УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА Российский патент 1999 года по МПК B03C3/00 B03C3/16 B01D35/06 

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам для очистки дымовых газов, воздуха, санитарных и вентиляционных выбросов от тонкодисперсной твердой и жидкой фазы и вредных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горноперерабатывающей, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки.

Известна конструкция высокоинтенсивного ионизатора газа для электростатического осаждения частиц дисперсной фазы, содержащего анод, выполненный в виде трубы Вентури, и катод, расположенный по его оси, при этом катод снабжен цилиндрическими фокусирующими электродами, выполнен в виде диска тарельчатой формы с закрепленными кромками и диаметром, большим диаметра фокусирующих электродов, и закреплен между ними.

(Патент СССР N 820647, B 03 C 3/38, 1981).

К причинам препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая производительность и недостаточная степень улавливания частиц и капель тонкодисперсной фазы. Кроме того, невозможность использования жидкости для дополнительной ионизации газового потока не позволяет проводить очистку газа от примесей на молекулярном уровне и дезодорацию газа.

Известна конструкция двухступенчатого трубчатого электрофильтра с водяной пленкой, состоящего из корпуса с установленными внутри осадительными и ионизирующими электродами, системами притока воды и дренажа, распределительной пластинки, линии высокого напряжения с токоприемным электродом и изоляторами. Для уменьшения коронирующего напряжения применяют коронирующие электроды, подобные колючей проволоке, так как острие таких разрядных элементов являются дополнительными источниками стекания электрических зарядов. (Дж. Перри. Справочник инженера-химика. Том 2. -Л: Химия, 1969, с. 319 - 321).

К примерам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень улавливания частиц тонкодисперсной фазы, слабый эффект дезодорации и массообмена при поглощении молекул вредных примесей в очищаемом газе из-за малой поверхности пленки жидкости, стекающей по внутренней стенке осадительных электродов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является самоочищающийся инерционный электростатических осадитель, состоящий из цилиндрического корпуса, внутри которого осесимметрично установлен электрод в форме провода, патрубков для подачи и отвода жидкости, впускной секции с патрубком потока загрязненного газа и патрубка для отвода очищенного газа. Поток жидкости подается на стенки трубы. Поток загрязненного газа во впускной секции закручивается и поэтому движется по трубе между электродом и стекающей по стенке трубы пленкой жидкости по спиральной траектории. Центробежная сила обеспечивает миграцию частиц из газа в пленку жидкости, которая вымывает их из трубы, а электростатическое поле, образующееся около электрода при подаче на него высокого напряжения, обеспечивает генерацию ионов, заряженных частиц и увеличивающих скорость их движения из газа в пленку жидкости.

(Патент США N 4388089, B 03 C 3/16, 1984).

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата, относится недостаточная степень очистки газа из-за малой поверхности контакта пленки жидкости с загрязненным газом, особенно для частиц тонких фракций. Кроме того, по той же причине в известной конструкции практически не происходит очистка газа на молекулярном уровне от примесей (CO, H₂S, SO₂, HCl, NO и др.) и их дезодорация.

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства, позволяющего интенсифицировать процесс очистки газа от тонкодисперсных частиц и молекул примесей за счет одновременной ионизации дисперсной фазы, потока газа и жидкости.

Техническим результатом является увеличение степени очистки газа от мелких частиц и молекул примесей за счет увеличения поверхности контакта заряженных капель жидкости с ионизированным потоком газа. Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа, состоящем из корпуса с установленным осесимметрично внутри него электродом, патрубком для подачи и отвода жидкости и газа, электрод выполнен в виде емкости, жестко соединенной с патрубком для подачи жидкости, на боковой стенке которой в шахматном порядке расположены сопла для разбрызгивания жидкости.

