УСТРОЙСТВО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИСПЕРСНЫЕ ЧАСТИЦЫ Российский патент 2008 года по МПК B01D50/00 B01D53/74 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам очистки и обезвреживания воздушной среды от вредных веществ - твердых частиц (в том числе мелкодисперсных частиц) и токсичных газов в условиях стационарных и нестационарных пылегазовых потоков, и может быть использовано в системах нейтрализации отработавших газов ДВС, в системах очистки отходящих газов металлургических агрегатов, в системах вытяжной и притяжной вентиляции кабин и салонов транспортных средств, производственных и бытовых помещений, а также на автомагистралях с повышенным экологическим риском.

Известны установки и комбинированные устройства очистки воздуха от токсичных газов, в т.ч. и загрязненных твердыми частицами [Патент RU 2173639 С1, кл. В60Н 3/06, F24F 3/16, опубл. 2001, Патент RU 2145668 С1, кл. F01N 3/10, опубл. 2000], которые представляют собой модульную (блочную) конструкцию, обязательно содержащую корпус с входным и выходным отверстиями, в котором размещены фильтры, пылеулавливатели, каталитические и сорбционные нейтрализаторы, и, при необходимости, вентилятор, индикаторы, шумоизоляция и т.д.

Эти устройства имеют различную эффективность из-за ряда недостатков.

Недостатки фильтрационных пылеулавливателей известных устройств (Патенты RU 2173639 и RU 2145668) при достаточно высокой степени очистки - ограниченная пылеемкость фильтрующих элементов и снижение эффективности очистки по мере накопления пыли и, как следствие, необходимость замен в жестко определенном интервале времени, что, практически, невыполнимо в реальных условиях эксплуатации, а также невозможность многократного использования фильтрующих элементов без трудоемкой регенерации.

К основному недостатку сорбирующих элементов устройств (Патент RU 2173639) можно отнести разрушение гранул сорбента от вибрации, приводящее к зашлаковыванию и ускоренному выходу этих элементов из строя.

Кроме того, работоспособность известных устройств зависит от температуры внешней среды, так если каталитический реактор (Патент RU 2145668) работает в условиях повышенных температур, то низкотемпературный катализатор (Патент RU 2173639) - в узком диапазоне температур отапливаемых помещений.

Также известны установки и устройства очистки воздуха от взвешенных в нем частиц размерами до 0,1 мкм с высокой степенью эффективностью, достигающей 91-99% (Патент RU 2181466 C1, кл. F24F 3/16, В03С 3/09, опубл. 2002, Патент RU 2144433 С1, кл. В03С 3/08, 3/00, опубл. 2000). Это электрофильтры, содержащие в себе коронирующие, некоронирующие и осадительные электроды, заключенные также в корпус с входным и выходным отверстиями и электрически соединенные с источником напряжения. Однако технологически эти устройства предназначены только для очистки газов от твердых и жидких частиц, токсичные газообразные компоненты в электрофильтрах не нейтрализуются. Причем жесткие требования к величине и направлению вектора скорости запыленного газа в активном сечении электрофильтра (скорость газа 0,5-0,8 м/с, направление вектора скорости строго параллельно плоскости осадительных электродов) делают невозможным их применение для очистки от дисперсных частиц, содержащихся в динамически неуправляемом пылегазовом потоке с 8-10 кратным изменением скорости движения. Другим недостатком этих устройств является необходимость механизма отряхивания осажденной на электродах пыли.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является реактор нейтрализации токсичных газовых выбросов [Патент RU 2237816 C1, кл. F01N 3/08, опубл. 10.10.2004, бюл. №28]. Долговечность рабочего элемента этого устройства пылеемкостью неограничена, сорбент отсутствует, температура окружающего воздуха на работоспособность не влияет. Реактор устройства состоит из двух ступеней. Первая - содержит УФ-лампу из кварцевого стекла со сплошным спектором излучения в интервале 190-420 нм, длиной 50-150 см, в зависимости от мощности газовых выбросов, которая вмонтирована в корпус из кислотостойкого материала так, что очищаемый газ проходит со скоростью 0,1-0,5 м/с в кольцевом пространстве между УФ-лампой и корпусом. При прохождении газа в кольцевом пространстве происходит атомизация молекул токсичных компонентов газа с последующей рекомбинацией, приводящей к образованию стабильных молекул N₂, СО₂, PbO₂. Вторая ступень реактора, имеющая корпус меньшего диаметра, снабжена направляющими лопатками и ловушкой соответственно для инерционного отделения и улавливания твердых частиц, и цилиндрическим фильтром, через который газ фильтруется в газопровод. Реактор также снабжен гасителем скорости нестационарных газовых потоков, устанавливаемым в корпус на входе в реактор, и выполненным в виде тонкостенного цилиндра, имеющего внутри лопатки с углом наклона не менее 80° к продольной оси корпуса, а снаружи - два жестко закрепленных упругих кольца из теплостойкой резины на основе кремнийорганических каучуков, наружные поверхности каждого из которых неподвижно соединены с корпусом, и упоры для осуществления предварительного сдвига внутренних поверхностей колец относительно наружных, вставленные в прорези корпуса, ограничивающие деформацию упругих колец в пределах дуги окружности 42-45°. Внутренний диаметр тонкостенного цилиндра гасителя скорости и внутренний диаметр газохода ДВС имеют соотношение 3:1. Корпус имеет газоход в виде конического закручивающего поток устройства, а ловушка снабжена кольцевой щелью.

