Патент на изобретение №2200343

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОЧИСТКИ ГАЗА В ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электрической очистки отходящих газов от дисперсных взвесей, в частности к устройствам управления процессом промышленной и санитарной очистки газов в электрофильтрах в различных отраслях промышленности. Сущность заявляемого устройства управления процессом очистки газа в электрофильтре заключается в применении основных электрофизических характеристик электрогазоочистки: удельного электрического сопротивления улавливаемых дисперсных взвесей, плотности тока коронного разряда и перенапряжений на коронирующих электродах. Технический результат выражается в повышении степени надежности и эффективности управления процессом очистки газов в электрофильтре. 1 ил.

Изобретение относится к области электрогазоочистки, в частности к устройствам управления процессом промышленной и санитарной очистки газов в электрофильтре в различных отраслях промышленности.

Известна система управления процессом очистки газа в электрофильтре (авторское свидетельство СССР 1012952, кл. В 01 D 46/46, 1983), содержащаяся установленные на входе электрофильтра датчики характеристик входящего пылегазового потока, соединенные через блок преобразователей с идентификатором, а также вольтметры и амперметры агрегата питания, механизмы отряхивания электродов. Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются датчик температуры, датчик состава газа, датчик расхода газа, выходы которых соединены с входами блока преобразователей, выход которого соединен с входом идентификатора, выход которого соединен с входом формирователя управляющих сигналов, выход которого соединен с входами блока питания и исполнительного механизма отряхивания электродов.

Амперметры и вольтметры агрегата питания связаны непосредственно с входами блока формирования управляющих сигналов. Исключение в аналоге признаков сравнения с эталоном, а также отсутствие датчика остаточной запыленности являются причинами, препятствующими получению требуемого технического результата.

Наиболее близким к изобретению является устройство управления процессом очистки газа в электрофильтре (патент Российской Федерации 2045091, кл. G 05 D 27/00, В 03 С 3/76). Устройство содержит блок питания полей электрофильтра, механизм отряхивания электродов, датчик температуры, состава и расхода газа, блок преобразователей, идентификатор, формирователь управляющих сигналов, амперметр, вольтметр, блок сравнения с эталоном и датчик остаточной запыленности. В прототипе блок сравнения с эталоном, входы которого соединены с выходами амперметра и вольтметра, а также датчиком остаточной запыленности, а выходы блока сравнения с эталоном соединены с входами формирователя управляющих сигналов, блока питания и исполнительного механизма отряхивания электродов – являются признаками, которые совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Однако отсутствие в прототипе датчика удельного электрического сопротивления улавливаемых дисперсных взвесей и блока вычисления эталонных характеристик электрического поля коронного разряда: плотности тока и перенапряжения – снижают эффективность известного устройства управления процессом очистки газа в электрофильтре в отраслях промышленности с переменными характеристиками очищаемого пылегазового потока. Кроме того, электроэрозионный износ коронирующих выступов и появление неотряхиваемых накоплений дисперсных взвесей на рабочих электродах потребуют корректировок эталонных показаний вольтметра и амперметра. Указанные причины препятствуют получению требуемого технического результата.

Заявляемое изобретение направлено на решение задач управления процессом очистки газов в электрофильтре по удельному электрическому сопротивлению улавливаемых дисперсных взвесей, плотности тока короткого разряда и перенапряжению на коронирующих электродах.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в повышении степени надежности и эффективности управления процессом очистки газов в электрофильтре.

