PL198948B1 - Filtr elektryczny - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy filtru elektrycznego, któ- ry zawiera uk lady emisji i oddzielania przezna- czone do rozdzielania cz astek od gazowego, zawieraj acego cz astki o srodka przechodz acego przez filtr oraz komor e filtru (1), która otacza uk lady emisji i rozdzielania i ich urz adzenia zewn etrzne, komor e filtru (1) zawieraj ac a kon- strukcj e górn a (2), konstrukcj e podstawy (3) i konstrukcj e sciany (4) zapewniaj ac a izolacje termiczn a oraz os lon e z cienkiej blachy. Kon- strukcja podstawy (3) jest wykonana z betonu lub podobnego materia lu i zawiera co najmniej jeden przesiewowy albo dennozsypny zbiornik (5) na oddzielone cz astki, konstrukcja sciany (4) jest wykonana ze stali i zamocowana do konstrukcji podstawy (3) za pomoc a trwale- sztywnego polaczenia (6). Konstrukcja sciany (4), za wyj atkiem sztywnego po laczenia, po- zwala na termiczne rozszerzanie i kurczenie. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest filtr elektryczny. Urządzenie to służy do rozdzielania cząstek od medium gazowego zawierającego cząstki przechodzącego przez nie. Filtry elektryczne mają różnorodne zastosowania, np. w elektrowniach, celulozowniach i w różnych procesach hutniczych, gdzie zadaniem filtrów elektrycznych jest oddzielenie cząstek od przepuszczanych przez nie gazów spalinowych. W takich warunkach eksploatacyjnych, temperatura gazów spalinowych wynosi zwykle około 150°C do 200°C a ciśnienie wewnątrz filtra elektrycznego może wynosić np. około ± 5000 Pa.

Znane ze stanu techniki filtry elektryczne zawierają komorę filtracyjną z układami emisji i oddzielania cząstek od zanieczyszczonego medium gazowego oraz z ich urządzeniami zewnętrznymi. Układ emisji filtru elektrycznego zawiera elektrody emisji ładunku ujemnego i elektrody rozdzielające albo elektrody uziemiające mające potencjał zera (tzn. układ rozdzielania działa jako biegun dodatni). Gaz do oczyszczenia przepuszczany przez filtr elektryczny przepływa pomiędzy dodatnio i ujemnie naładowanymi elektrodami. Ponieważ napięcie pomiędzy dodatnią i ujemnie naładowanymi elektrodami wynosi zwykle około 100 kV, powoduje to wytworzenie wyładowania koronowego pomiędzy elektrodami. Kiedy cząstki zmieszane z gazem przepływają poprzez wyładowanie koronowe, wówczas wyładowanie to ładuje cząstki głównie ujemnie, co powoduje ich przyłączenie do dodatnio naładowanych elektrod. Z drugiej strony, dodatnio naładowane cząstki dołączane są do elektrod emisji. Urządzenia wibracyjne utrzymują oba systemy w czystości, a zanieczyszczenia opadają na dno filtra elektrycznego.

Ponieważ filtr elektryczny jest raczej dużym urządzeniem, do jego budowy potrzeba wielu materiałów. Z tego powodu komory filtrów elektrycznych są z reguły wykonywane ze zwykłej stali konstrukcyjnej (np. Fe37B).

W komorach filtrów elektrycznych wykonanych ze stali konstrukcyjnej problem stanowi korozja. Gazy spalinowe zawierają np. siarkę (S) i ług (NaOH), które, jak dobrze wiadomo, powodują korozję.

Wspomniane powyżej substancje korozyjne nie powodują jednak korozji dopóki temperatura nie jest dostatecznie wysoka. Substancje te powodują korozję, kiedy temperatura spadnie poniżej punktu rosy korozji, co zdarza się często w niższej części komory filtru elektrycznego, gdzie temperatura jest znacznie niższa niż w górnej części komory filtru. Temperatura w górnych sekcjach komory filtru w filtrze elektrycznym moż e być taka sama jak temperatura gazu przepuszczonego przez filtr elektryczny, np. + 180°C, podczas gdy temperatura w niższej części komory filtru w filtrze elektrycznym może być bliska punktowi rosy kwasu.