Однако данный прототип имеет недостатки, обуславливающие низкий положительный эффект при применении ректора для обезвреживания пылегазовых потоков с высокой концентрацией мелкодисперсной пыли (например, в отходящих газах при выплавке меди в отражательных печах концентрация пыли размерами частиц от 20 мкм и менее может составлять до 2000 мг/м³ [Патент RU 2182840, кл. В01D 46/00, опубл. 2002]). Во-первых, основная масса удаляемых аэродинамически через кольцевую щель ловушки реактора, но не собранных частиц размером от 10 мкм и менее, время естественной коагуляции и седиментации которых сравнимо со временем распространения газообразных составляющих, будет снова потенциальным источником загрязнения окружающей среды. Во-вторых, частицы микронных размеров, находясь в смеси с молекулами газов [Киселев Н.Д. Очистка воздуха от высокодисперсной пыли методом искусственной ионизации. - М.: Машиностроение, 1966. - 71 с.], будут из-за высокой скорости фильтрации оседать на поверхности цилиндрического фильтра, чрезмерно уплотняя пылевой слой и повышая перепад давлений, в результате чего возможен «проскок» пыли в среду очищенного от газообразных примесей воздуха [Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Справ. Изд. Алиев Г.М.-А. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.]. Также недостатком его конструкции является отсутствие устройства для исключения вторичного загрязнения газа твердыми частицами после выхода из ловушки.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции устройства, сочетающего преимущества нейтрализации токсичных компонентов УФ-излучателем и электрической фильтрации запыленных газовых выбросов, позволяющего повысить эффективность обезвреживании воздушной среды от вредных веществ - смеси токсичных газов и твердых частиц с дисперсностью в диапазоне от 20 мкм и менее в условиях динамически неуправляемых пылегазовых потоков с 8-10 кратным изменением скоростей движения.

Дополнительной задачей изобретения является создание конструкции устройства нейтрализации токсичных компонентов запыленных газовых выбросов, исключающей вторичное загрязнение очищенного газа твердыми частицами.