Заявляемое устройство управления процессом очистки газа в электрофильтре характеризуются следующими существенными признаками. Датчики температуры, состава и расхода газа, выходы которых соединены с входами блока преобразователей. Выход блока преобразователей соединен с входом идентификатора, выход которого соединен с входом формирователя управляющих сигналов. Выход формирователя управляющих сигналов соединен с входом блока питания, выходы которого соединены с входами амперметра, вольтметра, а также осадительными и коронирующими электродами. Блок сравнения с эталоном, входы которого соединены с выходами амперметра и вольтметра, а также выходом датчика остаточной запыленности. Выходы блока сравнения с эталоном соединены с входами формирователя управляющих сигналов, блока питания и исполнительного механизма отряхивания электродов. Отличительными от наиболее близкого аналога признаками являются датчик удельного электрического сопротивления дисперсных взвесей и вычислительный блок. Причем датчик удельного электрического сопротивления установлен во входном канале электрофильтра, а его выход подключен к входу блока сравнения с эталоном. Кроме того, входы вычислительного блока соединены с выходами амперметра и вольтметра, а его выходы соединены с блоком сравнения.

Указанная совокупность признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях. При этом в качестве основной характеристики электрического поля выбирают плотность коронного разряда, которую в процессе очистки поддерживают в пределах 0,4-0,6 мА/м². Улавливание дисперсных взвесей с удельным электрическим сопротивлением (УЭС) менее 10⁹ Oмм ведут путем регулирования напряжения на коронирующих электродах в диапазоне перенапряжений 2,73,1; улавливание дисперсных взвесей с УЭС от 10⁹ до 10¹¹ Oмм – в диапазоне перенапряжений 2,73,1; улавливание дисперсных взвесей с УЭС более 10¹¹ Oмм – в диапазоне перенапряжений 1,92,3.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства управления (для одного поля электрофильтра). Устройство содержит электрофильтр 1, поля 2 с системами осадительных 3 и коронирующих 4 электродов, соединенных с блоком 5 питания, механизм 6 отряхивания электродов, датчики 7-9 температуры, состава и расхода газов, соответственно соединенные через блок 10 преобразователей и идентификатор 11 с формирователем 12 управляющих сигналов. Амперметры 13 и вольтметры 14 блока 5 питания соединены с вычислительным блоком 15. Выходы вычислительного блока 15 соединены со входами блока 17 сравнения с эталоном. Третий и четвертый входы блока 17 соединены с выходами соответственно датчика УЭС дисперсных взвесей и датчика остаточной запыленности. Выходы блока 17 соединены со входами формирователя 12 управляющих сигналов, блока 5 питания и исполнительного механизма 6 отряхивания электродов.

Устройство работает следующим образом.

Датчиками 7-9 измеряются температура, состав и расход газов, которые поступают на очистку в электрофильтр 1. Данные измерений передаются через блок 10 преобразователей, где сигналы унифицируются и преобразуются в токовые, в идентификатор 11. В идентификаторе 11 определяется состояние технологического процесса, неизбежные выбросы от которого поступают в электрофильтр 1. Идентифицированный сигнал состояния технологического процесса поступает в формирователь 12, откуда поступает команда на управление блоком 5 питания.

Текущие значения электрических параметров процесса электрогазоочистки от амперметра 13 и вольтметра 14 блока 5 питания передаются в вычислительный блок 15.

В вычислительном блоке 15 интервал управления процессом очистки газа в электрофильтре определяется одновременно как перенапряжением U/U₀ (где U₀ – напряжение зажигания коронного разряда в соответствующем интервале; U – текущее значение напряжения на коронирующих электродах в соответствующем интервале), так и расчетной величиной плотности тока коронного разряда J/S ( где J – текущее значение тока коронного разряда в отдельном поле; S – активная площадь осадительных электродов данного поля). Плотность тока коронного разряда является количественным показателем интенсивности коронного разряда, по которому в пределах 0,4-0,6 мА/м² ведут очистку в электрофильтре.

