Устройство для одновременного питания электрофильтра постоянным и импульсным напряжением

 

Использование: в устройствах для очистки экологически вредных примесей в отходящих от ТЭЦ и металлургических заводов газах. Сущность: устройство состоит из последовательно включенных источника постоянного напряжения и импульсного генератора и позволяет варьировать амплитудой импульсного напряжения при неизменном значении постоянного напряжения в случае наличия только одного источника первичного напряжения. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам по очистке потока отходящих от ТЭЦ, металлургических и иных производств газов от пыли и вредных органических и неорганических примесей, таких как фенол, бензохинон, окислы азота и серы и т. п. а именно к конструкции систем питания электрофильтров совместно постоянным и импульсным напряжением.

Питание электрофильтров комбинированным напряжением, в котором на постоянное напряжение накладывается импульсное напряжение, увеличивает эффективность электрофильтров [1] Известно также, что воздействие на отходящие газы, содержащие окислы серы и азота, импульсной короны, возбуждаемой наносекундными импульсами напряжения с амплитудой в десятки киловольт, приводит к окислению указанных окислов в присутствии влаги до аэрозолей кислот.

Известны устройства для питания электрофильтров совместно постоянным и импульсным напряжением, содержащие два управляемых выпрямителя, тиристорный ключ, импульсный трансформатор, накопительный и разделительный конденсаторы, поджигающие и управляющие устройства.

Недостатком такого устройства является наличие двух источников постоянного напряжения, синхронное управление которыми представляет существенную сложность. Кроме того, генерация мощных наносекундных импульсов с помощью импульсного трансформатора представляет значительные трудности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для питания электрофильтров, состоящее из высоковольтного трансформатора, выпрямителя, накопительного конденсатора, тиристорного ключа, разделительной катушки индуктивности и электрофильтра [2] Кроме этого, устройство имеет на низкой стороне напряжения преобразователь частоты. Такая система способна генерировать напряжение, в котором импульсы накладываются на постоянное напряжение.

Недостатком такого устройства является то, что амплитуда импульсов напряжения не может превысить значения зарядного напряжения. Кроме того, подключение электрофильтра через индуктивность значительно затягивает фронт импульса напряжения. Однако наличие катушки индуктивности является необходимым для осуществления закрытия тиристорного ключа.

Целью настоящего изобретения является создание устройства для питания мокрого электрофильтра, в котором на постоянное напряжение накладываются наносекундные импульсы напряжения. При таком питании мокрого электрофильтра во время импульсов идет образование аэрозолей кислот, которые вместе с пылью удаляются из потока газа в паузе между импульсами, как при работе обыкновенных электрофильтров.

Для осуществления эффективного процесса очистки газов частота следования импульсов должна быть порядка десятков герц, а амплитуда импульсов должна быть значительно выше, чем значение постоянного напряжения.

Предлагаемое устройство для питания электрофильтров напряжением, образованным наложением на постоянное напряжение наносекундных импульсов напряжения, свободно от указанных выше недостатков. Оно позволяет генерировать импульсы напряжения, амплитуда которых превосходит постоянное напряжение на электрофильтре в 2n+1 раз (n любое натуральное число) при использовании одного источника высокого напряжения.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 вариант устройства.

Устройство для одновременного питания электрофильтров постоянным и импульсным напряжением состоит из последовательно включенных высоковольтного трансформатора 1, выпрямителя 2, подключенного параллельно выпрямителю накопительного конденсатора 3, разделительной катушки 4 индуктивности, включенной между конденсатором и коронирующим электродом 5 электрофильтра, противоположный электрод 6 которого заземлен. Параллельно электрофильтру подключается генератор импульсных напряжений, состоящий из нечетного количества последовательно соединенных конденсаторов 7, двух ветвей зарядных резисторов или индуктивностей 8, подключенных параллельно конденсаторам через один, управляемых разрядников 9, подключенных через катушку 10 индуктивности параллельно каждому второму конденсатору 7, блока 11 запуска разрядников, подключенного к управляющим электродам 12 через импульсный трансформатор 13. На фиг.1 представлен генератор импульсных напряжений, имеющий 3 конденсатора.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что наличие в предлагаемом устройстве многоступенчатого импульсного генератора, позволяющее накладывать на постоянное напряжение импульсы с практически любой амплитудой, дает основание считать, что предлагаемое устройство соответствует критерию "новизна".