Технический результат - создание эффективного устройства обезвреживания токсичных компонентов запыленных газовых выбросов, в том числе и с высокой концентрацией мелкодисперсной пыли, исключающего «проскок» пыли в воздушную среду и вторичное загрязнение очищенного газа твердыми частицами, при нейтрализации выхлопных газов автомобилей, очистке отходящих газов в металлургических и других производственных процессах, применении в системах приточной и вытяжной вентиляции.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство обезвреживания токсичных компонентов газовых выбросов, содержащих дисперсные частицы, имеющее ультрафиолетовый излучатель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной УФ-лампы из кварцевого стекла со сплошным спектром излучения в интервале 190-420 нм, длиной 50-150 см в зависимости от мощности газовых выбросов, которая вмонтирована в корпус из кислостойкого материала так, что очищаемый газ проходит со скоростью 0,1-0,5 м/с в кольцевом пространстве между УФ-лампой и корпусом, причем твердые частицы отбрасываются к стенкам корпуса и перемещаются с газовым потоком далее, снабжено гасителем скорости нестационарных газовых потоков, установленным в корпусе на входе в устройство и выполненным в виде тонкостенного цилиндра, имеющего внутри лопатки с углом наклона не менее 80° к продольной оси корпуса, а снаружи - два жестко закрепленных упругих кольца из теплостойкой резины на основе кремнийорганических каучуков, наружная поверхность каждого из которых неподвижно соединена с корпусом, и упоры для осуществления предварительного сдвига внутренней поверхности колец относительно наружной, вставленные в прорези корпуса, и ограничивающие деформацию упругих колец в пределах дуги окружности 42-45°, а также газоход, снабжено установленным соосно накопителем дисперсных частиц, присоединенным к корпусу на выходе из устройства, выполненным в виде тонкостенного цилиндра, разделенного внутри мелкоячеистой диафрагмой на две полости, коническую и цилиндрическую, так, что очищаемый от пыли газ проходит сначала в коническую полость, в которую вмонтирован конический с центральным углом 20° газоход, выполненный в виде спирали, с углом наклона витков спиралей к продольной оси корпуса, равным на входе углу наклона лопаток гасителя скорости, и уменьшающимся до 0° на выходе из газохода, с максимальным соотношением диаметров корпуса, входного и выходного отверстий газохода 3:1:5, и имеющий на наружной поверхности не менее одной кольцевой щели размером по дуге окружности 180°, причем выходное отверстие газохода коаксиально продольной оси корпуса, а затем в цилиндрическую полость, в которую вмонтирован электрофильтр, диаметр рабочей зоны которого равен диаметру выходного отверстия газохода.

Кроме того, накопитель имеет в цилиндрической полости отверстие для выхода чистого газа и выполнен съемным, а электрофильтр снабжен устанавливаемыми параллельно продольной оси корпуса осадительными пластинчатыми электродами, суммарная площадь S_Σ которых связана с их длиной l и диаметром D_H электрофильтра и Δ расстоянием между электродами уравнением где n_i - порядковый номер электрода.

Сущность предлагаемого технического решения проиллюстрирована графическим материалом, где на фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг.2 - конический газоход; на фиг.3 - схема изменения углов наклона витков спиралей газохода и на фиг.4 дано сечение А-А на фиг.1.

Устройство имеет цилиндрический корпус 1 из кислостойкого материала, в который на входе установлен гаситель скорости газовых потоков 2 в виде тонкостенного цилиндра 3, имеющего внутри лопатки 4, с углом наклона не менее 80° к продольной оси корпуса, а снаружи - два жестко закрепленных упругих кольца 5 из теплостойкой резины на основе кремнийорганических каучуков. Наружная поверхность упругих колец 5 неподвижно соединена с корпусом 1. Гаситель скорости 2 имеет также упоры 6 для осуществления предварительного сдвига внутренней поверхности колец 5 относительно наружной, вставленные в прорези 7 корпуса 1, и ограничивающие деформацию упругих колец 5 в пределах дуги 42-45°. В корпусе 1 вмонтирован цилиндрический ксеноновый УФ-излучатель (УФ-лампа) 8 так, что очищаемый газ проходит со скоростью 0,1-0,5 м/с в кольцевом пространстве между УФ-лампой 8 и корпусом 1, причем твердые частицы отбрасываются к стенкам корпуса и перемещаются с газовым потоком далее. УФ-лампа выполнена из кварцевого стекла со сплошным спектром излучения в интервале 190-420 нм, длиной 50-150 см в зависимости от мощности газовых выбросов. Далее на выходе из корпуса 1 установлен соосно съемный накопитель дисперсных частиц 9, в виде тонкостенного цилиндра, имеющий две полости коническую 10 и цилиндрическую 11, разделенные мелкоячеистой диафрагмой 12. В конической полости 10 накопителя 9 вмонтирован конический с центральным углом 20°, газоход 13 (Фиг.2), выполненный в виде спирали 14, с углами наклона витков (Фиг.3) к продольной оси корпуса, равным на входе углу наклона лопаток 4 гасителя скорости 2, и уменьшающимся до 0° на выходе из газохода. Максимальное соотношение диаметров корпуса 1, входного 15 и выходного 16 отверстий составляет 3:1:5. Выходное отверстие 16 газохода 13 коаксиально продольной оси корпуса 1. На наружной поверхности газохода 13 вырезано не менее одной кольцевой щели 17. В цилиндрической полости накопителя вмонтирован электрофильтр 18 и имеется отверстие 19 для выхода чистого газа. Диаметр выходного отверстия 16 газохода 13 и диаметр рабочей зоны электрофильтра 18 равны.

