Устройство для электроочистки газов Советский патент 1992 года по МПК B03C3/38 

со

С

Изобретение относится к очистке газов от взвешенных дисперсных частиц, а более конкретно к электрофильтрам. Целью изобретения является повышение степени, очистки газов за счет униполярной зарядки дисперсных частиц и повышение надежности работы устройства за счет снижения вероягнотги электрического пробоя. Зарядка и осаждение дисперсных частиц производится в области постоянного электрического поля в зоне действия радиоактивного элемента, создающего униполярный объемный электрический заряд в мсжэлект- родном промежутке за счет применения изотопов с а- и / -акт вностью. Зарядный электрод является радиоактивным, при эгом полюс зарядного электрода совпадает со знаком заряда излучающих частиц. Для очистки агрессивных газов пои высоких температура в качестве источника/ -из- пучения предлагается использовать изотоп 63Ni. п ф-лы, 1 ил

Изобретение относится к области очистки газов от взвешенных дисперсных частиц, а более конкретно к электрофильтрам.

Предложенное техническое решение может быть использовано в очистке газов от промышленных выбросов, при транспорте газов по трубопроводу, при очистке выхлопных газов от взвешенных частиц и т п

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству для электроочистки газов является устройство в котором процесс зарядки дисперсных частиц, подлежащих осаждению происходит в поле коронного разряда

Для усиления электризации дисперсных частиц устройство снабжено радиоактивным облучателем и ртутно-кварцевой лампой.

Недостатком такого рода устройства с системой коронирующих электродов является низкая эффективность осаждения дисперсных частиц микронного и субмикронного размера из-за высокого уровня тур- булизации потока, обусловленного нестационарностью процесса коронирова- ния и наличием электрического ветра возникающего поперек основного потока. Частые эгектрические пробои нарушают процесс осаждения и исключают возможность использования этого типа электрофильтров для очистки агрессивных газов Наличие дополнительного электризатора в виде радиоактивного или ультрафиолетового облучения затрудняет процесс осаждения т.к. в этом случае происходит биополярная зарядка дисперсной фазы.

vl О

00

;СО

О

OJ

Целью изобретения является повышение степени очистки и повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для электроочистки газов, включающее зарядный (коронирующий) и осадительный злектроды ctдополнительно размещанным элекгрйзатором в виде радиоактивного облучателя, источник постоянного высокого напряжения, полюса которого соединены с электродами, подводящий и отводящий трубопроводы, отличающийся тем, что с целью повышения степени очистки газов за счет уменьшения турбулизации потока при одновременном повышении надежности его работы за счет снижения вероятности пробоя, для создания униполярной зарядки в межзлектрод- ном промежутке, устройство снабжено источником а- или Д-излучения, размещенным на поверхности зарядного электрода, причем полюс зарядного электрода совпадает со знаком излучаемых частиц.

Устройство для электроочистки газов отличающееся тем, что с целью возможности очистки агрессивных газов при высоких температурах исючником/З-излучения является изотоп 63Ni.

Анализ технической и патентной литературы показал,что в известных технических решениях не имеется совокупности признаков, изложенных в формуле предлагаемою изобретения. Это позволяет считать, что пред юженное ,ехничес ое решение соответствует критерию существенные отличия.

На фиг 1 представлена принципиальная схема устройства для электроочистки газов от дисперсных частиц.

Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.

В устройствах очистки газов от дисперсных частиц обычно дпя зарядки дисперсных частиц используется коронный разряд. Коротко механизм зарядки можно охаракте- ризовать следующим образом Разрядный промежуток коронного разряда состоит из электродов с большой и малой кривизной Электрод с большой кривизной, например, острие, служит для получения зарядов одного знака - электронов. При напряжениях 30-40 кВ на электродах с острия стекают электроны с энергией порядка эВ. Эти электроны, благодаря процессу прилипания и нейтральным молекулам газа, образуют облако отрицательных ионов, которое под действием электрического поля разгоняется з поле коронного разряда и действует на нейтральные молекулы газа при этом образуется электрический ветер. Процесс коро- нирования носит ярко выраженный нестационарный режим. Это приводит к сильным пульсациям электрического ветра во времени и в пространстве, Движение дисперсного потока в газопроводах происходит при больших числах -10 , что приводит к ярко выраженной гидродинамической неустойчивости, т.е. к турбулентности.

