УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ Российский патент 1995 года по МПК B03C3/16 

Изобретение относится к технике очистки газов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности для очистки газов от серосодержащих компонентов в электрическом поле.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущности является устройство для очистки газов, состоящее из корпуса с патрубками для подвода и отвода газов, охлаждаемых осадительных электродов, установленных вертикально в выполненных в виде полых цилиндрических и усеченных конических секций и коронирующих электродов. Последние расположены коаксиально осадительным электродам и выполнены в виде размещенных друг над другом, жестко связанных между собой одинаковых секций с элементами коронирования, например дисками или ребрами. В корпусе устройства установлена штанга подвеса для подачи высокого напряжения, на которой крепятся коронирующие электроды с помощью верхней и нижней рам. Устройство снабжено распределительной решеткой, расположенной под нижней рамой.

Недостатки известного устройство высокие энергозатраты, недостаточно высокая степень комплексной очистки газов из-за вторичного брызгоуноса отсутствия условий для полного вывода образующегося аэрозоля серной кислоты.

Изобретение направлено на решение задачи комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов.

Цель изобретения снижение энергозатрат и повышение степени комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов.

Цель достигается тем, что в устройстве для очистки газов содержащем патрубки подвода и отвода газов, вертикально установленные секции охлаждаемых осадительных электродов и расположенных коаксиально им размещенных друг над другом коронирующих электродов с элементами коронирования и узлов крепления электродов на штанге подвеса для подачи высокого напряжения, элементы коронирования в каждой секции коронирующих электродов соединены попарно. Первый по ходу газов элемент коронирования выполнен зубчатым с числом зубьев 1000 10000 на 1 м² его поверхности, второй гладким. Соотношение длин первого и второго элементов коронирования составляет 0,2-5,0. Секции коронирующих электродов расположены друг от друга на расстоянии не менее внутреннего диаметра осадительного электрода. Число секций коронирующих электродов не менее одной. Длина каждой секции осадительных электродов равна длине секции коронирующих электродов и величине расстояния между секциями коронирующих электродов. Между каждыми соседними секциями осадительных электродов установлено устройство для отвода жидкого продукта.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 секции осадительного и коронирующего электродов; на фиг.3 секция коронирующего электрода с элементами коронирования, продольное сечение; на фиг.4 сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.6 узел I на фиг.2.

Устройство для очистки газов состоит из вертикального корпуса 1, снабженного крышкой 2, бункером 3, патрубками 4 подвода и 5 отвода газов. В корпусе 1 расположен коллектор 6, на котором закреплены форсунки 7 для подачи орошающей жидкости, патрубок 8 для слива уловленной жидкости и люки 9 для доступа к опорным изоляторам 10, на которых с помощью верхней 11 и нижней 12 рам крепятся коронирующие электроды 13 в виде размещенных друг над другом жестко связанных между собой секций 14 с элементами коронирования 15 и 16, соединенных попарно в каждой секции. Оба элемента выполнены в виде ребер. Первый по ходу газов элемент коронирования 15 выполнен с нанесением на ребрах зубцов, а второй 16 гладким. В корпусе 1 установлены осадительные электроды 17, состоящие из отдельных секций 18.

Количество секций 14 коронирующих электродов 13 составляет не менее одной, а число элементов коронирования 15, 16 равно двум. Соотношение длин первого 15 и второго 16 элементов коронирования составляет 0,2-5,0. Секции 14 коронирующих электродов 13 расположены друг от друга на расстоянии не менее внутреннего диаметра осадительного электрода 17. Первый элемент 15 в каждой секции 14 коронирующих электродов 13 имеет число зубьев 1000-10000 на 1 м² поверхности элемента 15.

Длина каждой секции 18 осадительных электродов 17 равна длине секции 14 коронирующих электродов 13 и величине расстояния между секциями 14 коронирующих электродов 13. Между каждыми соседними секциями 18 осадительных электродов 17 установлено устройство 19 для отвода жидкого уловленного продукта. Для подачи высокого напряжения на коронирующие электроды 13 в корпусе 1 расположена штанга подвеса 20. Элементы коронирования 15 и 16 насаживаются на штангу 20 с помощью втулок 21. В корпусе 1 под углом к его боковой стенке, под нижней рамой 12 установлена распределительная решетка 22 для равномерного распределения потока газа, входящего в осадительные электроды 17.