Конический газоход 13 вышеуказанной конструкции позволяет:

- осуществить ввод запыленного газа в газоход 13 со скоростью 10-15 м/с за счет выполнения входного отверстия 15 диаметром 50 мм;

- перераспределить под действием центробежных сил концентрацию пыли по сечению газохода 13, так что основная масса пыли переносится к стенкам газохода и удаляется через кольцевую щель 17 в накопитель 9, а частично очищенный от пыли газ отводится к мелкоячеистой диафрагме 12;

- изменить движение пылегазового потока с вращательно-поступательного на поступательное с ограничением скорости пылегазового потока в осевом направлении. Сообщение пылегазовому потоку вектора поступательного движения вдоль продольной оси корпуса 1 обеспечивается постепенным изменением угла наклона витков спиралей 14 от 80° до 0°. А снижение результирующей тангенциальной скорости потока с 10-15 м/с на входном отверстии 15 до 0,5-0,8 м/с на выходном 16, обеспечиваются пятикратным увеличением диаметра сечения выходного отверстия 16 газохода 13 по отношению к входному 15;

- распределить равномерно по сечению рабочей зоны электрофильтра 18 поток газа за счет равенства диаметров выходного отверстия 16 и сечения рабочей зоны электрофильтра 18, а также соответствия центрального угла в 20° конического газохода 13 углу расширения газового потока при скоростях 0,5-0,8 м/с.

Назначение кольцевой щели 17 отделение частиц и их унос в коническую полость 10, образованную наружными поверхностями газохода 13, внутренней цилиндрической поверхностью накопителя 9 и мелкоячеистой диафрагмой 12. Размеры кольцевой щели: до 3 мм и длина по дуге окружности 180° обеспечивают унос частиц размерами от 5 до 20 мкм даже в случае, если их объем составляет не менее 60% общей запыленности газового потока.

Мелкоячеистая диафрагма 12, которую рекомендуется изготавливать из алюмомагнеизиальных стекловолокон диаметром 5-8 мкм, выдерживающих температуру до 250°С, обеспечивает свободную фильтрацию очищенного от части дисперсных частиц газа в цилиндрическую полость 11, в которой вмонтирован электрофильтр 18, одновременно препятствуя проникновению туда отсепарированных частиц и вторичному загрязнению очищенного газа.

Конструкция электрофильтра 18 выбрана двухзонной для повышения эффективности очистки от мелкодисперсных частиц. Электрофильтр имеет ионизатор 20 между коронирующим 21 и некоронирующими 22 электродами и, устанавливаемые параллельно продольной оси корпуса 1, осадительные пластинчатые электроды 23. На электрофильтр подается напряжение 15 кВ отрицательной полярности. При силе тока не менее 65 мкА длина осадительных электродов 23, практически, не ограничена. В таком случае, некоторое снижение напряженности электрического поля при увеличении расстояния между коронирующим 21 и некоронирущими 22 электродами при фиксированном значении длины рабочей зоны электрофильтра 18 не влияет на процесс осаждения. Суммарная площадь осадительных электродов 23 S_Σ связана с их длиной l, диаметром D_H электрофильтра 18 и Δ расстоянием между электродами уравнением где n_i - порядковый номер электрода; D_H - диаметр электрофильтра, мм; Δ - расстояние между электродами, мм.

Время непрерывной работы съемного накопителя 9 (периодичность его обслуживания) связана с запыленностью пылегазового потока уравнением: где τ - время непрерывной работы электрофильтра, ч; ν - скорость пылегазового потока, м/с; С - запыленность пылегазового потока, г/м³; ρ - плотность частиц размером менее 5 мкм; h - предельная высота осажденной пыли на поверхности осадительного электрода 2 мм; S_Σ - суммарная площадь осадительных электродов, мм².

При расчете размеров элементов: газохода 13 и электрофильтра 18 использовались параметры и технические характеристики известных устройств [Патент RU 2144433 C1, кл. В03С 3/08, 3/00, опубл. 20.01.2000; Патент RU 2237816 C1, кл. F01N 3/08, опубл. 10.10.2004, бюл. №28; Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Справ. издание. Алиев Г. М.-А. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.], уравнения законов сохранения количества движения, численные значения запыленности пылегазового потока до 2000 мг/м³ и плотности дисперсных частиц от 1,9 до 2,65 г/см [Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1977, - 943 с.].