Cząstki oddzielone od gazu spalinowego spadają do dolnej części komory filtru w filtrze elektrycznym, gdzie temperatura jest bliska wyżej wspomnianego punktu rosy korozji, tzn. udział substancji korozyjnych w dolnej części jest większy.

Problem ten może być rozwiązany przez wykonanie całej komory filtru elektrycznego ze stali kwasoodpornej, lecz byłoby to rozwiązanie bardzo drogie.

Znacznie tańsze jest wykonanie dolnej części konstrukcji komory filtru w filtrze elektrycznym z betonu, a konstrukcji ś ciany komory filtru ze zwykł ej stali konstrukcyjnej.

Jednak takie rozwiązanie powoduje problem innego rodzaju. Grubość betonowej ściany konstrukcji podstawy komory filtru w filtrze elektrycznym jest zawarta w przedziale 300 mm do 400 mm, podczas gdy grubość ściany wykonanej ze stali wynosi około 5 mm. Jak ogólnie wiadomo stal i beton mają ten sam współczynnik rozszerzalności cieplnej (11x10^-6 K^-1), ale ponieważ masa konstrukcji ściany wykonanej ze stali jest znacznie mniejsza niż masa konstrukcji podstawy wykonanej z betonu, to konstrukcja ściany wykonanej ze stali nagrzewa się znacznie szybciej niż konstrukcja podstawy wykonana z betonu. W rezultacie cieplne rozszerzenie konstrukcji ściany wykonanej ze stali następuje szybciej niż konstrukcji podstawy wykonanej z betonu. Na przykład, po załączeniu filtra elektrycznego, jego temperatura może być taka sama, jak temperatura otoczenia. Po rozruchu, przepuszczany jest przez filtr elektryczny gaz spalinowy o temperaturze 140°C do 200°C, np. + 180 °C. Powoduje to szybko różnicę temperatur pomiędzy konstrukcją ściany komory filtru w filtrze elektrycznym a konstrukcją podstawy komory filtru wynoszącą 100°C lub więcej. Odpowiednio, podczas wyłączania filtru, konstrukcja ściany wykonana ze stali kurczy się znacznie szybciej niż konstrukcja podstawy wykonana z betonu. Rozszerzanie się i kurczenie powodują naprężenie w miejscu połączenia betonowej podstawy i konstrukcji ściany ze stali, które może rozerwać to połączenie. Na przykład konstrukcja ściany o długości 15 metrów moż e zwiększyć się o 15 mm do 30 mm przy wzroście temperatury w filtrze elektrycznym od 140°C do 200°C, podczas gdy długość podstawy z betonu prawie wcale nie wzrasta.

PL 198 948 B1

Celem wynalazku jest dostarczenie filtru elektrycznego, który eliminuje wspomniane wyżej problemy.

Filtr elektryczny zawierający komorę filtracyjną z układami emisji i oddzielania do rozdzielania cząstek od medium gazowego zawierającego cząstki przechodzącego przez filtr oraz z ich urządzeniami zewnętrznymi, która to komora zawiera konstrukcję górną, betonową konstrukcję podstawy i stalową konstrukcję ściany według wynalazku charakteryzuje się tym, że betonowa konstrukcja podstawy posiada co najmniej jeden dennozsypowy zbiornik na oddzielone cząstki, zaś stalowa konstrukcja ściany posiada izolację termiczną i metalową osłonę i jest przymocowana do betonowej konstrukcji podstawy za pomocą zasadniczo sztywnego połączenia zapewniającego ich termiczne wydłużenia i skurczenia z wyją tkiem sztywnego połączenia umieszczonego pomię dzy nimi.

Korzystnie co najmniej część stalowej konstrukcji ściany zawiera pionowe słupy, pomiędzy którymi są zamocowane elementy ścienne.

Korzystnie stalowa konstrukcja ściany zawiera dwie boczne ściany, w których są umieszczone pionowe słupy, a pomiędzy nimi są zamocowane elementy ścienne.

Korzystnie pionowe słupy są zamocowane do betonowej konstrukcji podstawy za pomocą sztywnego połączenia.

Korzystnie elementy ścienne są przymocowane do pionowych słupów za pomocą co najmniej jednej płyty łączącej, która jest zamocowana pomiędzy elementem ściennym i pionowym słupem.

