Способ очистки воздушных сред от вредных примесей и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B03C3/00 B01D53/32 

oV

/

00 Ы

о

00

СА)

СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к очистке воздуцных сред в технических системах, где в npoUecce работы воздух загрязняется раз- лич шми парр- и газообразными вредными органическими веществами. Цель изобретения - повышение эффективности очистки воздушных сред от паров и газов органически с веществ и повышение эффективности уда 1ения примесей, содержащих соединение серы, галогенов и элементоорганиче- ских производных. Электростатическую обработку загрязнений среды осуществляют наряженной аэрозолью сильнополярной жидкости, например воды. Далее полученные , уже неорганические, вещества пропускают через сорбционный поглотитель. Устройство содержит генератор заряженных аэрозолей 1, соединенный с емкостью электростатической обработки 2 и высоковольтным источником электрической энергии 3. Выход емкости электростатической обработки в окружающую среду осуществлен через сорбционный поглотитель 4. Генератор заряженных аэрозолей выполнен в виде полого металлического цилиндра, одно выходное отверстие которого соединено с емкостью электростатической обработки. Второе отверстие закрыто плоской металлической заглушкой с центральным отверстием, соединенным с форсункой для производства аэрозоли. Против отверстия форсунки расположено перекрестье коро- нирующего электрода, выполненного в виде двух взаимно перпендикулярных нитей. Нити удерживаются на изоляторах и подсоеди- нены к положительному зажиму высоковольтного источника. Отрицательный зажим источника соединен с корпусом генератора и заземлен. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 3 ил.,1 табл.

фие.1

Т

Изобретение относится к очистке воздушных сред в технологических системах, а именно к технике электростатической обработки воздушных сил, загрязненных паро-и газообразными вредными веществами.

Наиболее близок по сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способ очистки воздушных сред путем их электростатической обработки предварительно заряженными в генераторе аэрозолями и последующего удаления вредных примесей. Этот способ обеспечивает при хорошей эффективности малую себестоимость. Однако эффективность его при очистке от паров и газов вредных органических соединений остается очень и очень низкой. Обусловлено это крайне малой напряженностью электрического поля, достигаемой при указанной электростатической обработке.

Целью изобретения по способу является повышение эффективности очистки от паров и газов органических веществ.

Поставленная цель достигается тем, что по известному способу очистки воздушных сред от вредных примесей путем их электростатической обработки предварительно заряженными в генераторе аэрозолями и последующего удаления вредных примесей, согласно изобретению, в качестве аэрозолей используют аэрозоли сильнополярных жидкостей, полученных механическим распылением этих жидкостей с последующей зарядкой в генераторе при средней напряженности электрического поля (0,3 - 0.6) -106В/м.

Другой целью изобретения по способу является эффективное удаление примесей, содержащих соединения серы, галогенов и элементоорганических производных.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу очистки воздушных сред от вредных примесей, согласно изобретению, воздушные среды после электростатической обработки пропускают через слой сорбента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство очистки воздушных сред от вредных примесей, содержащее генератор заряженных аэрозолей с форсункой, соединенный с высоковольтным источником питания электрической энергией и емкостью электростатической обработки с входным и выходным патрубками.

Такое устройство обеспечивает хорошую эффективность очистки воздушных сред, но эта эффективность существенно падает, когда вредные примеси имеют место в виде паров и газов органических веществ. Происходит это из-за невозможности достижения с помощью такого устройства локальных электростатических полей с высокой напряженностью по объему (10 - 10м В/м),

Целью изобретения по устройству является повышение эффективности очистки от вредных примесей в виде паров и газов органических веществ.

