Горизонтальный многопольный электрофильтр
Изобретение относится к области электрического обеспыливания отходящих дымовых газов котельных агрегатов большой мощности на тепловых электростанциях в условиях ограниченных размеров котельных ячеек. Электрофильтр содержит осадительные и коронирующие электроды большой высоты, механизмы встряхивания коронирующих электродов и механизмы встряхивания осадительных электродов. Каждый коронирующий электрод включает раму с вертикальными и горизонтальными стержнями, между которыми вертикально закреплены коронирующие элементы. Каждый коронирующий электрод разделен по вертикали на две части, между которыми расположена соединительная решетка, в нижней части которой прикреплено дополнительное устройство для поочередного встряхивания обеих частей коронирующего электрода. Решетка представляет собой вертикальный стержень с горизонтально прикрепленными к нему отрезками трубы. Каждая из частей электрода подпружинена и снабжена вертикальным стержнем встряхивания с наковальней и расположенным над ней ударным устройством. На нижнем конце вертикального стержня решетки шарнирно закреплено коромысло, на каждом конце которого установлены наковальни. В результате увеличивается эффективность отряхивания электродных систем большой высоты, происходит увеличение активной зоны электрофильтра, уменьшение его габаритов, повышается надежность и ремонтопригодность электрофильтра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электрической очистке отходящих дымовых газов котельных агрегатов большой мощности, в первую очередь на тепловых электростанциях в условиях ограниченных размеров котельных ячеек.
Известны электрофильтры типа ЭГД (см. Каталог. Газоочистное оборудование. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. М., 1988 г.). Эти электрофильтры - одно- или двухсекционные двухъярусные аппараты прямоугольной формы, включают в себя три, четыре и пять электрических полей, установленных в каждом ярусе последовательно по ходу газа. Активная зона в каждом ярусе электрофильтров состоит из осадительных электродов (плоских полотен, набранных из пластинчатых элементов специального профиля) и коронирующих электродов (трубчатых рам, в которых натянуты коронирующие элементы). В каждом ярусе осадительные электроды подвешены на балках подвеса, которые, в свою очередь, устанавливаются на полках ригелей корпусов электрофильтров. Механизмы встряхивания осадительных электродов верхнего яруса расположены на половине высоты корпуса электрофильтра, а механизмы встряхивания осадительных электродов нижнего яруса - в предбункерном пространстве. Отряхивание каждого из электродов обоих ярусов осуществляется боковыми ударами молотков по балкам встряхивания на нижних концах элементов.
Коронирующие электроды рамной конструкции с помощью кронштейнов крепятся к рамам подвеса, установленным в каждом ярусе на опорных и опорнопроходных изоляторах. На рамах подвеса монтируются валы с молотками. Каждый электрод в каждом ярусе отряхивается отдельным молотком. Число валов по высоте зависит от типоразмера и модификации электрофильтра.
Указанные фильтры имеют следующие недостатки:
- в каждом ярусе электрофильтра большие межпольные пространства из-за установки рам подвеса коронирующей системы и механизмов встряхивания осадительных электродов;
- большая масса коронирующей системы, устанавливаемой на изоляторах в каждом ярусе, основную долю которой составляют рамы подвеса;
- большое число изоляторов, агрегатов питания и других элементов электротехнического оборудования;
- недостаточный уровень ремонтопригодности внутреннего механического и электротехнического оборудования в каждом ярусе электрофильтра;
- при встряхивании коронирующих электродов в ударном взаимодействии участвуют не только массы молотков и коронирующих электродов, но и массы рам подвеса, что существенно ухудшает динамические характеристики коронирующих систем каждого яруса электрофильтра;
- невозможность установки в этих аппаратах электродных систем большой высоты, в особенности коронирующих электродов, из-за недостаточной, в первую очередь, степени отряхиваемости этих электродов и необходимости применения нескольких уровней встряхивания по высоте электрофильтра. Увеличение высоты электродных систем в этом электрофильтре достигается путем установки двух ярусов электродов. Это приводит к увеличению габаритов корпуса электрофильтра, массы внутреннего механического и электротехнического оборудования и снижению надежности и ремонтопригодности электрофильтра;
- необходимость установки дополнительных полей в ярусах электрофильтров для достижения требуемой эффективности пылеулавливания из-за нерационального использования межпольного пространства, что приводит также к увеличению габаритных размеров корпусов этих электрофильтров;
- увеличение числа полей в электрофильтрах связано с увеличением числа составных частей, узлов и деталей механического и электротехнического оборудования, что снижает уровень надежности работы электрофильтра и особенно его ремонтопригодность.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности решаемой технической задаче и совокупности общих существенных признаков является устройство, раскрытое в патенте №221093 от 10 сентября 2001 г., В 03 С 3/40, принятое за прототип.
