СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА Российский патент 1998 года по МПК B03C3/08 

Изобретение относится к области пылеулавливания и предназначено для очистки газопылевых выбросов в различных отраслях промышленности.

Известен способ очистки газов в электрофильтре, включающий введение в очищаемый газовый поток газообразного электроотрицательного химического реагента, например, серного ангидрида или фреона и осаждение пыли на осадительных электродах (DE, патент N 1457058, кл. 12 E 5, B 03 C 3/01 1970 г.).

Недостатком известного способа является неэффективное использование химических реагентов, так как в рабочей зоне электрофильтра образуется небольшое количество компонентов с высоким значением электронного срoдства, представленных в основном исходными молекулярными соединениями.

Известен способ очистки газа от пыли, при котором создают барьерный разряд между скрещивающимися рядами оголенных и покрытых диэлектриком проводов. Из зоны разряда в область между осадительными и ионизирующими электродами под действием постоянного электрического поля извлекаются свободные носители заряда. Частицы пыли заряжаются и осаждаются на осадительных электродах (SU, авторское свидетельство N 956019, МКЛ B 03 C 3/08, 1982 г.).

Недостатком способа очистки газа является невысокая эффективность очистки газа от диэлектрической высокоомной пыли в агрессивных средах.

Известен также способ очистки газов, основанный на зарядке очищаемого потока газа от искрового разрядника и пропускании его через электрическое поле переменного напряжения, создаваемого в системе плоскопараллельных осадительных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика (JP, заявка N 22931, кл. 72 C 54, 1968 г.).

Однако получения значительного объемного заряда в межэлектродном промежутке не происходит из-за высокой скорости рекомбинаций разноименно заряженных частиц на выходе из разрядника, поэтому эффективность осаждения пыли невелика. Кроме того, в агрессивных средах происходит коррозия металлических электродов разрядника.

Задачей, решаемой описываемым изобретением, является повышение эффективности улавливания высокоомной пыли и диэлектрических примесей.

Для решения поставленной задачи, согласно способу очистки газа от пыли с введением в очищаемые газы газообразного химического реагента, заключающейся в заполнении очищаемого потока газа униполярным отрицательным объемным зарядом от электрического разряда и осаждении частиц аэрозоля в электрическом поле переменного напряжения между пластинчатыми осадительными электродами, покрытых слоем однородного диэлектрика, в рабочем промежутке между осадительными электродами создают зоны плазмы барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, покрытых диэлектриком, установленных вдоль силовых линий электрического поля, и в зоны плазмы разряда подают химический реагент для получения в составе плазмы электроотрицательных компонентов с высоким сродством к электрону.

Осадительные электроды и зоны барьерного разряда питают параллельно от общего источника высокого переменного напряжения.

Расстояние между электродами барьерного разряда выбирают по напряженности электрического поля в зоне разряда, которую устанавливают в интервале (10-40)•10⁵ В/М.

В качестве химических реагентов могут быть использованы фреоны, шестифтористая серa, углеводороды и другие соединения, которые подают в центральную часть зон барьерного разряда под небольшим давлением.

Количество подаваемого в разряд химического реагента в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов выбирают в интервале 0,001-0,01.

В плазме барьерного разряда при введении химического реагента в результате химических превращений образуется большое количество разнообразных компонентов в виде атомов, молекул и свободных радикалов с высоким значением электронного сродства (электроотрицательные компоненты).

Сродство к электрону EA определяют энергией, выделенной в процессе
A+e _→ A^-,
где
A - нейтральная компонента;
e - электрон;
A^- - отрицательный ион.

Величина энергии электронного сродства у большого ряда компонентов, образующихся в плазме разряда при введении химических реагентов, выше, чем у компонентов плазмы воздуха (для сравниваемого случая очищаемого потока газа), представленных несложным составом, содержащего в основном следующие соединения: O, O₂, O₃, OH, NO₂ и др. (см. таблицу).

Использование химических реагентов, обеспечивающих образование в плазме разряда высокой концентрации отрицательных ионов, позволяет получать при их извлечении из плазмы в пространстве между осадительными электродами значительный униполярный объемный заряд.