Поставленная цель достигается тем, что

0 в известном устройстве очистки воздушных сред от вредных примесей, содержащем генератор заряженных аэрозолей с форсункой, соединенный с высоковольтным источником питания электрической энергии

5 и емкостью электростатической обработки с входным и выходным патрубками, согласно изобретению, генератор заряженных аэрозолей выполнен в виде полого металлического цилиндра, одним торцом

0 соединенного с емкостью электростатической обработки и снабженного перекрыва-- ющим его другой торец плоской металлической заглушкой с Центральным отверстием, соединенным с форсункой, и

5 расположенным внутрй против центрального отверстия на изоляторах коронирующим электродом в виде двух пересекающихся на оси цилиндра под прямым углом к этой оси и друг к другу натянутых нитей, соединен0 ных с положительным зажимом высоковольтного источника питания, при этом цилиндр генератора и отрицательный зажим источника питания заземлены.

Другой целью изобретения по устройст5 ву является эффективное удаление примесей, содержащих соединения серы, галогенов и элементоорганических производных.

Поставленная цель достигается тем, что

0 в предлагаемом устройстве, согласно изобретению, емкость электростатической обработки соединена выходным патрубком с сорбционной камерой.

На фиг, 1 изображена функциональная

5 схема, иллюстрирующая действия над материальным объектом; на фиг. 2 - устройство коронирующих воздушных сред от вредных примесей; на фиг. 3 - устройство коронирующих электродов генератора заряженных

0 аэрозолей.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Рабочее тело .- силь- нополя рную жидкость, например воду, под давлением 10-12 атм распыляют в генерато5 ре заряженных аэрозолей 1. Из генератора аэрозоли.рабочего тела подают в емкость электростатической обработки 2, предварительно подвергнув их воздействию коронного разряда в электрическом поле средней напряженности (0,3-0,6)-10б В/м, созданном с помощью высоковольтного источника питания электрической энергии 3. В этих условиях каждая мельчайшая частица сильнополярной жидкости, получив заряд, обра- зует свое локальное электрическое поле напряженностью 1012 - 10 В/м, С помощью таких частиц осуществляют электростатическую обработку паров и тазов органических вредных примесей по всему обьему, переводя их в неорганические сое- динения.

В случае наличия в очищаемой среде соединений серы, галогенов и элементоор- ганических производных воздушную среду после электростатической обработки пропу- екают через слой сорбента 4.

Выбранный диапазон средних значений электрического поля, созданного источником 3, обусловлен следующими факторами. При напряженности менее 0,3 Ф106 В/м устойчивый коронный разряд не возникает и аэрозоли не приобретают нужного заряда и, следовательно, не создают требуемой разрушительной силы локального электрического поля (Е 1012 - 1014 В/м). При более высокой, чем 0,6-106 В/м, средней напряженности поля возникает электрический пробой в генераторе аэрозолей, и процесс очистки воздушных сред на

рушается.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью предлагаемого устройства (частный пример способа).

Устройство очистки воздушных сред от

вредных примесей содержит генератор за- ряженных аэрозолей 1, соединенный с емкостью электростатической обработки воздушной среды 2 и высоковольтным источником питания электрической энергии 3, Выходной патрубок емкости злектростати- ческой обработки имеет вход в сорбцион- ную камеру 4.

Генератор заряженных аэрозолей 1 йы полней в виде полого металлического цилиндра 5, один торец которого соединен с диэлектрическим корпусом 6 емкости электростатической обработки 2. Другой торец цилиндра перекрыт металлической заглушкой 7 с центральным отверстием, соединенным с форсункой 8. При этом Ё цилиндре против выхода из форсунки на расстоянии d на изоляторах 9 расположен коронирующий электрод 10. Он выполнен в виде двух пере- секающихся на оси цилиндра под прямым углом к этой оси и друг к другу натянутых нитей (фиг. 3), соединенных с положительным зажимом высоковольтного источника 3. Внутри емкости находятся мелкораспылен- ные заряженные частицы воды 11, которые

5

5

0 5

0

5 0

5 0 5

создают вокруг себя сильное локальное электрическое поле. Емкость электростатической обработки в своей нижней части определена металлическим (осаждающим) элементом 12. Емкость имеет входной патрубок 13 и турбулизатор 14. Отработавшая рабочая жидкость удаляется через гидрозатвор 15.о