Устройство работает следующим образом. Процесс очистки токсичного запыленного потока проходит 5 стадий. На первой стадии пылегазовый поток проходит гаситель скорости 2, где скорость потока снижается на порядок и уменьшается до 1,5-2,0 раз интервал отношений максимального значения скорости к минимальному. На второй и третьей стадиях под действием излучения УФ-лампы 8 в двигающемся со скоростью 0,1-0,5 м/с пылегазовом потоке между корпусом 1 и УФ-лампой 8 происходит атомизация молекул токсичных газов и рекомбинация активных атомов N, О, С, Pb в устойчивые молекулы N₂, СО₂, PbO₂, Н₂О. На четвертой стадии смесь очищенного от токсичных элементов газа и дисперсные частицы поступают во входное отверстие 15 конического газохода 13, выполненного в виде спирали 14. На входе в газоход 13 скорость газа 10-15 м/с. Под действием центробежных сил происходит дифференцированное по массе отделение частиц диоксида свинца, минеральной пыли, частиц сажи и других частиц размером от 5 и более и их унос через кольцевую щель 17 в коническую полость 10 накопителя 9. Постепенное изменение угла наклона витков спиралей 14 и увеличение сечения конического газохода 13 соответственно меняет вектор пылегазового потока с винтового движения на поступательное вдоль оси корпуса 1 и снижает результирующую тангенциальную скорость потока до 0,5-0,8 м/с на выходе из газохода 13. Далее очищенный от части дисперсных частиц газ дополнительно фильтруется через мелкоячеистую диафрагму 12 и поступает в цилиндрическую полость 11. На пятой стадии газовый поток входит в электрофильтр 18, проходит через поле униполярного коронного разряда, создаваемого в ионизаторе 20 между коронирующим 21 и некоронирующими 22 электродами. Взвешенные в газовом потоке оставшиеся частицы заряжаются за счет ионной зарядки и осаждаются на осадительных электродах 23. Далее чистый газ выходит из накопителя 9 через коаксиальное отверстие 19. Для исключения вторичного загрязнения через определенное время, устанавливаемое с учетом запыленности очищаемого пылегазового потока, накопитель 9 в устройстве обезвреживания должен быть заменен.

Пример. Площадь осадительных электродов электрофильтра, вмонтированного в устройство, рассчитывается по уравнению:

где S_Σ - суммарная площадь осадительных электродов, м²;

l - длина осадительных электродов, м;

n_i - порядковый номер электрода,

где R_H - радиус электрофильтра, м;

Δ - расстояние между электродами, Δ=0,015 м;

D_H - диаметр электрофильтра, м.

Область применения устройства - очистка отработавших газов ДВС: стационарных и автотранспортных (см. таблицу п.1), при запыленности пылегазового потока 200-1000 мг/м³.

1. Максимальный объем частиц V_max размером менее 5 мкм, поступающих в рабочую зону электрофильтра, за время τ=16 ч непрерывной работы накопителя рассчитывается:

где ν₁ - скорость пылегазового потока на входе в устройство, ν₁=0,1-0,5 м/с;

S_вх - площадь входного сечения на входе в устройство,

D_P - диаметр реактора на входе, D_p=150·10^-3м;

С - запыленность пылегазового потока, С=1000 мг/м³=1 г/м³;

τ - время непрерывной работы накопителя, τ=16 ч;

ρ - плотность частиц размером менее 5 мкм, ρ=1,9-2,65 г/см³=1,9-2,65·10⁶ г/м³.

Таким образом

Необходимая площадь S_max осадительных электродов для осаждения такого объема частиц при предельной высоте h осаждения пыли на поверхности осадительного электрода 2 мм (2·10^-3 м):

2. Площадь осадительных электродов S_Σ электрофильтра устройства:

где S_Σ - суммарная площадь осадительных электродов, м²;

l - длина осадительных электродов, l=0,140 м;

n_i - порядковый номер электрода (количество осадительных электродов),

где R_H - радиус электрофильтра, R_H=0,125 м; i принимаем равным 15;

Δ - расстояние между электродами, Δ=0,015 м;

D_H - диаметр электрофильтра, D_H=0,250 м.

