PL229978B1 - Urządzenie do elektrostatycznego wydzielania pyłu ze spalin z instalacji spalania paliw stałych małej mocy - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do elektrostatycznego wydzielania pyłów, czyli cząstek stałych, zwłaszcza cząstek submikronowych i nanocząstek, ze strumienia gazów spalinowych w instalacjach spalania paliw stałych małej mocy. Urządzenie stanowi elektrofiltr zasilany z generatora wysokiego napięcia (1), wytwarzającego prąd stały, przy czym korpus (2) urządzenia jest wykonany z materiału przewodzącego prąd i jest uziemiony, a w jego wnętrzu jest zamontowana stalowa elektroda ulotowa (3), w kształcie cienkiego drutu, generująca wyładowanie koronowe, umieszczona w osi kanału spalin i korzystnie skierowana zgodnie z kierunkiem przepływu spalin. Mocowanie elektrody (3) jest prostopadłe do osi kanału spalin i korzystnie jest osłonięte w całości izolatorem ceramicznym lub z tworzywa sztucznego. Izolator jest osłonięty rurą, tworząc kanał o przekroju kołowym, w którym panuje nadciśnienie w stosunku do kanału spalin (8), wytwarzane przez wentylator (6), tłoczący powietrze osłonowe do wewnątrz korpusu (7) urządzenia i dalej kanału spalin, na zewnętrznej ścianie którego jest umieszczony inspekcyjny otwór (9). Wykonana z cienkiego stalowego drutu ulotowa elektroda (3) jest zakończona licznymi wypustkami (10) rozmieszonymi promieniowo. Korzystnym jest, aby ulotowa elektroda (3) wystawała poza koniec rury. W odmianie wykonania ulotowa elektroda jest zakończona jonizatorem w kształcie korony zębatej z zębami skierowanymi na zewnątrz i do wewnątrz swojego obwodu. Na osiowym segmencie izolatora jest umieszczona kryza, powodująca spiętrzenie strumienia powietrza, utrzymująca powierzchnię wewnętrzną rury w stanie niezabrudzonym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wydzielania pyłów, czyli cząstek stałych, zwłaszcza cząstek submikronowych i nanocząstek ze strumienia gazów spalinowych w instalacjach spalania paliw stałych małej mocy.

Wydzielanie pyłu ze strumienia zapylonych spalin i osadzenie na powierzchni elektrody zbiorczej, ścianek korpusu, zachodzi pod wpływem siły elektrostatycznej. Ziarna pyłu uzyskują ładunek elektrostatyczny w wyniku zderzeń ze zjonizowanymi cząsteczkami gazu. Źródłem ładunku jest jednoimienne wyładowania koronowe, powstające na elektrodzie ulotowej, przez doprowadzenie zasilania prądem stałym wysokiego napięcia. Wskutek jonizacji gazu i dalej ziaren pyłu następuje ruch cząstek pyłu w kierunku elektrody osadczej.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE102008049211 jest znany oddzielacz elektrostatyczny, w którego obudowie, u jej szczytu, są usytuowane naprzeciwko siebie wlot oczyszczanego gazu i wylot czystego gazu spalinowego. Odpylacz jest wyposażony w rurowy separator z jednobiegunowym jonizatorem koronowym, w którym to separatorze są wydzielane cząsteczki sadzy, które dalej opadają do zbiornika wyreparowanego pyłu stożkowym kanałem, natomiast oczyszczony gaz wypływa z oddzielacza wylotem usytuowanym w górnej części urządzenia.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE102009030803 jest znany odpylacz elektrostatyczny do oczyszczania gazów spalinowych przy użyciu pola elektrostatycznego z komorą separatora zawierający elektrodę zasilaną z zasilacza wysokiego napięcia oraz rurową elektrodę ekranującą osłaniającą koncentrycznie elektrodę wysokiego napięcia (wyładowczą). W górnej części odpylacza jest usytuowany izolator separujący komorę roboczą separatora od pokrywy odpylacza, natomiast w dolnej części komory separatora, nieopodal wylotu oczyszczonego gazu jest usytuowana elektroda ulotowa generująca wyładowanie koronowe.