Объемный заряд вызывает появление неоднородного электрического поля, которое воздействует на дипольные моменты частиц аэрозоля, поляризованных во внешнем поле. Результирующая сила неоднородного электрического поля стремится передвинуть частицы в область с большей напряженностью (к осадительным электродам). Смена полярности не оказывает влияния на процесс осаждения.

На чертеже изображена схема электрофильтра для реализации предлагаемого способа.

Электрофильтр содержит корпус (не показан), где размещены пластинчатые осадительные электроды 1 и система плоскопараллельных электродов 2 для получения барьерного разряда. Электроды 1 и 2 покрыты слоем однородного диэлектрика 3, например стеклом, фторопластом. На плазмообразующие и осадительные электроды подается переменное высокое напряжение от общего источника питания. В центральную часть зон барьерного разряда 4 через калиброванные отверстия 5 в газораспределительном трубопроводе 6 подается газообразный химический реагент. Трубопровод выполнен из диэлектрика. Из зон разряда в основной газоход с пылегазовым потоком 7 извлекаются отрицательные ионы. Образующийся в газоходе отрицательный объемный заряд воздействует на дипольные моменты частиц аэрозоля, вызывая осаждение их на осадительных электродах.

Выполнение способа очистки газа осуществляли в следующих примерах.

В экспериментальный электрофильтр, содержащий пластинчатые осадительные электроды и систему плоскопараллельных плазмообразующих электродов, покрытых фторопластом, подавалaсь смесь воздуха с высокоомной пылью дымовых газов ТЭС. Площадь активного сечения электрофильтра 0,25 м², общая площадь осаждения 2 м². Ширина зоны плазмообразования 0,01 м.

В результате опыта получено, что при переменном напряжении на электродах 30 кВ, количестве подаваемого фреона в зоны барьерного разряда в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов 0,001, скорости газа 3 м/с, эффективность улавливания пыли составила 70% по сравнению с 50% без подачи химического реагента в разрядную зону.

Аналогичные эксперименты с потоком газа, содержащего мелкораспыленную аэрозоль водного 3%-ного раствора поваренной соли показали, что при введении химического реагента эффективность улавливания аэрозоля в среднем увеличивается на 30% при тех же технологических параметрах.

Преимущества указанного способа очистки газа состоят в том, что он позволяет осуществлять эффективную очистку газов от многих видов высокоомных пылей в условиях агрессивных сред и высоких запыленностей газовых потоков с большим содержанием мелких фракций.

Характеристики таких очистных аппаратов не имеют недостатков, присущих электрофильтрам с коронирующими электродами (искровые пробои, явление "обратного коронирования").

Способ очистки газа основан на пропускании очищаемого потока газа с высокоомной пылью через электрическое поле переменного напряжения, создаваемого между плоскими осадительными электродами, покрытыми слоем диэлектрика. Межэлектродный промежуток заполняется отрицательным объемным зарядом, получаемым при извлечении отрицательно заряженных компонентов из зон плазмы барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, покрытых диэлектриком и установленных вдоль силовых линий электрического поля. Для повышения эффективности очистки подают в зоны разряда химический реагент для получения в составе плазмы электроотрицательных компонентов с высоким сродством к электрону. Объемный заряд воздействует на дипольные моменты частиц аэрозоля, вызывая осаждение их на осадительных электродах. Способ очистки газа позволяет эффективно осаждать аэрозоли жидких полярных диэлектриков, в том числе и туманы агрессивных сред. Изготовление очистных аппаратов с использованием предлагаемого способа позволяет надежно защитить конструктивные элементы от коррозии и значительно увеличить срок их службы. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Способ очистки газа от пыли с введением в очищаемые газы газообразного химического реагента, заключающийся в заполнении очищаемого потока газа униполярным отрицательным объемным зарядом от электрического разряда и осаждении частиц аэрозоля в электрическом поле переменного напряжения между плоскими осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика, отличающийся тем, что в рабочем промежутке между осадительными электродами создают зоны плазмы барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, покрытых диэлектриком, установленных вдоль силовых линий электрического поля, и в зоны плазмы разряда подают химический реагент для подключения в составе плазмы электроотрицательных компонентов с высоким сродством к электрону. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осадительные электроды и зоны барьерного разряда питают параллельно от общего источника высокого переменного напряжения. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество подаваемого в разряд химического реагента, например фреоны, углеводороды и др., в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов выбирают в интервале 0,001 - 0,01.