В этом электрофильтре с целью использования активной зоны механизмы встряхивания электродных систем находятся в верхней части корпусов аппаратов. Горизонтальный многопольный электрофильтр содержит осадительные и коронирующие электроды, образующие активную зону, и механизмы встряхивания, расположенные над активной зоной. Каждый коронирующий электрод включает раму с вертикальными и горизонтальными стержнями, между которыми вертикально закреплены коронирующие элементы. Каждый коронирующий электрод разделен по вертикали на две части, между которыми расположена соединительная решетка. Соединительная решетка представляет собой вертикально ориентированный стержень с горизонтально прикрепленными к нему обрезками трубы, охватывающими с зазором концы упомянутых горизонтальных стержней рамы для стыковки между собой упомянутых двух частей коронирующего электрода в одной плоскости. Одновременно отрезки трубы выполняют роль упоров при встряхивании упомянутых частей коронирующего электрода в вертикальном направлении. Каждая из упомянутых частей коронирующего электрода подпружинена и снабжена вертикально расположенным стержнем встряхивания с наковальней и расположенным над ней ударным устройством.
Кроме того, в частных случаях реализации изобретения:
- упомянутый вертикальный стержень соединительной решетки может быть выполнен в виде трубы;
- вертикальные и горизонтальные стержни рамы могут быть выполнены в виде трубы;
- число горизонтальных стержней рамы в каждой из упомянутых частей электрода, между которыми закреплены коронирующие элементы, может быть больше двух;
- снизу упомянутые две части коронирующего электрода могут быть соединены между собой посредством соединительной планки, с которой каждая из этих двух частей электрода соединена шарнирно.
Осадительный электрод состоит из осадительных элементов, которые своими верхними концами жестко скреплены с балкой подвеса. Каждая балка подвеса шарнирно установлена на тягах и снабжена упорами по одному упору с каждой стороны осадительного электрода.
Недостатком этого электрофильтра является невозможность применения электродных систем большой высоты при соотношении высоты электродов к их ширине более чем в 5-8 раз в зависимости от числа осадительных элементов в электроде. Применение электродов большой высоты при верхнем расположении механизмов встряхивания приводит к снижению степени очистки электродов от пыли. При встряхивании электрода любого типа одним молотком в ударном взаимодействии участвует вся масса электрода большой высоты. Из-за большого соотношения массы любой электродной системы и молотка существенно снижаются динамические характеристики, а следовательно, эффективность отряхивания электродов, что не позволяет расширить активную зону электрофильтра за счет увеличения высоты электрода.
Технической задачей заявленного изобретения и достигаемый при ее решении технический результат заключаются в повышении уровня ускорений, возникающих при ударе на элементах электродных систем предлагаемого электрофильтра, и, следовательно, увеличении эффективности их отряхивания, с другой стороны, в максимальном использовании и увеличении активной зоны электрофильтра, уменьшении габаритов электрофильтра, повышении надежности и ремонтопригодности его работы.
Указанный технический результат достигается тем, что горизонтальный многопольный электрофильтр содержит осадительные и коронирующие электроды большой высоты, образующие активную зону, механизмы встряхивания коронирующих электродов, расположенные над активной зоной, и механизмы встряхивания осадительных электродов, расположенные над активной зоной и в нижней части электрофильтра. Каждый коронирующий электрод включает раму с вертикальными и горизонтальными стержнями, между которыми вертикально закреплены коронирующие элементы. Каждый коронирующий электрод разделен по вертикали на две части, между которыми расположена соединительная решетка, в нижней части которой прикреплено дополнительное устройство для поочередного встряхивания обеих частей коронирующего электрода. Решетка представляет собой вертикально ориентированный стержень с горизонтально прикрепленными к нему отрезками трубы, охватывающими с зазором концы упомянутых горизонтальных стержней рамы для стыковки между собой упомянутых двух частей коронирующего электрода в одной плоскости. Одновременно отрезки трубы выполняют роль упоров при встряхивании частей коронирующего электрода в вертикальном направлении. Каждая из упомянутых частей электрода подпружинена и снабжена вертикально расположенным стержнем встряхивания с наковальней и расположенным над ней ударным устройством. На нижнем конце вертикально ориентированного стержня соединительной решетки шарнирно закреплено коромысло, на каждом конце которого установлены наковальни для соударения с упомянутыми вертикальными стержнями рамы и поочередного встряхивания обеих частей коронирующего электрода в вертикальном направлении.