Устройство работает следующим образом.

При подключении повышающего высоковольтного трансформатора к сети происходит зарядка накопительной емкости и емкости конденсаторов генератора импульсных напряжений. Одновременно на коронирующий электрод электрофильтра подается постоянное напряжение. Схема включения зарядных резисторов или индуктивностей позволяет параллельно зарядить конденсаторы до напряжения питания, причем полярность зарядки среднего конденсатора противоположна напряжению зарядки крайних конденсаторов. На схеме полярность зарядки обозначена сплошными векторами. При срабатывании разрядника, происходящем после подачи на управляющий электрод 12 поджигающего импульса от блока 11 запуска через импульсный трансформатор 13, в цепи, состоящей из конденсатора 7, управляемого разрядника 9 и катушки 10 индуктивности, начинается колебательный процесс, во время которого вектор напряжения на конденсаторе меняет свое направление. В результате напряжение на выходе складывается и на коронирующем электроде электрофильтра генерируется импульс напряжения с амплитудой, втрое большей, чем напряжение постоянного тока. Пpи этом в электрофильтре возникает импульсная корона, которая разряжает конденсаторы 7. После этого происходит зарядка генератора с постоянной времени, определяемой соотношением между величиной индуктивности катушки 4 и суммарной емкостью всех конденсаторов 7. В паузе между импульсами на коронирующий электрод воздействует постоянное напряжение. Накопительный конденсатор 3 позволяет обеспечить работу устройства с частотой, превышающей частоту питающей сети и стабильность питающего электрофильтр напряжения между импульсами. Параметры импульса меняются за счет изменения значения индуктивности катушки 10. Установка позволяет использовать любое количество конденсаторов. Для примера схема генератора с 5 конденсаторами приведена на фиг.2.

Известны импульсные генераторы, состоящие из последовательно включенных конденсаторов, каждый второй из которых шунтирован разрядником. Однако во всех таких генераторах используется четное количество ступеней, в результате чего в выходном напряжении отсутствует постоянная составляющая. Применение в предлагаемом устройстве нечетного количества конденсаторов позволяет существенно расширить его возможности за счет его использования и как источника постоянного напряжения, и как генератора импульсных напряжений. Поэтому можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенное отличие".

Технико-экономическое сравнение эффективности работы предлагаемого устройства по сравнению с известными из литературы аналогичными установками показывает, что затраты энергии на очистку отходящих газов от окислов азота в нем на 30% ниже.

Таким образом, предлагаемое устройство для питания электрофильтра позволяет генерировать наносекундные импульсы напряжения, накладываемые на постоянное напряжение на электрофильтре, при использовании только одного источника высокого напряжения. Причем амплитуда импульсов в 2n+1 раз больше величины постоянного напряжения. Тем самым повышается надежность работы устройства питания, увеличивается эффективность и расширяются ее функциональные возможности.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА ПОСТОЯННЫМ И ИМПУЛЬСНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, содержащее последовательно соединенные трансформатор, выпрямитель, катушку индуктивности, электрофильтр и конденсатор, подключенный параллельно выпрямителю, генератор импульсного напряжения, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности импульсного питания электрофильтра и повышения качества очистки, генератор импульсного напряжения подключен параллельно электрофильтру и состоит из управляемых разрядников, блока запуска управляемых разрядников, импульсного трансформатора, нечетного количества последовательно включенных конденсаторов, зарядных резисторов, подключенных параллельно конденсаторам через один, управляемые разрядники подключены через катушку индуктивности параллельно каждому второму конденсатору, блок запуска управляемых разрядников подключен к управляющим электродам разрядников через импульсный трансформатор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2