УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ДОЖИГА ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ Российский патент 1995 года по МПК F23D14/18 

Изобретение относится к устройствам для дожига выбросных газов термокаталитическим способом и может быть использовано в промышленной экологии и в процессе сушки пищевых продуктов топочными газами.

Известно устройство для каталитического дожига газовых выбросов, содержащее камеру, внутренняя поверхность которой покрыта катализатором, установленный на входе в камеру винтовой завихритель и источник инфракрасного излучения, расположенный вдоль оси камеры.

Это устройство обладает большим временем прохода газового потока по камере, что повышает вероятность дожига токсичных примесей, но имеет узкий спектр активирующего изучения, что делает дожиг селективным и снижает надежность очистки газового выброса.

В предлагаемом устройстве для каталитического дожига газовых выбросов, содержащем по меньшей мере одну камеру, внутренняя поверхность которой покрыта катализатором, установленный на входе в камеру винтовой завихритель и источник инфракрасного излучения, расположенный вдоль оси камеры, часть поверхности источника инфракрасного излучения покрыта пленкой катализатора, расположенной полосой по непрерывной винтовой линии, направление навивки которой противоположно направлению закручивания винтового завихрителя. Это позволяет получить инфракрасное активирующее излучение в нескольких диапазонах длин волн, что расширяет технологические возможности устройства за счет увеличения количества активируемых и окисляемых токсичных веществ, а также увеличить частоту смены интервалов длин волн активирующего излучения за счет сокращения пути газового потока через зоны излучения покрытых и непокрытых катализатором участков источника инфракрасного излучения и развить поверхность катализатора, сократив длину пробега молекул токсичных веществ до контакта с катализатором и вероятность их пребывания в активированном состоянии, что повышает надежность работы устройства.

В предпочтительном варианте винтовая линия выполнена многозаходной. Это увеличивает частоту чередования диапазонов длин волн активирующего излучения и вероятность окисления токсичных веществ.

В другом предпочтительном варианте ширина полосы равна половине шага винтовой линии. Это выравнивает количественно дозы активирующего излучения в различных диапазонах длин волн, что выравнивает вероятность окисления различных токсичных компонентов газового выброса и повышает надежность его очистки.

В наиболее предпочтительном варианте угол подъема винтовой линии выполнен равным дополнительному углу к углу закручивания винтового завихрителя. Это позволяет достичь максимальную частоту чередования диапазонов длин волн активирующего излучения и получить максимальную вероятность окисления токсичных веществ газового выброса.

На фиг. 1 показано однокамерное устройство в разрезе; на фиг. 2 многокамерное устройство в разрезе; на фиг. 3 изображен источник инфракрасного излучения с однозаходной винтовой поверхностью ленты катализатора; на фиг. 4 он же с многозаходной винтовой поверхностью ленты.

Устройство для каталитического дожига газовых выбросов содержит (фиг. 1) камеру 1, внутренняя поверхность которой покрыта пленкой 2 катализатора, установленный на входе в камеру 1 винтовой завихритель 3 и источник 4 инфракрасного излучения, соединенный с источником 5 тока и покрытый пленкой 6 катализатора в виде ленты, намотанной с шагом, большим ширины ленты, по непрерывной винтовой поверхности, направление навивки которой противоположно направлению закручивания винтового завихрителя. Камеры 1 могут быть установлены (фиг. 2) в любом количестве в общем корпусе 7. Источники 4 инфракрасного излучения могут быть выполнены с однозаходной (фиг. 3) или многозаходной (фиг. 4) винтовой поверхностью ленты 6 катализатора. Ширина S ленты катализатора может быть выполненной равной половине шага Р винтовой поверхности, сумма углов подъема винтовых поверхностей ленты и завихрителя равен 90^о.

Устройство работает следующим образом.