Таким образом

3. Площадь осадительных электродов S_Σ вмонтированного электрофильтра устройства 0,88 м² обеспечивает при очистке пылегазового потока заданной концентрации мелкодисперсной пыли необходимую для осаждения площадь S_max, равную 0,11 м², в том числе исключает «проскок» пыли в воздушную среду и вторичное загрязнение очищенного газа твердыми частицами.

Конструктивные особенности устройства обезвреживания токсичных компонентов газовых выбросов, содержащих дисперсные частицы, при различных характеристиках пылегазовых потоков приведены в таблице. Устройство в сравнении с прототипом, обеспечивая высокую эффективность нейтрализации токсичных газов (не менее 99,7%), позволяет повысить эффективность обезвреживания воздушной среды от твердых частиц, в том числе с высокой концентрацией мелкодисперсной пыли (не менее 91%), в условиях динамически не управляемых пылегазовых потоков с 8-10-кратным изменением скоростей движения, а также исключает "проскок" пыли в воздушную среду и вторичное загрязнение очищенного газа твердыми частицами.

Приведенные в таблице значения эффективности нейтрализации токсичных газов УФ-излучателя принималась по данным патента RU 2237816, и эффективности улавливания дисперсных частиц электрофильтром принималась по данным патента RU 2144433.

Области применения и конструктивные особенности устройства обезвреживания токсичных компонентов газовых выбросов, содержащих дисперсные частицы при различных характеристиках пылегазового потокаОбласть примененияОсновные токсичные компоненты пылегазового потокаТемпература пылегазового потока на входе в реактор, °СРазмер частиц пыли, мкмЗапыленность пылегазового потока, мг/м³Эффективность очистки твердых частиц, %, не менееКонструктивные особенности съемного накопителя1 Очистка отработавших газов ДВС:СО, CnHm, NOx, частицы сажи, тетраэтилсвинца Pb600-900≤1200-1000*91D реактора - 150 мм
D электрофильтра накопителя - 250 мм1.1. Стационарных(С₂Н₅)₄,l осад. электродов - 140 мм1.2. Автотранспортныхбенз(а)пирена C₂₀H₁₂Время работы накопителя - 2 смены (16 часов)2. Очистка воздуха помещений для производства термических и газосварочных работСО, CnHm, NOx, частицы металлической сажи и кварцевой пыли20-608-205-1096D реактора - 150 мм
D электрофильтра накопителя - 250 мм
l осад. электродов - 140 мм
Время работы накопителя - 195 смен (1560 часов)3. Очистка атмосферного воздуха, поступающего в кабины и салоны транспортных средств на городских магистраляхСО, CnHm, NOx, частицы резины, асбеста от износа автомобильных шин, тормозных колодокОт -40
до +406-102-5**94D реактора - 150 мм
D электрофильтра накопителя - 250 мм
l осад. электродов - 140 мм
Время работы накопителя - 390 смен (3120 часов)Очистка отходящих газов в металлургическом производстве, в частности, при выплавке меди в отражательных печахСО, CnHm, NOx, частицы сажи, технического углерода, бенз(а)пирена C₂₀H₁₂200-3004-6500-2000***93D реактора - 200 мм
D электрофильтра накопителя - 350 мм
l осад. электродов - 140 мм
Время работы накопителя - 1 смена (8 часов)ПРИМЕЧАНИЕ: * Экологические проблемы автотранспорта в России В.Ф.Кутенов, В.А.Звонов, Г.С.Корнилов / Стандарты и качество, №5 - 1998; ** Экологическая безопасность транспортных потоков. Под ред. Дьякова. - М.: Транспорт, 1989. 128 с.; *** Патент RU 2182840, кл. D01B 46/00, опубл. 2002.