Устройство для газов работает следующим образом.

Очищенный газ, содержащий диоксид серы, влагу, исходный аэрозоль серной кислоты и др. направляется через патрубок подвода газа 4 в корпус 1 устройства и, двигаясь нисходящими потоками, попадает в электрическое поле между осадительными 17 и коронирующими 13 электродами. При движении газ перемещается вдоль секций 14 коронирующих электродов 13. На первых элементах коронирования 15 возникает стримерный разряд, под действием которого диоксид серы превращается в аэрозоль серной кислоты. При дальнейшем продвижении газа в секции 14 вдоль второго элемента коронирования 16 происходит ионизация газа и заряженные частицы аэрозоля извлекаются из газовой фазы, осаждаясь на осадительных электродах 17. Оставшийся в газовой фазе непрореагировавшей диоксид серы поступает в следующую секцию 14 коронирующего электрода 13 и движется в ней вдоль элемента 15, где под действием стримерного разряда превращается в аэрозоль серной кислоты, который затем улавливается при протекании газа вдоль второго элемента 16 коронирующего электрода 13 на осадительном электроде 17. Частицы аэрозольной кислоты осевшие на поверхности осадительных электродов 17 под воздействием непрерывной пленки стекают по длине поверхности секций 18 осадительных электродов 17 и попадают в устройство 19 для отвода жидкого уловленного продукта, который выводится через бункер 3 и патрубок 8 в общую магистраль. Очищаемый газ движется дальше по длине электрического поля и каждый раз, попадая в очередную секцию 14 коронирующих электродов 13 и секцию 18 осадительных электродов 17 претерпевает последовательно процессы превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты и ее улавливание. По мере движения газа остаточное содержание очищаемых компонентов убывает. Полностью очищенный от серосодержащих компонентов газ отводится наружу через патрубок 5 отвода газа.

Соединение попарно элементов коронирования в каждой секции коронирующих электродов с выполнением первого по ходу газов элемента коронирования зубчатым, а второго гладким позволяет последовательно в одном электрическом поле осуществить процесс превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты (в зоне стримерного разряда, используя первый элемент 15), далее при прохождении газов вдоль второго гладкого элемента (16), ионизируются частицы аэрозоля серной кислоты, которые осаждаются на осадительных электродах и извлекаются из газовой фазы постепенно при последующем прохождении газов вдоль остальных секций коронирующих электродов.

При описанном выше конструктивном выполнении коронирующих электродов на гладком (втором) элементе мощность разряда значительно меньше, чем на зубчатом (первом) элементе, что позволяет снизить энергозатраты и повысить степень комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов (99,9%).

Величина соотношения длин первого и второго элементов коронирования менее 0,2 не обеспечит высокую эффективность превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты в зоне стримерного разряда и потребует значительного увеличения числа секций коронирующих электродов. Величина соотношения длин первого и второго элементов коронирования более 5,0 приведет к тому, что не выведенный из газов аэрозоль серной кислоты затормозит процесс превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты и тем самым снизит скорость удаления из газов серосодержащих компонентов.

Как уменьшение указанного выше соотношения, так и его увеличение приведет к повышению энергозатрат и снижению степени комплексной очистки газов (менее 99%).

При величине расстояния между секциями коронирующих электродов менее внутреннего диаметра осадительного электрода уменьшается пробойный промежуток между острыми кромками элементов коронирования секций коронирующих электродов, что не позволяет повысить напряжение до необходимой величины и тем самым не обеспечивает высокую степень очистки газов.

Уменьшение числа секций коронирующих электродов менее одной не решит поставленную задачу, т.е. возможность реализации процесса превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты и улавливание последней в одном поле нельзя будет осуществить.

Уменьшение длины каждой секции осадительных электродов менее длины секции коронирующих электродов и величины расстояния между секциями коронирующих электродов уменьшит пробойное расстояние и не позволит достигнуть необходимой величины напряжения, а тем самым и высокой степени очистки газов. Увеличение длины каждой секции осадительных электродов больше длины секции коронирующих электродов и величины расстояния между секциями коронирующих электродов приведет к лишнему расходу материала на изготовление осадительных электродов и всего устройства.