Газовый выброс, или продукты сгорания топлива подают в камеру 1 или несколько камер 1, установленных в общем корпусе 7. Газовый поток на входе в камеру 1 закручивается винтовым завихрителем 3 и движется вдоль оси камеры в виде закрученного по спирали потока. Источник 4 инфракрасного излучения под действием тока от источника 5 излучает энергию в различных диапазонах длин волн инфракрасного спектра в частях поверхности, покрытых и не покрытых пленкой 6 катализатора. Газовый поток, направление закручивания которого, заданное завихрителем 3, противоположно направлению навивки винтовой линии пленки 6 катализатора на поверхности источника 4 инфракрасного излучения, пересекает с высокой частотой зоны излучения с различными спектрами длин волн. Частота пересечения тем больше, чем больше заходность винтовой линии, по которой нанесена пленка катализатора на источник 4 инфракрасного излучения, и чем ближе угол подъема винтовой поверхности к дополнительному углу к углу закручивания винтового завихрителя 3, поскольку в случае равенства этих углов газовый поток пересекает зоны различного спектра излучения перпендикулярно, т.е. по кратчайшему пути. Проходя через зону облучения, молекулы различных токсичных веществ активируются квантами соответствующего спектра излучения. При контакте активированных молекул токсичных веществ с катализаторными пленками 2 и 6 происходит их окисление до воды и углекислого газа, безвредных для организма человека. Вероятность активации молекул различных токсичных веществ прямо пропорциональна общей длине зоны облучения соответствующего спектра инфракрасного излучения, поэтому для равновероятностного окисления всех токсичных веществ в предлагаемом устройстве целесообразно ширину ленты пленки 6 катализатора на поверхности источника 4 инфракрасного излучения выполнять равной половине шага винтовой поверхности для обеспечения равенства площадей излучения в различных спектрах длин волн. Поскольку активированные молекулы токсичных веществ без контакта с катализатором имеют возможность перехода в равновесное состояние без окисления в данном устройстве целесообразно увеличение частоты пересечения газовым потоком зон с различными спектрами излучения с целью обеспечения проскока активированных молекул токсичных веществ через зоны с несоответствующим спектром излучения их энергии активации за время меньше времени перехода в равновесное состояние. Для этого целесообразно пересечение зон излучения перпендикулярно по кратчайшему пути, что обеспечивается выполнением соотношения угла подъема винтовой поверхности и угла закручивания завихрителя 3 как дополнительных друг к другу, и выполнение наименьшего шага винтовой поверхности при увеличении заходного при большом значении хода. Таким образом достигаются максимальная вероятность поддержания молекул различных веществ токсичных составляющих газового потока в активированном состоянии на всей длине камеры 1 и максимальная вероятность их окисления на катализаторе пленок 2 и 6. После окисления токсичных веществ до безвредных газовый поток выводится из камеры 1 и в случае очистки выбросных газов экологически вредных производств сбрасываемых в атмосферу или при использовании топочных газов для сушки пищевых продуктов подается в камеру сушильного устройства для контакта с пищевым продуктом.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью очистки газовых выбросов за счет увеличения вероятности полного окисления всех их токсичных составляющих.

Использование: в устройствах для дожига выбросных газов термокаталитическим способом, в промышленной экологии и в процессе сушки пищевых продуктов топочными газами. Сущность изобретения: устройство содержит по меньшей мере одну камеру 1 дожигания, внутренняя поверхность которой покрыта катализатором 2, установленный на входе в камеру 1 винтовой завихритель 3 и источник 4 инфракрасного излучения, расположенный вдоль оси камеры 1, поверхность которого покрыта пленкой 6 катализатора, выполненной в виде ленты, намотанной с шагом, большим ширины ленты, по непрерывной винтовой поверхности, направление навивки которой противоположно направлению закручивания винтового завихрителя 3. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ДОЖИГА ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ, содержащее по меньшей мере одну камеру дожигания, внутренняя поверхность которой покрыта катализатором, винтовой завихритель, установленный на входе в указанную камеру, источник инфракрасного излучения, расположенный вдоль оси камеры, отличающееся тем, что часть источника инфракрасного излучения покрыта пленкой катализатора, выполненной в виде ленты, намотанной с шагом, большим ширины ленты, по непрерывной винтовой поверхности, направление навивки которой противоположно направлению закручивания винтового завихрителя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что винтовая поверхность ленты выполнена многозаходной. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что ширина винтовой поверхности ленты вдоль продольной оси равна половине шага винтовой поверхности. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что сумма углов подъема винтовых поверхностей ленты и завихрителя равна 90^o.