Каждый осадительный электрод включает нижнюю и верхнюю балки встряхивания, между которыми вертикально закреплены осадительные элементы. Верхняя балка установлена шарнирно на двух тягах, снабжена в средней части наковальней и двумя упорами по одному упору с каждой стороны осадительного электрода. Нижняя балка встряхивания снабжена с одной стороны упором, а с другой - наковальней.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможной конструкции устройства, выполненной в соответствии с изобретением, сущность которого поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее:
На фиг.1 изображен продольный разрез продольного горизонтального многопольного электрофильтра.
На фиг.2 показан вид А (соединение частей коронирующего электрода с помощью соединительной решетки).
На фиг.3 показан вид Б (дополнительное устройство для поочередного встряхивания обеих частей коронирующего электрода).
Горизонтальный многопольный электрофильтр включает корпус 1, внутри которого параллельно движению газа расположены параллельно друг относительно друга осадительные электроды 2, между которыми расположены коронирующие электроды 3, образующие между собой активную зону. Все эти электроды расположены в несколько рядов и подвешены на изоляторах. Снизу, под электродами, расположены бункеры для осаждаемой пыли. Каждый коронирующий электрод 3 включает раму с вертикальными и горизонтальными стержнями 4 (фиг.2), между которыми вертикально закреплены коронирующие элементы 5 (фиг.2). Каждый коронирующий электрод 3 разделен по вертикали на две части 6, между которыми расположена соединительная решетка 7. Соединительная решетка 7 представляет собой вертикально ориентированный стержень с горизонтально прикрепленными к нему отрезками трубы 8 (фиг.2), охватывающими с зазором концы упомянутых горизонтальных стержней 4 рамы для стыковки между собой упомянутых двух частей 6 коронирующего электрода 3 в одной плоскости. Одновременно отрезки трубы 8 выполняют роль упоров при встряхивании частей 6 коронирующего электрода в вертикальном направлении. Каждая из частей 6 коронирующего электрода подпружинена посредством пружин 9 и установлена на опорном или опорно-проходном изоляторе и снабжена вертикально расположенным стержнем встряхивания 10 с наковальней и с расположенным над ней ударным устройством механизма встряхивания 11. Стержень встряхивания 10 прикреплен к горизонтальным стержням 4 в каждой из частей 6 коронирующего электрода 3 примерно посередине. Снизу упомянутые две части 6 коронирующего электрода могут быть соединены между собой посредством соединительной планки 12, с которой каждая из двух частей 6 электрода соединена шарнирно.
Соединительная решетка 7 своими горизонтально установленными отрезками трубы 8 свободно опирается на концы горизонтальных стержней 4 рамы обеих частей 6 коронирующего электрода 3 по всей его высоте. На нижнем конце вертикально ориентированного стержня соединительной решетки 7 (фиг.3) с помощью шарнира 21 закреплено коромысло 19, на концах которого со стороны каждой части 6 коронирующего электрода установлены наковальни 22. На нижнем конце стержня встряхивания 10 каждой части 6 коронирующего электрода 3 напротив наковален 22 коромысла 19 закреплены бойки 23. Для свободного поворота коромысла 19 в плоскости коронирующего электрода на шарнире 21 на нижнем конце вертикально ориентированного стержня соединительной решетки 7 предусмотрены продольные пазы 20.
Каждый осадительный электрод 2 включает нижнюю и верхнюю балки встряхивания, между которыми вертикально закреплены осадительные элементы 26. Верхняя балка 14 установлена шарнирно на двух тягах 17, снабжена в средней части наковальней 16 и двумя упорами 18 по одному упору с каждой стороны осадительного электрода (по авторскому свидетельству 472690). Встряхивание каждого осадительного электрода по наковальне 16 верхней балки 14 осуществляется одним ударным устройством механизма встряхивания 15. Нижняя балка встряхивания снабжена с одной стороны упором 18 (фиг.1), а с другой - наковальней 25, по которой осуществляется встряхивание осадительного электрода ударным устройством механизма встряхивания 24.
Встряхивание коронирующих электродов 3 в предлагаемом горизонтальном многопольном электрофильтре происходит следующим образом.
