ФИЛЬТР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ДЛЯ РЕАКТОРА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ Российский патент 2025 года по МПК B03C3/00 F02M27/04 

Изобретение относится к устройствам для выделения дисперсных частиц из газов или паров с использованием электростатического эффекта, в частности, к фильтрам заряженных частиц в газовом потоке, исходящем из реактора для переработки отходов.

Известно устройство для удаления заряженных частиц из газового потока по патенту РФ на изобретение №2612292 (опубликован 06.03.2017 г.), содержащем корпус электрофильтра и приемный бункер для сбора удаленных из газового потока частиц. Внутри корпуса вдоль его центральной оси закреплены две пары одинаковых металлических электродов по углам квадрата, центр которого совпадает с центральной осью корпуса. На каждый электрод подано переменное напряжение со сдвигом фазы на 180 градусов относительно двух ближайших электродов, формируя между ними переменное электрическое поле квадрупольного типа, которое образует линейную электродинамическую ловушку захвата заряженных частиц, из которой захваченные заряженные частицы удаляются в бункер под действием силы тяжести и/или дополнительного постоянного электрического поля.

Недостатком технического решения является сложная конструкция, требующая наличия дополнительного источника переменного напряжения, обеспечения сдвига фаз между напряжениями, подаваемыми на разные электроды, а также точного позиционирования электродов друг относительно друга, и, кроме того, решение не предусматривает возможность сохранения заряженных частиц в объеме, из которого поступает очищаемый газовый поток, что требуется, например, в процессах, где заряженные частицы выполняют активную роль (например, в плазмохимическом реакторе для переработки отходов).

Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является создание фильтра заряженных частиц простой конструкции, обеспечивающего сохранение заряженных частиц в рабочей камере реактора для переработки отходов, и повышение эффективности работы реактора для переработки отходов за счет увеличения плотности заряженных частиц в его рабочей камере.

Технический результат достигается в фильтре заряженных частиц, представляющем собой проводящий электричество экран, проницаемый для фильтруемого потока газа, снабженный системой крепления его в фильтруемом потоке газа, содержащем заряженные частицы, выполненной из электрических изоляторов.

Предпочтительно выполнение проводящего электричество экрана полностью перекрывающим фильтруемый поток газа, содержащий заряженные частицы.

Предпочтительно выполнение проводящего электричество экрана в виде сетки или решетки.

Предпочтительно выполнение проводящего электричество экрана из металла.

В одном из вариантов исполнения проводящий электричество экран, выполнен из металла в форме двух усеченных правильных пирамид с нижними основаниями, расположенными в одной плоскости, с верхними основаниями, расположенными в другой плоскости, повернутых друг относительно друга вокруг их общей оси, при этом в плоскостях боковых граней усеченных пирамид расположены металлические пластины боковых граней, соединенные с металлическими пластинами верхнего и нижнего оснований, расположенными в плоскостях верхних и нижних оснований усеченных пирамид так, что между боковыми краями соседних пластин боковых граней выполнены зазоры.

Предпочтительно выполнение поворота усеченных пирамид вокруг общей оси на угол, при котором каждое боковое ребро одной усеченной пирамиды расположено на одинаковом расстоянии от двух соседних боковых ребер второй усеченной пирамиды

В одном из вариантов исполнения радиусы окружностей, вписанных в нижние основания усеченных пирамид равны, а радиусы вписанных в их верхние основания окружностей отличаются.

Предпочтительно места присоединения пластин боковых граней усеченных пирамид к пластине нижнего основания чередуются.

Предпочтительно выполнение пластин боковых граней в форме трапеций.

В одном из вариантов исполнения верхние ребра пластин боковых граней усеченных пирамид расположены на окружности, концентрической с осью усеченных пирамид.

Предпочтительно соединение верхних ребер пластин боковых граней с пластиной верхнего основания через одну на двух окружностях концентрических с осью усеченных пирамид.

