first stage - an ionizer, which is an ionizing electrode connected to a high voltage (18 kV), and parallel metal plates, grounded and connected to the negative pole of the power source.

В первой ступени (ионизаторе) происходит интенсивный коронный разряд между ионизирующим электродом и металлическими пластинами, и взвешенные в газе частицы пыли, проходя через первую ступень электрофильтра, получают положительный или отрицательный заряды. Затем заряженные частицы пыли вносятся с потоком газа в равномерное электростатическое поле второй ступени, образованное большим числом чередующихся заземленных металлических пластин и пластин, присоединенных к плюсовому полюсу источника питания (7 кВ). Во второй ступени электрофильтра заряженные частицы пыли оседают на пластинах под действием электростатического поля. In the first stage (ionizer), an intense corona discharge occurs between the ionizing electrode and metal plates, and dust particles suspended in the gas, passing through the first stage of the electrostatic precipitator, receive positive or negative charges. Then the charged dust particles are introduced with a gas stream into the uniform electrostatic field of the second stage, formed by a large number of alternating grounded metal plates and plates connected to the plus pole of the power source (7 kV). In the second stage of the electrostatic precipitator, charged dust particles settle on the plates under the influence of an electrostatic field.

Проведенные испытания электрофильтра согласно изобретению показали эффективность улавливания частиц аэрозолей, содержащихся в воздушном потоке, 99% при скорости потока 1,6 м/с. The tests of the electrostatic precipitator according to the invention showed the efficiency of collecting particles of aerosols contained in the air stream, 99% at a flow velocity of 1.6 m / s

Claims

1. Многосекционный электрофильтр для очистки газового потока, каждая секция которого состоит из по меньшей мере двух ступеней, при этом первая ступень содержит две группы параллельно расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга металлических пластин, причем одна группа пластин установлена со стороны входа газового потока и содержит по меньшей мере две пластины, а вторая группа содержит нечетное количество пластин, по меньшей мере пять, и установлена дальше по ходу потока на расстоянии от первой группы пластин так, что торцы пластин обеих групп, обращенные друг к другу, образуют окружность, в центре которой расположена продольная ось ионизирующего электрода, вторая ступень, входным потоком которой служит выходящий из первой ступени поток, содержит параллельно расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга металлические пластины, количество которых равно количеству пластин второй группы первой ступени, причем продольный размер указанных пластин выбран одинаковым, ширина l пластин первой и второй ступеней выбрана одинаковой и равна продольному размеру ионизирующего электрода. 1. A multi-section electrostatic precipitator for cleaning a gas stream, each section of which consists of at least two stages, the first stage containing two groups of metal plates parallel to each other at the same distance from each other, and one group of plates is installed on the gas inlet side and contains at least two plates, and the second group contains an odd number of plates, at least five, and is installed further upstream at a distance from the first group of plates so that the ends of the plate in both groups, facing each other, form a circle in the center of which is the longitudinal axis of the ionizing electrode, the second stage, the input stream of which is the stream leaving the first stage, contains metal plates parallel to each other at the same distance, the number of which is equal to the number plates of the second group of the first stage, and the longitudinal size of these plates is chosen the same, the width l of the plates of the first and second stages is chosen the same and equal to the longitudinal size insulating electrode.

2. Многосекционный электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что пластины второй группы первой ступени электрически соединены с соответствующими им пластинами второй ступени. 2. The multi-section electrostatic precipitator according to claim 1, characterized in that the plates of the second group of the first stage are electrically connected to their respective plates of the second stage.

3. Многосекционный электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что расстояние между осью ионизирующего электрода и торцами пластин первой и второй групп первой ступени выбрано таким, что величина напряженности электрического поля в промежутке торец пластины -ионизирующий электрод составляет 0,01-10,0 кВ/мм, расстояние между пластинами второй ступени выбрано таким, что величина напряженности электрического поля между пластинами составляет 0,01-10,0 кВ/мм. 3. The multi-section electrostatic precipitator according to claim 1, characterized in that the distance between the axis of the ionizing electrode and the ends of the plates of the first and second groups of the first stage is chosen such that the magnitude of the electric field in the gap between the end face of the plate and the ionizing electrode is 0.01-10.0 kV / mm, the distance between the plates of the second stage is chosen so that the magnitude of the electric field between the plates is 0.01-10.0 kV / mm

4. Многосекционный электрофильтр по п.1, отличающийся тем, что каждая его секция состоит из нескольких ступеней, в частности одной первой ступени и по меньшей мере двух вторых ступеней. 4. The multi-section electrostatic precipitator according to claim 1, characterized in that each of its sections consists of several stages, in particular one first stage and at least two second stages.