Выполнение электрода в виде емкости, жестко соединенной с патрубком для подачи жидкости, и расположение на боковой стенке этой емкости в шахматном порядке сопел для разбрызгивания жидкости позволяет при искровых разрядах, возникающих между концами сопел и корпусом, заряжать капельки жидкости с их одновременным измельчением, что способствует интенсификации процесса улавливания частиц тонкой фазы или капель в очищаемом газе. Кроме того, ионизированные капельки жидкости, разбрасываемые через сопла, имеют большую поверхность поглощения молекул вредных примесей в очищенном газе и способствует эффекту дезодорации. Жесткое соединение емкости с патрубком для подачи жидкости необходимо для предотвращения колебаний емкости внутри корпуса при искровых разрядах, возникающих между концами сопел и корпусом, и возможности короткого замыкания. Расположение сопел в шахматном порядке на боковой стенке емкости способствует равномерному образованию искровых разрядов и ионизированного потока газа и капелек жидкости в кольцевом зазоре между корпусом и емкостью, одинаковой напряженности электрического поля и одинаковой концентрации, размеров капелек жидкости и их заряда во всем объеме, где движется очищаемый газ. Это увеличивает степень очистки газа от тонкодисперсной фазы и молекул примесей. Применение пульсационного режима подачи жидкости через сопла сокращает ее расход и предотвращает короткое замыкание при использовании электропроводной жидкости.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требования изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретения соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. показан общий вид предлагаемого устройства для очистки газа.

Устройство для очистки газа состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубком 2 для подвода загрязненного газа и патрубка 3 для отвода очищенного газа, патрубка 4 для отвода жидкости. Осесимметрично с корпусом 1 внутри него установлен электрод в виде емкости 5, жестко соединенной с патрубком 6 для подвода жидкости, на боковой стенке которой в шахматном порядке расположены сопла 7 для разбрызгивания жидкости. Емкость 5 присоединена к полюсу 8 высоковольтного источника постоянного тока, а корпус 1 к полюсу 9 источника постоянного тока противоположного знака или заземлению.

Устройство для очистки газа работает следующим образом. На электрод, выполненный в виде емкости 5, подают высокое напряжение путем подключения полюса 8 к источнику постоянного тока. По патрубку 6 подают жидкость внутрь емкости 5, которая разбрызгивается через сопла 7. Возникающие за счет высокого напряжения между концами сопел 7 и стенкой корпуса 1 искровые разряды ионизируют поток газа, подаваемый через патрубок 2 и движущийся в кольцевом зазоре между емкостью 5 и корпусом 1, и заряжают частицы дисперсной фазы. Заряженные частицы дисперсной фазы под действием градиента напряжения вместе с мелкими капельками жидкости, с большой скоростью двигаются в радиальном направлении к поверхности корпуса 1 и стекают вместе с пленкой жидкости через патрубок 4 отвода жидкости.

Для уменьшения расхода жидкости и предотвращения короткого замыкания электропроводной жидкости, ее подачу через сопла 7 можно осуществлять в пульсирующем режиме.

Искровой разряд, возникающий между концами сопел 7 и корпусом 1, способствует не только ионизации потока газа, но и дополнительному раздроблению капель и образованию мелких капелек, что приводит к увеличению поверхности жидкости, интенсификации не только механического процесса захвата тонких частиц, но и массообменных процессов абсорбции молекул примесей газа в жидкости и дезодорации газового потока. Это расширяет диапазон применения предлагаемой конструкции устройства для очистки газа, увеличивает глубину его очистки как от мелких частиц, так и молекул примесей, нейтрализуют запахи, интенсифицирует гидро- и аэромеханические процессы взаимодействия дисперсной фазы в газе с заряженными капельками жидкости и массообменный процесс молекул примесей в газе при их поглощении жидкостью.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретения при его осуществлении, предназначено для использования при очистке дымовых газов, воздуха, санитарных и вентиляционных выбросов от тонкодисперсной твердой и жидкой фазы и вредных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горноперерабатывающей, фармацевтической и других отраслях промышленности.

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Использование: очистка дымовых газов, воздуха, санитарных и вентиляционных выбросов от тонкодисперсной твердой и жидкой фаз и вредных примесей. В устройстве для очистки газа, состоящем из корпуса, в котором осесимметрично установлен электрод, патрубков для подачи и отвода жидкости и газа, электрод выполнен в виде емкости, жестко соединенной с патрубком для подачи жидкости, на боковой стенке которой в шахматном порядке расположены сопла для разбрызгивания жидкости. Изобретение позволяет достигнуть увеличения степени очистки газа от мелких частиц и молекул примесей за счет увеличения поверхности контакта заряженных капель жидкости с ионуированным потоком газа. 1 ил.

Устройство для очистки газа, состоящее из корпуса, в котором осесимметрично установлен электрод, патрубков для подачи и отвода жидкости и газа, отличающееся тем, что электрод выполнен в виде емкости, жестко соединенной с патрубком для подачи жидкости, на боковой стенке которой в шахматном порядке расположены сопла для разбрызгивания жидкости.