Korzystnie płyta łącząca jest przymocowana do elementu ściennego bezszwowo.

Korzystnie element ścienny jest przymocowany do betonowej konstrukcji podstawy.

Korzystnie do betonowej konstrukcji podstawy jest przymocowany profil, a do niego jest przymocowany element ścienny.

Korzystnie dolne krawędzie płyt łączących są zagięte.

Ideę wynalazku oparto na pomyśle zastosowania sztywnego połączenia pomiędzy betonową konstrukcją podstawy a stalową konstrukcją ściany. Sztywne połączenie oznacza tu, że połączenie to zapobiega przemieszczaniu się stalowej konstrukcji ściany w stosunku do betonowej konstrukcji podstawy w miejscu połączenia. Z drugiej strony, stalowa konstrukcja ściany, za wyjątkiem sztywnego połączenia, zapewnia termiczne rozszerzanie i kurczenie się. Konstrukcja ściany według wynalazku pozwala na cieplne rozszerzanie się oraz kurczenie się konstrukcji ściany w pożądanym kierunku. Zaletą filtru elektrycznego według tego wynalazku jest to, że może być on wykonany z taniego materiału tzn. betonu i stali konstrukcyjnej.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest uproszczonym widokiem filtru elektrycznego bez izolacji termicznej i obudowy z cienkiej blachy; fig. 2 jest przekrojem poprzecznym konstrukcji ściany; fig. 3 jest szczegółowym widokiem połączenia pomiędzy konstrukcją ściany a konstrukcją podstawy; fig. 4 pokazuje dolną część elementu ściany; fig. 5 jest rzutem bocznym dolnej części elementu ściany pokazanym na fig. 4; zaś fig. 6 jest widokiem z doł u dolnej części elementu ś ciany pokazanym na fig. 4.

Figura 1 jest uproszczonym widokiem filtru elektrycznego bez izolacji termicznej według wynalazku. Filtr elektryczny zawiera układy emisji i rozdzielania (nie pokazane), których zadaniem jest rozdzielanie cząstek od gazowego, zawierającego cząstki ośrodka przechodzącego przez filtr. Zasada działania filtru elektrycznego jest sama przez się znana i w tym kontekście nie będzie wyjaśniana w szczegółach.

Filtr elektryczny zawiera komorę filtru 1, która otacza układy rozdzielania i emisji i ich urządzenia zewnętrzne (nie pokazane).

Komora filtru 1 zawiera konstrukcję górną 2, konstrukcję podstawy 3 i stalową konstrukcję 4 ściany. Konstrukcja ściany jest zabezpieczona od strony zewnętrznej za pomocą izolacji termicznej (nie pokazanej) oraz pokrywającej ją osłony z cienkiej blachy (nie pokazana). Izolacją może być np. warstwa wełny mineralnej o grubości od 200 mm do 300 mm.

Konstrukcja podstawy 3 komory filtracyjnej 1 w filtrze elektrycznym według wynalazku wykonana jest z betonu i wyposażona w co najmniej jeden przesiewowy albo dennozsypny zbiornik 5 na oddzielone cząstki. Cząstki, które wpadły do przesiewowego albo dennozsypnego zbiornika 5 wykonanego z betonu, nie spowodują korozji urządzenia.

Stalowa konstrukcja 4 ściany komory filtracyjnej 1 w filtrze elektrycznym według wynalazku wykonana jest ze stali konstrukcyjnej i połączona z betonową konstrukcją 3 podstawy za pomocą sztywnego połączenia 6. Sztywne połączenie 6 oznacza tu, że stalowa konstrukcja 4 ściany jest połączona

PL 198 948 B1 z betonową konstrukcją 3 podstawy tak, że obie konstrukcje nie mogą się przemieszczać względem siebie w miejscu połączenia w wyniku zmian temperatury.

Stalowa konstrukcja 4 ściany komory filtracyjnej 1 w filtrze elektrycznym według tego wynalazku, za wyjątkiem połączenia sztywnego 6, pozwala na termiczne rozszerzanie i kurczenie.