В одном из вариантов исполнения пластина верхнего основания выполнена в форме прямоугольника, сдвинутого от оси усеченных пирамид в сторону входного отверстия реактора, при этом пластина верхнего основания выполнена с отверстиями и, направленными в сторону нижнего основания, ребрами, причем, расположенная под пластиной верхнего основания, пластина боковой грани одной из усеченных пирамид, отсутствует, а в месте крепления к нижнему основанию отсутствующей пластины боковой грани присоединена боковая металлическая пластина с ребрами жесткости на поверхности, обращенной в сторону оси усеченных пирамид, соединенная своим вторым концом со свободным концом пластины верхнего основания.

В одном из вариантов исполнения пластина нижнего основания выполнена с отверстиями и с ребрами, направленными в сторону противоположную верхнему основанию.

Изобретение иллюстрируется на фигурах.

На фиг.1 изображено вертикальное поперечное сечение реактора с фильтром заряженных частиц, где 1 - рабочая камера реактора для переработки отходов, 2 - входное отверстие, 3 - выходное отверстие, 4 - изоляторы, 5 - источник заряженных частиц, 6 - проводящий электричество экран, 7 - вытягивающий воздушный вентилятор.

На фиг.2 изображен вид спереди на проводящий электричество экран 6, где 8 - металлическая пластина верхнего основания, 9 - металлическая пластина нижнего основания, 10 - металлические пластины боковых граней первой усеченной пирамиды, 11 - металлические пластины боковых граней второй усеченной пирамиды, 12 - зазоры между пластинами боковых граней, 13 - ребра жесткости пластин боковых граней, 14 - боковая пластина, 15 - ребра боковой пластины, 16 - ребра жесткости металлической пластины верхнего основания, 17 - ребра жесткости металлической пластины нижнего основания.

На фиг.3 изображен вид на проводящий электричество экран 6 в ракурсе 3/4 слева, где 18 - отверстия в металлической пластине верхнего основания, 19 - отверстия в металлической пластине нижнего основания, 20 - отверстия в боковой металлической пластине.

На фиг.4 изображен вид на проводящий электричество экран 6 в ракурсе 3/4 справа.

На фиг.5 изображен вид на проводящий электричество экран 6 в ракурсе 3/4 снизу.

На фиг.6 изображен вид на проводящий электричество экран 6 сверху.

Изобретение может быть реализовано в фильтре заряженных частиц, подаваемых из источника заряженных частиц 5 в рабочую камеру 1 реактора для переработки отходов подаваемых в него через входное отверстие 2, содержащем проводящий электричество экран 6, закрепленный с помощью изоляторов 4, в нижней части рабочей камеры 1 реактора для переработки отходов, над выходным отверстием 3 с вытягивающим воздушным вентилятором 7. При этом проводящий электричество экран 6 может быть выполнен в форме двух усеченных правильных пирамид, с нижними основаниями, расположенными в одной плоскости, с верхними основаниями, расположенными в другой плоскости, повернутых друг относительно друга вокруг их общей оси, при этом в каждой плоскости боковых граней усеченных пирамид, или в некоторых из них, расположены металлические пластины боковых граней 10 первой усеченной пирамиды и 11 второй усеченной пирамиды, соединенные с металлическими пластинами 8 верхнего и 9 нижнего оснований, расположенными в плоскостях верхних и нижних оснований первой и второй усеченных пирамид, а между боковыми краями соседних пластин боковых граней 10 и 11 выполнены зазоры 12. При этом на поверхностях металлических пластин боковых граней 10 и 11, обращенных к оси усеченных пирамид, выполнены ребра жесткости 13, а на обращенной к оси усеченных пирамид поверхности боковой пластины 14 выполнены ребра жесткости 15 и отверстия 20. На пластине верхнего основания 8 выполнены ребра верхнего основания 16 и отверстия 18, а на пластине нижнего основания 9 выполнены ребра жесткости нижнего основания 17 и отверстия 19.