Предложенное устройство обезвреживания токсичных компонентов газовых выбросов, содержащих дисперсные частицы, является универсальным и может быть использовано в машиностроении, электроэнергетике, металлургическом и химическом производстве для очистки газовых потоков с широким диапазоном свойств, загрязненных твердыми частицами и недоокисленными газовыми выбросами. Конструкция устройства обезвреживания позволяет его применять в системах выпуска отработавших газов легковых автомобилей. Параллельное объединение устройств в батарейные мультициклоны обеспечивает очистку практически любых объемов пылегазовой среды. Возможность изменения размеров элементов съемного накопителя, в частности площади осадительных электродов, без снижения эффективности позволяет устанавливать периодичность обслуживания устройства с учетом длительности производственного цикла.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам очистки и обезвреживания воздушной среды от вредных веществ: мелкодисперсных частиц и токсичных газов. Устройство содержит ультрафиолетовый излучатель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной УФ-лампы из кварцевого стекла со сплошным спектром излучения в интервале 190-420 нм, которая вмонтирована в корпус так, что очищаемый газ проходит со скоростью 0,1-0,5 м/с в кольцевом пространстве между УФ-лампой и корпусом, и гаситель скорости нестационарных газовых потоков, имеющий лопатки с углом наклона 80°. Устройство снабжено накопителем дисперсных частиц, присоединенным к корпусу на выходе из устройства. В накопитель вмонтирован конический с центральным углом 20° газоход, выполненный в виде спирали, с уменьшающимся углом наклона витков, равным на входе углу наклона лопаток гасителя скорости и 0° на выходе из газохода, с максимальным соотношением диаметров корпуса, входного и выходного отверстий газохода 3:1:5, и имеющий на наружной поверхности не менее одной кольцевой щели размером по дуге окружности 180°. В накопитель вмонтирован электрофильтр, диаметр рабочей зоны которого равен диаметру выходного отверстия газохода. Накопитель имеет отверстие для выхода чистого газа и выполнен съемным. Технический результат: создание эффективного устройства обезвреживания токсичных компонентов запыленных газовых выбросов, в том числе и с высокой концентрацией мелкодисперсной пыли. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Устройство обезвреживания токсичных компонентов газовых выбросов, содержащих дисперсные частицы, включающее ультрафиолетовый излучатель, выполненный в виде, по меньшей мере, одной УФ-лампы из кварцевого стекла со сплошным спектром излучения в интервале 190-420 нм, длиной 50-150 см в зависимости от мощности газовых выбросов, которая вмонтирована в корпус из кислотостойкого материала так, что очищаемый газ проходит со скоростью 0,1-0,5 м/с в кольцевом пространстве между УФ-лампой и корпусом, причем твердые частицы отбрасываются к стенкам корпуса и перемещаются с газовым потоком далее, гаситель скорости нестационарных газовых потоков, установленный в корпусе на входе в устройство и выполненный в виде тонкостенного цилиндра, имеющего внутри лопатки с углом наклона не менее 80° к продольной оси корпуса, а снаружи - два жестко закрепленных упругих кольца из теплостойкой резины на основе кремнийорганических каучуков, наружная поверхность каждого из которых неподвижно соединена с корпусом, и упоры для осуществления предварительного сдвига внутренней поверхности колец относительно наружной, вставленные в прорези корпуса, и ограничивающие деформацию упругих колец в пределах дуги окружности 42-45°, отличающееся тем, что оно снабжено установленным соосно и присоединенным к корпусу на выходе тонкостенным накопителем дисперсных частиц, разделенным внутри мелкоячеистой диафрагмой на две полости: коническую и цилиндрическую, так что очищаемый от пыли газ проходит сначала в коническую полость, в которую вмонтирован конический с центральным углом 20° газоход, выполненный в виде спирали с углом наклона витков к продольной оси корпуса, равным на входе углу наклона лопаток гасителя скорости и уменьшающимся до 0° на выходе из газохода, с максимальным соотношением диаметров корпуса, входного и выходного отверстий газохода 3:1:5, и имеющий на наружной поверхности не менее одной кольцевой щели размером по дуге окружности 180°, причем выходное отверстие газохода коаксиально продольной оси корпуса, а затем в цилиндрическую полость, в которую вмонтирован электрофильтр, диаметр рабочей зоны которого равен диаметру выходного отверстия газохода.2. Устройство обезвреживания токсичных компонентов газовых выбросов, содержащих дисперсные частицы по п.1, отличающееся тем, что накопитель имеет в цилиндрической полости отверстие для выхода чистого газа и выполнен съемным, а электрофильтр снабжен устанавливаемыми параллельно продольной оси корпуса осадительными пластинчатыми электродами, суммарная площадь S_Σ которых связана с их длиной l и диаметром D_н электрофильтра и Δ расстоянием между электродами уравнением ,

где S_Σ - суммарная площадь осадительных электродов;

l - длина осадительных электродов;

n_i - порядковый номер электрода;

Δ - расстояние между электродами;

D_н - диаметр электрофильтра.