Na figurze 1, która pokazuje komorę filtru elektrycznego według wynalazku bez izolacji termicznej, co najmniej część stalowej konstrukcji 4 ściany zawiera pionowe słupy 7, pomiędzy którymi zamocowane są elementy ścienne 8. Stalowa konstrukcja 4 ściany komory filtru 1 w filtrze elektrycznym pokazanym na fig. 1 zawiera dwie boczne ściany 9. Fig. 1 pokazuje jedną z bocznych ścian 9, druga znajduje się z drugiej strony filtru elektrycznego. Jak pokazano na fig. 1 te boczne ściany 9 mają cztery pionowe słupy 7, pomiędzy którymi zamocowane są elementy ścienne 8.

Na figurze 2 pokazano część stalowej konstrukcji 4 ściany, która zawiera pionowe słupy 7, pomiędzy którymi zamocowane są elementy ścienne 8. Pionowe słupy 7 są, korzystnie, przymocowane do konstrukcji podstawy 3 za pomocą sztywnego połączenia 6. Sztywne połączenie oznacza tu, że pionowe słupy 7 są zamocowane do konstrukcji podstawy 3 tak, że nie mogą się przemieszczać względem siebie w miejscu połączenia. Dolne części pionowych słupów 7 mogą być, np. przyspawane do płyt murarskich wbudowanych w konstrukcję podstawy 3.

Na figurze 2 pokazano, że pionowe słupy 7 stanowią profile typu „I”, ale alternatywnie pionowe słupy 7 mogą być uformowane z profili o innym przekroju.

Elementy ścienne 8 są korzystnie wyposażone w usztywniacze 10. Jak pokazano na fig. 4 usztywniacze 10 są wykonane z profili typu „U”, ale alternatywnie usztywniacze 10 mogą być uformowane z profili o innym przekroju. Zadaniem tych usztywniaczy 10 jest wzmocnienie elementów ściennych 8 z powodu ciśnienia panującego w komorze filtru 1 filtru elektrycznego.

Jak pokazano np. na fig. 2, elementy ścienne 8 są przymocowane do pionowych słupów 7 za pomocą dwóch płyt łączących 11. Jedna płyta łącząca 11 jest zamontowana do pierwszego pionowego słupa 7, zaś druga płyta łącząca 11 jest zamocowana do drugiego pionowego słupa 7, który znajduje się obok wspomnianego wyżej pierwszego pionowego słupa 7. Element ścienny 8 jest zamocowany pomiędzy pierwszą płytą łączącą 11, a drugą płytą łączącą 11.

Płyty łączące 11 są korzystnie zamocowane do elementów ściennych 8 bezszwowo, tzn. płyty łączące 11 i elementy ścienne 8 są wykonane z tej samej albo podobnej przedkówki płyty.

Jak pokazano na fig. 2 płyty łączące 11 są korzystnie zamocowane tak, aby utworzyć kąt z elementem ściennym 8. Poprzez przymocowanie pod kątem płyty łączącej 11 do elementu ściennego 8 można tak sterować cieplnym rozszerzaniem i kurczeniem, że pionowe słupy 7, które są korzystnie przytwierdzone do betonowej konstrukcji 3 podstawy nie przemieszczają się względem siebie, gdy elementy ścienne 8 i płyty łączącej 11 rozszerzają się i zwężają wraz ze zmianami temperatury. Innymi słowy, elementy ścienne 8 i płyty łączącej 11 mogą rozszerzać się i kurczyć bez wpływu na odległość pomiędzy pionowymi słupami 7.

Podczas gdy element ścienny 8 i płyta łącząca 11 rozszerzają się w zależności od ciepła, w konstrukcji pokazanej na fig. 2, to element ś cienny 8, który stał się dłuższy, przesuwa się nieco do wewnątrz komory filtracyjnej 1 filtru elektrycznego (w kierunku do góry na fig. 2), ponieważ płyta łącząca 11 także rozszerza się. Odpowiednio, gdy element ścienny 8 i płyta łącząca 11 zwężają się podczas stygnięcia, to element ścienny 8 przesuwa się nieco na zewnątrz (w kierunku do dołu na fig. 2), ponieważ płyta łącząca 11 zwęża się. Dlatego, dla obu przypadków, odległość pomiędzy pionowymi słupami 7 pozostaje faktycznie nie zmieniona.