Установка устройства для отвода жидкого продукта позволяет устранить брызгоунос (т.е. захват аэрозоля серной кислоты, находящегося на поверхности осадительных электродов очищенным в электрическом поле газом) и тем самым обеспечить комплексную очистку газов от серосодержащих компонентов с высокой степенью очистки 99,9%
Выбор числа зубьев 1000-10000 на 1 м² поверхности первого элемента коронирования в каждой секции коронирующих электродов обусловлен тем, что при числе зубьев <1000 снижается интенсивность стримерного разряда, т.е. уменьшается действие процесса превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты, что снижает степень очистки газов от серосодержащих компонентов. Число зубьев > 10000 приводит к повышению мощности разряда и вследствие этого увеличению энергозатрат.

П р и м е р. В устройство подается газ, содержащий 0,3% SO₂, 1 г/нм³ аэрозоля серной кислоты и 1 г/нм³ влаги, объемом 20000 нм³/ч, со скоростью 3 м/с. габариты устройства: 900х4600х8500 мм. Осадительные электроды состоят из трех равных полых цилиндрических секций с диаметром (внутренним) 190 мм и длиной 1000 мм каждая.

Коронирующие электроды состоят из трех секций, в каждой из которых имеется два элемента коронирования. Первый зубчатый элемент длиной 150 мм и диаметром описанной окружности 60 мм имеет по 15 зубьев на каждом ребре, число ребер равно 8. Количество зубьев на 1 м² поверхности элемента составляет 2143. Второй гладкий элемент длиной 400 мм, диаметром описанной окружности 60 мм и числом ребер равным 8. Соотношение длин первого и второго элементов коронирования равно 0,375. Расстояние между секциями коронирующих электродов составляет 450 мм. Суммарная длина секций коронирующих электродов и расстояния между коронирующими электродами равна длине секции осадительных электродов и составляет 1000 мм.

Между каждыми секциями осадительных электродов установлено три устройства для отвода жидкого продукта.

Напряжение, подаваемое на коронирующие электроды составляет, 50 кВ. Степень комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов 99,9% удельные энергозатраты 0,0003 кВт ч/нм³.

Предлагаемое устройство для очистки газов прошло опытно-промышленные испытания по очистке сбросных газов сернокислотного цеха Челябинского ЭЦЗ. Полученные данные в сравнении с прототипом представлены в таблице.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство для очистки газов позволяет снизить энергозатраты в 6,7 раз и повысить степень комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов до 99,9%

Использование: для очистки газов в металлургической химической и других отраслях промышленности от серосодержащих компонентов в электрическом поле. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, патрубки для подвода и отвода газов, секции охлаждаемых осадительных электродов (ОЭ) и коронирующих электродов (КЭ) с числом секций не менее одной, КЭ имеют элементы коронирования (ЭК) в виде ребер, соединенных попарно. Первый ЭК выполнен с нанесением на ребрах зубцов с числом 1000 10000 на 1 м² его поверхности. Второй ЭК выполнен гладким, соотношение длин первого и второго ЭК составляет 0,2 5,0. Секции КЭ расположены друг от друга на расстоянии не менее внутреннего диаметра ОЭ. Между секциями ОЭ установлено устройство для отвода жидкого продукта. 4 з. п. ф-лы, 6 ил. 1 табл.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, содержащее корпус с патрубками подвода и отвода газов, вертикально установленные секции охлаждаемых осадительных электродов и расположенные коаксиально им друг над другом коронирующие электроды с элементами коронирования в виде ребер и узлов крепления электродов на штанге подвеса для подачи высокого напряжения, отличающееся тем, что элементы коронирования в каждой секции коронирующих электродов соединены попарно, причем первый по ходу газов элемент коронирования выполнен зубчатым, второй гладким, отношение длины первого элемента коронирования к длине второго элемента составляет 0,2 5,0, а секции коронирующих электродов расположены одна от другой на расстоянии не менее внутреннего диаметра осадительного электрода. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что число секций коронирующих электродов составляет не менее одной. 3. Устройство по пп. 1и 2, отличающееся тем, что длина каждой секции осадительных электродов равна длине секции коронирующих электродов и величине расстояния между секциями коронирующих электродов. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что оно снабжено установленным между каждыми соседними секциями осадительных электродов средством для отвода жидкого продукта. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый элемент в каждой секции коронирующих электродов имеет число зубьев 1000 10000 на 1 м² поверхности элемента.