Взаимодействие электрического ветра с основным дисперсным потоком приводит к сильным пульсациям.

Показано, что в области осадительного электрода пульсации компонент скорости

газового потока может достигать 100% и более.

Дисперсные частицы, находясь в облаке униполярных ионов, заряжаются и под действием электрического поля двигаются к

осадительному электроду. При этом процесс осаждения в результате высокой степени турбулентности значительно ухудшается, особенно для частиц микронного размера. Следовательно, для того, чтобы увеличить эффективность осаждения необходимо устранить турбулизирующее влияние коронного разряда и электрического ветра

Для этого необходимо создать такой способ зарядки дисперсной фазы, при котором бы отсутствовали описанные выше отрицательные явления.

Создание облака одноименных ионов в межзлектродном пространстве можно обеспечить следующим образом.

Известно, что имеются радиоактивные

изотопы, обладающие одним типом распада, например ее- или/3. При этом /3-частицы являются, как правило, отрицательно заряженными электронами:

а-частицы представляют собой поток

положительно заряженных частиц - ядер гелия. Обычно энергия излучения /3-чзстиц оставляет порядка 0,05-10 МэВ а а астиц единицы МэВ (1-8).

Нетрудно оценить глубину проникновения заряженных частиц в газе при нормальных условиях при таких энергиях.

Например, изотоп Ni распадается с излучением электронов с энергией 0,067 МэВ

Учитывая, что на образование пары противоположных ионов в воздухе идет 32,5 эВ, то нетрудно оценить число столкновений N /3-частицы до полного потери энергии

N

32,5

210 столкновений

Это означает, что двуполярная ионизация будет проходить только вблизи от радиоактивного электрода. Действуг-ели-ю, при длине свободного пробега молекул газа при нормальных условиях ,б-10 D см, получим А 10 см 0,1 мм. При удельной активности образца мк кюри/г, 1 г изотопа N1 способствует образованию следующего количества пар разноименных ионов за 1 с:

М AKmN (пар иоьов),

где Л - активность образца, К - единица активности радиоактивнее изотопа, соответствующая 3,7 -101 а .4 гам распад, о 1 сек, (1хюри), пч - масса изотопа, N-числа столкновений, --частицы до полис потери энергии.

При наложении отрицательного потенциала излучаэмому электроду, а положительного к осздителы:ому, полоскательные ионы начнут двигаться к излучаемом/ электроду, а отрицательные к осадите/ ьному. Таким образом, все межэлектродное пространство будот заполнено ионгми одного знака. Могут оказаться полезными материалы дня излучающих электродов изотопы с а-активностью Am с периодом полураспада 458 лет с энергией а -частиц 5,5 МэВ, а с/ -актмвностыо изотоп С с периодом полураспада 57оС лг- с знерл us и/5 .-; стиц 0,15 МэВ. а также их соединения и некоторые друг ie.

Устройство для реализации сппсооа очистки газов от дисперсных Ястии (фиг, 1) включает воздухопровод 1 круглого сечения с соосно расположенными энект одгми. Эпектрод 2 - является излучаюи м и состоит из металлического стержня, являющемся зарядным (коронирующим) электродом, покрытого источкиком радиоактивного п- или / -излучения 3, - ) электрод 4 - осадите/.ьный. Осадите.пьный электрод 4 снабжай устрой- с вом 5 сбора дисперсной фазы. Д. л подачи высокого напряжения служит источник по- С -оянного напряжения б. При этом отрицательный полюс источника подключен ; излучающему электроду фильтр, а положительный полюс источник) напряжения подключен к ооадительному электроду Лильтра.