Element ścienny 8 może być alternatywnie zamocowany tak, że przesuwa się na zewnątrz filtra elektrycznego, gdy ten podgrzewa się, do wewnątrz zaś, gdy filtr elektryczny stygnie.

Na figurze 4 do 6 pokazano rozwiązania, w których dolny koniec 12 płyty łączącej 11 jest wygięty. Ma to na celu wzmocnienie komory filtru 1 filtru elektrycznego przy możliwym przypadku przekroczenia ciśnienia.

Figura 3 jest przekrojem połączenia pomiędzy wewnętrzną stalową konstrukcją 4 ściany a betonową konstrukcją 3 podstawy. W konstrukcji pokazanej na fig. 3, profil 13 jest przymocowany do konstrukcji 3 podstawy zaś krótszy bok elementu ściennego 8 jest przyspawany do tego profilu 13, tzn. jest zamocowany do profilu. Alternatywnie, element ścienny 8 może być przymocowany do konstrukcji 3 podstawy przy użyciu innego sposobu łączenia.

Profil 13 jest wyposażony w kotwy betonowe, które są np.

przymocowane do profilu 13, i za pomocą których profile 13 są mocowane do konstrukcji 3 podstawy.

PL 198 948 B1

Na figurze 3 profil 13 składa się z profili typu „L”, ale alternatywnie profil ten może być kształtowany z profili o różnego rodzaju przekrojach. Na fig. 3 pokazano, że profil 13 jest także korzystnie wbudowany w konstrukcję podstawy 3 i umieszczony tak, że tworzy górną krawędź skierowaną do wewnątrz komory filtracyjnej 1.

Dla osoby wykwalifikowanej w tej dziedzinie oraz w postępach technologii jest oczywiste, że idea wynalazku może być realizowana na różne sposoby. Dlatego wynalazek i jego przykładowe wykonania nie ograniczają się do opisanych powyżej przykładów, lecz mogą różnić się w ramach zakresu zastrzeżeń.

Claims (9)

1. Filtr elektryczny zawierający komorę filtracyjną z układami emisji i oddzielania do rozdzielania cząstek od medium gazowego zawierającego cząstki przechodzącego przez filtr oraz z ich urządzeniami zewnętrznymi, która to komora zawiera konstrukcję górną, betonową konstrukcję podstawy i stalową konstrukcję ściany, znamienny tym, ż e betonowa konstrukcja (3) podstawy posiada co najmniej jeden dennozsypowy zbiornik na oddzielone cząstki, zaś stalowa konstrukcja (4) ściany posiada izolację termiczną i metalową osłonę i jest przymocowana do betonowej konstrukcji (3) podstawy za pomocą zasadniczo sztywnego połączenia (6) zapewniającego ich termiczne wydłużenia i skurczenia z wyjątkiem sztywnego połączenia (6) umieszczonego pomiędzy nimi.

2. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej część stalowej konstrukcji (4) ściany zawiera pionowe słupy (7), pomiędzy którymi są zamocowane elementy ścienne (8).

3. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że stalowa konstrukcja (4) ściany zawiera dwie boczne ściany (9), w których są umieszczone pionowe słupy (7), a pomiędzy nimi są zamocowane elementy ścienne (8).

4. Filtr według zastrz. 2, znamienny tym, że pionowe słupy (7) są zamocowane do betonowej konstrukcji (3) podstawy za pomocą sztywnego połączenia (6).

5. Filtr według zastrz. 2, znamienny tym, że elementy ścienne (8) są przymocowane do pionowych słupów (7) za pomocą co najmniej jednej płyty łączącej (11), która jest zamocowana pomiędzy elementem ściennym (8) i pionowym słupem (7).

6. Filtr według zastrz. 5, znamienny tym, że płyta łącząca (11) jest przymocowana do elementu ściennego (8) bezszwowo.

7. Filtr według zastrz. 2, znamienny tym, że element ścienny (8) jest przymocowany do betonowej konstrukcji (3) podstawy.

8. Filtr według zastrz. 7, znamienny tym, że do betonowej konstrukcji (3) podstawy jest przymocowany profil (13), a do niego jest przymocowany element ścienny (8).

9. Filtr według zastrz. 5, znamienny tym, że dolne krawędzie płyt łączących (11) są zagięte.