Znane jest ze zgłoszenia patentowego GB1455708 urządzenie do oczyszczania gazów przemysłowych, zawierające dysze rozpylające wyposażone w podłączone do zasilacza wysokiego napięcia elektrody jonizacyjne do elektryzowania kropli cieczy, które następnie przepływają pomiędzy parą elektrod płasko-równoległych zasilanych wysokim napięciem o zmieniającej się polaryzacji i wartości w celu wprawienia naelektryzowanych elektrycznie kropli cieczy w ruch oscylacyjny (zig-zag). Według tego samego zgłoszenia, zamiast płyt równoległych mogą być zastosowane elektrody w postaci prętów ułożonych w równoległych rzędach, przy czym wszystkie pręty w rzędzie są podłączone naprzemiennie do różnych faz wysokiego napięcia trójfazowego lub wielofazowego. W urządzeniu tym cząstki pyłu, które znajdują się w przepływającym gazie nie są elektryzowane. Gaz oczyszczany w tego typu urządzeniu przepływa następnie do elektrofiltru, w którym usuwane są cząstki pyłu.

Nadto, ze zgłoszenia patentowego US6365112 jest znane urządzenie do usuwania cząstek pyłu, w którym dysze rozpylacza są podłączone do zasilacza wysokiego napięcia prądu stałego lub przemiennego, przez co wytworzone krople cieczy posiadają ładunek elektryczny. Dysze są umieszczone w osi cylindrycznej komory skrubera, a wyloty dysz są skierowane poziomo w stronę ścian komory skrubera. Krople cieczy są rozpylane poprzecznie do kierunku przepływającego gazu. Oczyszczany gaz przepływa pionowo w górę poprzecznie do kierunku ruchu rozpylanych kropel. Zawieszenie dysz rozpylacza i izolator doprowadzenia wysokiego napięcia umieszczone są w komorze znajdującej się ponad komorą skrubera, przy czym do komory tej wdmuchiwane jest ciepłe powietrze zabezpieczające izolator i doprowadzenie wysokiego napięcia przed przedostawaniem się do tej komory kropli cieczy i cząstek z odpylanego gazu, natomiast same dysze są umieszczone bezpośrednio w komorze skrubera. Elektroda zbiorcza jest chłodzona wodą w celu kondensacji pary wodnej i innych uwodnionych zanieczyszczeń gazowych.

Zgodne z wynalazkiem urządzenie do elektrostatycznego wydzielania pyłu ze spalin z instalacji spalania paliw stałych małej mocy zabudowywane na pionowych, poziomych lub skośnych przewodach spalinowych instalacji spalania, zasilane prądem stałym z generatora wysokiego napięcia, zaopatrzone w elektrodę ulotową odizolowaną od korpusu urządzenia, ma elektrofiltr, którego korpus jest wykonany z materiału przewodzącego prąd i jest uziemiony, a w jego wnętrzu jest zamontowana stalowa elektroda ulotowa w kształcie cienkiego drutu, generująca wyładowanie koronowe, która jest umieszczona w osi kanału spalin i jest skierowana zgodnie z kierunkiem przepływu spalin. Mocowanie elektrody, które jest prostopadłe do osi kanału spalin, korzystnie jest osłonięte w całości izolatorem ceramicznym lub z tworzywa sztucznego, który to izolator jest osłonięty rurą tworząc tym samym kanał o przekroju kołowym,