Фильтр заряженных частиц работает следующим образом. При подаче заряженных частиц из источника заряженных частиц 5 в рабочую камеру 1 реактора для переработки отходов, они под действием силы тяжести или потока от встроенного в источник заряженных частиц 5 вентилятора сталкиваются с проводящими частями экрана 6, закрепленного с помощью изоляторов 4 к стенкам корпуса реактора 1 на пути потока отходящего газа, возникающего в результате плазмохимической деструкции отходов, формируемого вытягивающим воздушным вентилятором 7. При этом на экран 6 при столкновении передается и накапливается на нем заряд сталкивающихся с ним заряженных частиц. При увеличении заряда накопленного экраном 6, выполненном из металлических пластин 8, 9, 10, 11, они создают статическое электрическое поле и начинают отталкивать заряженные частицы в направлении рабочей камеры 1 реактора для переработки отходов. Незаряженные или разряженные при столкновении с экраном частицы, а также отходящие газы свободно проходят в направлении выходного отверстия 3 через отверстия 18, 19, 20 в металлических пластинах экрана 8, 9, 14 и зазоров 12 между металлическим пластинами 10 и 11, и удаляются с помощью воздушного вентилятора 7. Заряженные частица в рабочей камере 1 реактора, сталкиваясь между собой, формируют стримеры коронного разряда, которые как известно из источника [1], порождают активные вещества О3, О2(a1Δ), H2O2, ОН, O(3P), NO, HNO2 и HNO3. Коронный разряд является также источником ультрафиолетового (УФ) излучения. Указанные активные вещества и УФ излучение оказывают разрушающее воздействие на любые органические и неорганические вещества, содержащиеся в обрабатываемых отходах, приводя к их деструкции с образованием безвредных газообразных продуктов реакции - воды и углекислого газа. Неорганические составляющие отходов разрушаются кислотами HNO2 и HNO3, которые образуются в реакторе под воздействием коронного разряда. Увеличение числа заряженных частиц в рабочей камере 1 реактора за счет отталкивающего воздействия на них со стороны экрана 6 фильтра заряженных частиц повышает вероятность их столкновения между собой и, соответственно, увеличивает число стримеров, а, следовательно, и количество активных веществ, повышая эффективность деструкции отходов в рабочей камере 1 реактора.

При этом пирамидальный характер конструкции проводящего электричество экрана 6 при загрузке в реактор отходов способствует удалению их под действием силы тяжести с поверхности экрана 6 в сторону, снижая вероятность перекрытия этими отходами поверхности составляющих экран элементов 8, 9, 10, 11, 14, и отверстий 18, 19, 20 в металлических пластинах экрана 8, 9, 14, а также зазоров 12 между металлическими пластинами 10 и 11. Ребра жесткости 13, 15, 16, 17 обеспечивают жесткость конструкции экрана 6. Указанные отверстия в металлических пластинах и зазоры между пластинами боковых ребер способствуют удалению газообразных продуктов деструкции в сторону выходного отверстия 3 из рабочей камеры 1 реактора для переработки отходов. То есть, в рабочей камере реактора с фильтром заряженных частиц обеспечивается формирование большей плотности заряженных частиц, и, следовательно, большей зоны активных плазмохимических реакций.

Таким образом, обеспечивается улучшение работы реактора за счет увеличения в нем размеров зоны формирования стримеров и, соответственно, зоны активных плазмохимических реакций, обусловленного конструкцией фильтра заряженных частиц.

[1]. Аристова Н.А., Пискарев И.М., Ивановский А.В., Селемир В.Д., Спиров Г.М., Шлепкин С.И. Инициирование химических реакций под действием электрического разряда в системе твердый диэлектрик - газ - жидкость. // Журнал физической химии. 2004. Т. 78. № 7. С. 1326-1331.