Способ реализуется следующим образом. Включаете--; высокое напряжение, после чего з воздухопровод подэе ся воздуха, подлежащий очистке. Для оптими- ScU-y/i i процессе очистки величина приложенного напряжения можё меняться Б пределах 5-СЗ KL. Поело включения напряжения и подачи очищаемого воздуха дисперсная Ф&38 заряжается и под действием

электрического поля в электродном промежутке движется ч осадительному злектроду. По мере осаждения дисперсной фазы на осадительном электроде с помощью устройства сбора дисперсных частиц, они выводится из межзлектродкого промежутка.

Пример конкретно, реализации. Воздухопровод представляет собой металлическую труб/ диеметром 300 мм коаксиально

0 расположенным круглым металлическим стержнем, т.е. излучательным электродом. /13лучател«ный металлический электрод по- ко --1ьается рад -оактиимым Mi. Общая массе может достигать несколько кг в

5 зависимоеп/ or расхода очищаемого газа. Период полураспада Ni составляет вели- чик/ 12й лет, что облегчает профилактику устройства. ,Циам8тр излучающего стержня мо.кьт ы з пределах 15-30 мм.

0ьажной особенностью ° N: является его

устое -изость к ,зии. Этот элемент не окисляв fел на -1О4.духе. и легко растворяется только в ззот.юй кислоте.

Удельный pec ix:Ni 8, У и тем. - рйтура

5 плавления 14ЬЗ°С. Песечисленкые основные физичсок/е и химические гзрйства Ni дают возможность использовать Ni в качестве o.i ; гродов при очистке газов в тяжелых физике-хим л -т.ских условиях.

. рсцы f 1-; ожек1- клеммами для

пг -.к высоков . -.1ьтного блока с регулируемы1-. по1-рк.хе:-.ием от 5-50 кВ. Общо длина .сгдухопроасда зависи | от приложенного ньпрйжения. от расхода и свойств

5 очищаемсго дисперсного потека.

Мрм движении дисперснг-ro потока в

ыь.-хяъ-ктродчсм прс -- ежу : .е в результате

отсутствия электрического ветра степень

ур5уявнтн ос |И потока определязгся уже но

0 свойствами коронного разряда и электрмче- ского ветра, а гидродинамическими и гео- м;-лрическими параметрами потока.

Инэче говоря, степень туобулентности определяется числом Рекнольдса. Так, для

5 нашего случая число Рейноиьдсэ составляет величину порядка 40000, т.е. степень турбу- печтьости такого штока порядка 3%. Это существзнно ниже степени турбулентности з электрофильтре с коронирующими ззря0 новыми глекгродами.

Естественно, при таких уровнях турбулентности спутные явления при осаждении дисперсных частиц 13 турбулентного потока не Будут носить столь интенсивный харэк5 тер кап при степени турбулентности поряд- кч 100% и выше.

Коэффициент удержания ;пя частиц диаметром 8-9 мкм сильно зависит от скоро- . потока, т.е. степени турбулентности. Так 50% удержания частиц диаметром 8-9 мкм

наблюдается при степени турбулентности , а при степени турбулентности ,5% коэффициент удержания уже составляет величину порядка 1-2%. С учетом электризации дисперсных частиц и наличия электрического поля в межэлектродном промежутке улучшит коэффициент удержания, но в целом тенденция сохранится.

Таким образом, предложенное устройство позволяет увеличить эффективность очистки газов от дисперсных частиц, особенно микронного и субмикронного размера, избежать электрических пробоев, что дает возможность очищать агрессивные газы,

Формула изобретения

Поток

ник ПОСТОЯННОГО ВЫСОКОГО НЗПрЯЖС 1ИЯ,

полосы которого соединены с электродами, подводящий и отводящий трубопроводы, отличающееся тем, что, с целью

5 повышения степени очистки за счет униполярной зарядки дисперсных частиц и повышения надежности в работе устройства за счет снижения вероятности пробоя, источник радиоактивного излучения размещен в

10 виде покрытия на всей поверхности зарядного коронирующего электрода, причем полюс зарядного электрода совпадает со знаком заряда источника радиоактивного излученир.

3, Устройство по пп. 1 и2,отличаю- 20 ще е с я тем, что, с целью очистки агрессивных газов при высоких температурах, источником/3-излучени.ч является изотоп 63Ni