PL 229 978 B1 w którym panuje nadciśnienie w stosunku do kanału spalin wytwarzane przez wentylator tłoczący powietrze osłonowe do wewnątrz korpusu urządzenia i dalej kanału spalin, na którego zewnętrznej ścianie jest umieszczony inspekcyjny otwór umożliwiający oczyszczanie i konserwację elektrody ulotowej oraz korpusu urządzenia. Wykonana z cienkiego stalowego drutu ulotowa elektroda jest zakończona jest licznymi wypustkami rozmieszczonymi promieniowo. Korzystnym jest, aby ulotowa elektroda wystawała poza koniec rury osłaniającej izolator, dzięki czemu jonizacja spalin i dalej depozycja pyłu ma miejsce z dala od punktu montażu elektrody ulotowej, w strefie gdzie możliwe jest oczyszczanie powierzchni separacji. W odmianie wykonania ulotowa elektroda jest zakończona jonizatorem w kształcie korony zębatej z zębami skierowanymi na zewnątrz i do wewnątrz swojego obwodu. Na osiowym segmencie izolatora jest umieszczona kryza powodująca spiętrzenie strumienia powietrza, korzystnie utrzymująca powierzchnię wewnętrzną rury osłonowej w stanie niezabrudzonym, co zapobiega przeskokowi napięcia oraz iskrzeniu. Elektrofiltr może być połączony z modułem czyszczenia eliminującym konieczność ręcznego oczyszczania korpusu i elektrody, który to moduł jest zaopatrzony w element czyszczący w postaci jedno lub wieloramiennej szczotki o ramionach skierowanych wzdłuż osi korpusu i rozmieszczonych obwodowo na konstrukcji wsporczej, który jest napędzany przez przekładnię i silnik zabudowany na korpusie na zewnątrz kanału spalin, a jego praca powoduje odprowadzanie pyłu wydzielonego na ścianach aparatu do zasobnika pyłu zamocowanego w dolnej części w przypadku układu pionowego lub w korycie u dołu kanału poziomego. W innej odmianie wykonania moduł czyszczenia stanowi wewnętrzna ściana kanału spalin, natomiast mechanizm czyszczący ma postać wiszących elementów czyszczących, korzystnie w postaci łańcuchów stalowych, rozmieszczonych obwodowo i przylegających do powierzchni osadczej, zamocowanych na stelażu. Elementy czyszczące są napędzane silnikiem z przekładnią, przy tym pył wydzielony na ścianach aparatu jest kierowany do zasobnika pyłu zabudowanego w dolnej części urządzenia.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1, fig. 2 i fig. 3 przedstawiają elektrofiltr w przekroju poprzecznym, z tym, że fig. 2 i fig. 3 są rozwinięciem elektrofiltru z fig. 1 odpowiednio wyposażonego w elektrodę ulotową (fig. 2) i elektrodę ulotową zakończoną jonizatorem (fig. 3), z kolei fig. 4 ukazuje jonizator w kształcie korony zębatej, natomiast fig. 5 i fig. 6 przedstawiają elektrofiltr z przyłączonym zasobnikiem pyłu, odpowiednio w układzie pionowym i poziomym, a na fig. 7 pokazano konstrukcję całości urządzenia do elektrostatycznego wydzielania pyłu ze spalin z instalacji spalania paliw stałych małej mocy zaopatrzonego w moduł czyszczenia.

Jak pokazano na fig. 1 rysunku zabudowywany na pionowych, poziomych lub skośnych przewodach spalinowych instalacji spalania elektrofiltr jest zasilany z generatora wysokiego napięcia 1 wytwarzającego prąd stały, przy czym korpus 2 urządzenia jest wykonany z materiału przewodzącego prąd i jest uziemiony, a w jego wnętrzu jest zamontowana stalowa elektroda ulotowa 3, w kształcie cienkiego drutu, generująca wyładowanie koronowe, umieszczona w osi kanału spalin i korzystnie skierowana zgodnie z kierunkiem przepływu spalin. Mocowanie elektrody 3, które jest prostopadłe do osi kanału spalin, korzystnie jest osłonięte w całości izolatorem 4 ceramicznym lub z tworzywa sztucznego, z kolei izolator 4 jest osłonięty rurą 5 co tworzy kanał o przekroju kołowym, w którym panuje nadciśnienie w stosunku do kanału spalin 8, wytwarzane przez wentylator 6 tłoczący powietrze osłonowe do wewnątrz korpusu 7 urządzenia i dalej kanału spalin 8, na którego zewnętrznej ścianie jest umieszczony inspekcyjny otwór 9 umożliwiający oczyszczanie i konserwację elektrody ulotowej 3 oraz korpusu 7 urządzenia. Wykonana z cienkiego stalowego drutu ulotowa elektroda 3 jest zakończona licznymi wypustkami 10 rozmieszonymi promieniowo. Korzystnym jest, aby ulotowa elektroda 3 wystawała poza koniec rury 5, dzięki czemu jonizacja spalin i dalej depozycja pyłu ma miejsce z dala od punktu montażu elektrody 3, w strefie gdzie możliwe jest oczyszczanie powierzchni separacji. W odmianie wykonania ulotowa elektroda 3 jest zakończona jonizatorem 11 w kształcie korony zębatej z zębami 12 skierowanymi na zewnątrz i do wewnątrz swojego obwodu. Na osiowym segmencie izolatora 4 jest umieszczona kryza powodująca spiętrzenie strumienia powietrza 4a, korzystnie utrzymująca powierzchnię wewnętrzną rury 5 w stanie niezabrudzonym, co zapobiega przeskokowi napięcia oraz iskrzeniu.