Изобретение относится к устройствам для выделения дисперсных частиц из газов или паров с использованием электростатического эффекта, в частности к фильтрам заряженных частиц в газовом потоке, исходящем из реактора для переработки отходов. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов содержит проводящий электричество экран, проницаемый для фильтруемого потока газа, снабженный системой крепления его в фильтруемом потоке газа, содержащем заряженные частицы, выполненной из электрических изоляторов. Экран выполнен в форме двух усеченных правильных пирамид с нижними основаниями, расположенными в одной плоскости, с верхними основаниями, расположенными в другой плоскости. Пирамиды повернуты относительно друг друга вокруг их общей оси. В плоскостях боковых граней усеченных пирамид расположены металлические пластины боковых граней, соединенные с металлическими пластинами верхнего и нижнего оснований, расположенными в плоскостях верхних и нижних оснований усеченных пирамид так, что между боковыми краями соседних пластин боковых граней выполнены зазоры. При реализации изобретения осуществляется создание фильтра заряженных частиц простой конструкции, обеспечивающего сохранение заряженных частиц в рабочей камере реактора для переработки отходов, и повышение эффективности работы реактора для переработки отходов за счет увеличения плотности заряженных частиц в его рабочей камере. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов, характеризующийся тем, что содержит проводящий электричество экран, проницаемый для фильтруемого потока газа, снабженный системой крепления его в фильтруемом потоке газа, содержащем заряженные частицы, выполненной из электрических изоляторов, и выполненный в форме двух усеченных правильных пирамид с нижними основаниями, расположенными в одной плоскости, с верхними основаниями, расположенными в другой плоскости, повернутых относительно друг друга вокруг их общей оси, при этом в плоскостях боковых граней усеченных пирамид расположены металлические пластины боковых граней, соединенные с металлическими пластинами верхнего и нижнего оснований, расположенными в плоскостях верхних и нижних оснований усеченных пирамид так, что между боковыми краями соседних пластин боковых граней выполнены зазоры.

2. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что проводящий электричество экран выполнен полностью перекрывающим фильтруемый поток газа, содержащий заряженные частицы.

3. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что проводящий электричество экран выполнен в виде сетки или решетки.

4. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что проводящий электричество экран выполнен из металла.

5. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что выполнение поворота усеченных пирамид вокруг общей оси осуществлено на угол, при котором каждое боковое ребро одной усеченной пирамиды расположено на одинаковом расстоянии от двух соседних боковых ребер второй усеченной пирамиды.

6. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что радиусы окружностей, вписанных в нижние основания усеченных пирамид, равны, а радиусы вписанных в их верхние основания окружностей отличаются.

7. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что места присоединения пластин боковых граней усеченных пирамид к пластине нижнего основания чередуются.

8. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что пластины боковых граней усеченных пирамид выполнены в форме трапеций.

9. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что верхние ребра пластин боковых граней усеченных пирамид расположены на окружности, концентрической с осью усеченных пирамид.

10. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что верхние ребра пластин боковых граней усеченных пирамид соединены с пластиной верхнего основания через одну на двух окружностях, концентрических с осью пирамид.

11. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что пластина верхнего основания выполнена в форме прямоугольника, сдвинутого от оси усеченных пирамид в сторону входного отверстия реактора, при этом пластина верхнего основания выполнена с отверстиями и направленными в сторону нижнего основания ребрами, причем расположенная под пластиной верхнего основания пластина боковой грани одной из усеченных пирамид отсутствует, а в месте крепления к нижнему основанию отсутствующей пластины боковой грани присоединена боковая металлическая пластина с ребрами жесткости на поверхности, обращенной в сторону оси усеченных пирамид, соединенная своим вторым концом со свободным концом пластины верхнего основания.

12. Фильтр заряженных частиц для реактора плазмохимической переработки отходов по п.1, отличающийся тем, что пластина нижнего основания выполнена с отверстиями и с ребрами жесткости, направленными в сторону, противоположную верхнему основанию.