При ударе ударным устройством механизма встряхивания 11 по одной из частей 6 коронирующего электрода, как показано на фиг.2, часть ударной энергии преобразуется в колебания коронирующих элементов 5, жестко закрепленных в полурамах 13. Другая часть ударного импульса переходит в кинематическую энергию перемещения всей части 6 в направлении удара и происходит соударение концов горизонтальных стержней 4 с горизонтальными участками отрезков труб 8 соединительной решетки 7 по всей высоте коронирующего электрода 3. Одновременно происходит соударение бойков 23 стержней встряхивания 10 перемещающейся и неподвижной частей 6 коронирующего электрода 3 с наковальнями 22 коромысла 19, как показано на фиг.3. Вследствие этого кинематическая энергия перемещения одной части 6 коронирующего электрода 3 и при ее торможении преобразуется в дополнительную энергию колебаний коронирующих элементов 5 перемещающейся и неподвижной частей 6 коронирующего электрода 3. Таким образом, происходит интенсивная очистка от пыли тех коронирующих элементов 5, которые установлены в нижней части коронирующего электрода 3 - наиболее удаленной от точки удара в районе предбункерного пространства, а также крайних коронирующих элементов полурам 13, наиболее удаленных от соединительной решетки 7 в обе стороны от нее.
Аналогичным способом производится встряхивание осадительных электродов предлагаемого горизонтального многопольного электрофильтра. При ударе ударным устройством механизма встряхивания 15 по наковальне 16 часть ударной энергии преобразуется в колебания осадительных элементов 26, жестко связанных с верхней балкой встряхивания 14, другая часть ударного импульса переходит в кинематическую энергию перемещения верхней балки встряхивания 14 с осадительными элементами 26 в направлении удара и происходят возвратно-поступательные соударения верхней балки встряхивания 14 с упорами 18. Вследствие этого кинематическая энергия перемещения верхней балки встряхивания и при ее торможении преобразуется в колебания крайних, наиболее удаленных от точки удара осадительных элементов осадительного электрода 2. Встряхивание нижней части осадительного электрода в предбункерном пространстве осуществляется ударным устройством механизма встряхивания 24 по наковальне 25 и соударениями нижней балки встряхивания с нижним упором 18.
Такое конструктивное исполнение электродных систем и их механизмов встряхивания повышает уровень ускорений, возникающих при ударе на элементах электродов, что позволяет увеличить высоту и число осадительных элементов при соотношении высоты электродов к их ширине более чем в 5-8 раз, увеличить число полурам в рамах коронирующих электродов по высоте и ширине электрофильтра при его неизменных габаритах и, следовательно, максимально использовать и увеличить активную зону электрофильтра, повысить надежность и ремонтопригодность его работы за счет снижения числа полей.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его изготовления не требуется специальной оснастки и новой технологии.
Описанная в данном примере и изображенная на фиг.1, 2 и 3 конструкция устройства “Горизонтальный многопольный электрофильтр” не является единственно возможной для достижения вышеуказанного технического результата и не исключает других вариантов его изготовления, содержащих совокупность признаков, включенных в независимый пункт формулы изобретения.
1. Горизонтальный многопольный электрофильтр, содержащий осадительные и коронирующие электроды, образующие активную зону, и механизмы встряхивания, расположенные над активной зоной, каждый коронирующий электрод, представляющий собой раму с вертикальными и горизонтальными стержнями, между которыми вертикально закреплены коронирующие элементы, разделен по вертикали на две части, между которыми расположена соединительная решетка, представляющая собой вертикально ориентированный стержень с горизонтально прикрепленными к нему отрезками трубы, охватывающими с зазором концы упомянутых горизонтальных стержней рамы для стыковки между собой упомянутых двух частей коронирующего электрода в одной плоскости и одновременно выполняющими роль упоров при встряхивании частей коронирующего электрода в вертикальном направлении, причем каждая из упомянутых частей электрода подпружинена и снабжена вертикально расположенным стержнем встряхивания с наковальней и расположенным над ней ударным устройством, отличающийся тем, что на нижнем конце вертикально ориентированного стержня закреплено коромысло, на каждом конце которого установлены наковальни для соударения с упомянутыми вертикальными стержнями рамы и поочередного встряхивания обеих частей коронирующего электрода в вертикальном направлении.
2. Электрофильтр по п. 1, отличающийся тем, что каждый осадительный электрод включает нижнюю и верхнюю балки встряхивания, между которыми вертикально закреплены осадительные элементы, причем верхняя балка встряхивания установлена шарнирно на двух тягах, снабжена в средней части наковальней и двумя упорами, по одному упору с каждой стороны осадительного электрода, а нижняя балка встряхивания снабжена с одной стороны упором, а с другой - наковальней.