Opisany elektrofiltr może być połączony z modułem czyszczenia eliminującym konieczność ręcznego oczyszczania korpusu 7 i elektrody 3, który to moduł jest zaopatrzony w element czyszczący w postaci jedno lub wieloramiennej szczotki 13 o ramionach skierowanych wzdłuż osi korpusu 7 i rozmieszczonych obwodowo na konstrukcji wsporczej 14, który jest napędzany przez przekładnię 15 i silnik 16 zabudowany na korpusie na zewnątrz kanału spalin, a jego praca powoduje odprowadzanie pyłu wydzielonego na ścianach aparatu do zasobnika pyłu 17 zamocowanego w dolnej części w przypadku

PL 229 978 B1 układu pionowego (co ukazuje fig. 5) lub w korycie u dołu kanału poziomego pokazanym na fig. 6 rysunku. W odmianie wykonania moduł czyszczenia stanowi wewnętrzna ściana kanału spalin 18, natomiast mechanizm czyszczący ma postać wiszących elementów czyszczących 19, korzystnie w postaci łańcuchów stalowych, rozmieszczonych obwodowo i przylegających do powierzchni osadczej 18, zamocowanych na stelażu 20. Elementy czyszczące 19 są napędzane silnikiem 21 z przekładnią 22, przy tym pył wydzielony na ścianach aparatu jest kierowany do zasobnika pyłu 23 zabudowanego w dolnej części urządzenia.

Claims (8)

1. Urządzenie do elektrostatycznego wydzielania pyłu ze spalin z instalacji spalania paliw stałych małej mocy zabudowywane na pionowych, poziomych lub skośnych przewodach spalinowych instalacji spalania, zasilane prądem stałym z generatora wysokiego napięcia, zaopatrzone w elektrodę ulotową odizolowaną od korpusu urządzenia, znamienne tym, że ma elektrofiltr, którego korpus (2) jest wykonany z materiału przewodzącego prąd i jest uziemiony, a w jego wnętrzu jest zamontowana stalowa elektroda ulotowa (3) w kształcie cienkiego drutu, generująca wyładowanie koronowe, która jest umieszczona w osi kanału spalin i skierowana zgodnie z kierunkiem przepływu spalin, przy tym mocowanie elektrody (3) prostopadłe do osi kanału spalin jest korzystnie osłonięte w całości izolatorem (4) ceramicznym lub z tworzywa sztucznego, przy tym izolator (4) jest osłonięty rurą (5) tworzącą kanał o przekroju kołowym wyprowadzonym poza obrys korpusu (2), tak że rura (5) jest wprowadzona tym końcem do wnętrza kanału (7), z którym jest umieszczony wentylator (6) tłoczący do wnętrza powietrze osłonowe i wytwarzający w rurowym kanale (5) nadciśnienie w stosunku do ciśnienia panującego w kanale spalin (8), z tym, że na drugiej z wzdłużnych ścian korpusu (2) jest umieszczony inspekcyjny otwór (9) umożliwiający oczyszczanie i konserwację elektrody (3) oraz korpusu (2).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że koniec ulotowej elektrody (3) wystaje poza koniec rury (5).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wykonana z cienkiego stalowego drutu ulotowa elektroda (3) jest zakończona jest licznymi wypustkami (10) rozmieszonymi promieniowo.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ulotowa elektroda (3) korzystnie jest zakończona jonizatorem (11) w kształcie korony zębatej z zębami (12) skierowanymi na zewnątrz i do wewnątrz swojego obwodu.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na osiowym segmencie izolatora (4) jest umieszczona kryza (4a) spiętrzająca strumień powietrza i utrzymująca powierzchnię wewnętrzną rury (5) w stanie niezabrudzonym, co zapobiega wyładowaniom iskrzącym.

6. Urządzenie według zastrz. od 1 do 5, znamienne tym, że z korpusem (2) elektrofiltru jest połączony moduł czyszczenia, zawierający element czyszczący w postaci jedno lub wieloramiennej szczotki (13) o ramionach skierowanych wzdłuż osi korpusu (2) i rozmieszczonych obwodowo na konstrukcji wsporczej (14), napędzany poprzez przekładnię (15) silnikiem (16) zabudowanym na korpusie (2) na zewnątrz kanału spalin (8), natomiast pod kanałem spalin (8) jest usytuowany zasobnik (17) pyłu wydzielonego na ścianach urządzenia.

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zasobnik (17) pyłu jest usytuowany w korycie kanału poziomego.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że do korpusu (2) elektrofiltru jest dołączony moduł czyszczenia z mechanizmem czyszczącym w postaci wiszących elementów czyszczących (19), korzystnie w postaci łańcuchów stalowych, rozmieszczonych obwodowo, przylegających do powierzchni osadczej (18), zamocowanych na stelażu (20), napędzanych silnikiem (21) z przekładnią (22), przy czym poniżej elementów czyszczących (19) jest usytuowany zasobnik (23) pyłu wydzielonego na ścianach urządzenia.