Вычисленные значения перенапряжений и плотности тока коронного разряда передают в блок 17 сравнения с эталонными значениями этих показателей интенсивности коронного разряда. Одновременно от датчика 16 УЭС дисперсных взвесей в блок 17 поступает сигнал, который определяет один из эталонных диапазонов перенапряжений. В диапазоне перенапряжений 2,73,1 осуществляют регулирование напряжения на коронирующих электродах при улавливании в электрофильтрах дисперсных взвесей с УЭС менее 10⁹ Oмм; в диапазоне перенапряжений 2,32,7 – с УЭС от 10⁹ до 10¹¹ Oмм; в диапазоне перенапряжений 1,92,3 – с УЭС более 10¹¹ Oмм. По результатам сравнения сигнал с блока 17 поступает:
– либо на вход блока 5 питания и напряжение повышается на фиксированную величину U;
– либо на вход формирователя 12, после чего производится изменение уровня электропитания поля 2 электрофильтра 1 путем перехода в соответствующий диапазон перенапряжений;
– либо на вход механизма отряхивания осадительных 3 и коронирующих 4 электродов, если в заданном диапазоне перенапряжения регулированием напряжения на коронирующих 4 электродах не обеспечивается эталонная плотность тока коронного разряда. Отряхивание электродов прекращается при восстановлении эталонных значений перенапряжений и плотности тока коронного разряда.

Если повышение напряжения на коронирующих 4 электродах не приводит к снижению остаточной концентрации дисперсных взвесей в газах, подвергшихся очистке в электрофильтре 1, о чем поступает сигнал с датчика 18 остаточной запыленности на блок 17 сравнения с эталоном. Дальнейшее повышение напряжения на коронирующих электродах 4 блоком 5 прекращается до изменения текущих технологических характеристик основного процесса, о чем поступают сигналы с датчиков 7-9, 16. После чего цикл управления повторяется.

Предлагаемое устройство управления процессом очистки газа в электрофильтре прошло опытно-промышленные испытания в Стерлитамакском АО “Каучук” при улавливании высокодисперсных частиц катализатора, где подтвердилось повышение степени надежности и эффективности процесса электрогазоочистки до остаточной концентрации взвешенных частиц менее 0,02 г/нм³. Также обеспыливание при промышленной и санитарной очистке газов по заявляемому изобретению позволяет процессу электрогазоочистки конкурировать с фильтрацией в рукавных фильтрах, так как удельные энергетические затраты на очистку в них 1000 м³ газов выше более чем в 5 раз по сравнению с электрофильтрами с учетом электропитания рабочих полей.

Формула изобретения

Устройство управления процессом очистки газа в электрофильтре, содержащее датчики температуры, состава и расхода, выходы которых соединены с выходами блока преобразователей, предназначенного для унификации и преобразования в токовых данных измерения, выход которого соединен с входом идентификатора, предназначенного для определения состояния технологического процесса, выход которого соединен с входом формирователя управляющих сигналов, предназначенного для управления блоком питания и изменения уровня электропитания электрофильтра, выход которого соединен с входом блока питания, выходы которого соединены с входами амперметра и вольтметра, а также с осадительными и коронирующими электродами, блок сравнения с эталоном, предназначенный для определения эталонных диапазонов перенапряжений, сравнения с ними вычисленных значений перенапряжений и плотности тока коронного разряда, и в зависимости от результата сравнения, либо повышения напряжения питания на фиксированную величину U, либо обеспечения перехода в соответствующий диапазон перенапряжений, либо подачи сигнала на механизм отряхивания осадительных и коронирующих электродов, входы которого соединены с выходами амперметра и вольтметра, а также выходом датчика остаточной запыленности, а выходы блока сравнения с эталоном соединены с входами формирователя управляющих сигналов, блока питания и исполнительного механизма отряхивания электродов, отличающееся тем, что в него введен датчик удельного электрического сопротивления дисперсных взвесей, который выходом подключен к входу блока сравнения с эталоном, и вычислительный блок, предназначенный для вычисления значений перенапряжений и плотности тока коронного разряда, входы которого соединены с выходами амперметра и вольтметра, а его выходы соединены с входами блока сравнения с эталоном.

РИСУНКИ