Устройство работает следующим образом. Рабочее тело через форсунку 8 под давлением 10-12 атмосфер распыляется в сторону коронирующих электродов 10. В зоне коронирующих электродов частицы рабочего тела получают большой положительный заряд. Заряжается в зоне электродов и воздух. Частицы заряженной аэрозоли 11 своей высокой энергией обеспечивают распад молекул паро- и газообразных органических веществ на ионы атомов. Далее при взаимодействии с ионами рабочего тела и прошедшего электростатическую обработку воздуха ионы атомов распавшихся органических веществ рекомбинируют с образованием молекул неорганических веществ. Затем эти вещества проходят через сорбци- онную камеру 4, где вредные элементы задерживаются (осаждаются), а безвредные выбрасываются в окружающую среду. При этом рабочее тело, например вода, осаждается в нижней части 12 емкости электростатической обработки и удаляется через гидрозатвор 15 для повторного использования.

Существенной особенностью представленной конструкции электродов генератора заряженной аэрозоли является то обстоятельство, что облако заряженных аэрозолей, обусловленное одной нитью и стенками цилиндра 5, преграждает путь частицам рабочего тела, летящим к изоляторам другой нити, и наоборот. В результате все четыре изолятора 9 в процессе работы генератора 1 остаются сухими. Последнее предотвращает поверхностный пробой изоляторов, размеры которых мз-з&необходимости получения заданной кртмны и величины электрического поля в зоне коронирующих электродов должны быть ограниченными. Все это позволяет поднять напряжение U источника питания до 15-18 кВ, т.е. обеспечить Еср U/d (0,3-0,6) -106 В/м.

Количественный пример. Эффективность предлагаемого способа (в том числе - предлагаемого устройства) по сравнению со способом-прототипом (он же является и базовым объектом) была определен в лабораторном эксперименте. Лабораторные испытания проводились с использованием пяти различных видов вредных примесей в условиях средней напряженности поля в генераторе заряженых аэрозолей ЕСр U/d (0.2-0,7) -106 В/м и при скорости движения заряженной воздушной среды VCp 0,1 м/с. В качестве рабочего тела использовалась вода, а сорбента - 30%-ный водный раствор тиосульфата натрия. Результаты испытаний представлены в таблице.

Уровень электропотребления при этом составлял ватты, устройство оказалось крайне простым и не вызывающим трудностей при его создании. Лабораторная установка работала практически бесшумно.

Таким образом, технико-экономический эффект от применения данных способа и устройства сострит в том. что практически исключается попадание вредных веществ в окружающую среду; имеют место низкие затраты на реализацию и поддержание установки в работоспособном состоянии; достигается большая производительность, так как нет ограничений на размеры и количество используемых установок; обеспечиваетсяг бездомность работы, простота в управлецз, высокая рёмонтоспрсобность (смени изоляторов, в случае их пробоя затруднений не выбывает); низкий уровень электропотребления.

Все перечисленные выше технико-экономические показатели выявлены Иа основе лабораторного эксперимента и подтверждены опытной эксплуатацией.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ очистки воздушных сред от вредных примесей путем их электростатической обработки предварительно заряжен- ными в генераторе аэрозолями и последующего удаления вредных веществ, от л и ч а ю щ и и с я тем, что. с целью повышения эффективности очистки от паров и газов органических веществ, в качестве аэрозолей используют аэрозоли сильнополярных жидкостей, полученные механическим распылением этих жидкостей с последующей зарядкой в генераторе при средней напряженности электрического поля (0,3-0,6) -106 В/м.

удаления примесей, содержащих соединение серы, галогенов и элементоорганиче- ских соединений, воздушные среды после электростатической обработки пропускают через слой сорбента.

источником питания электрической энергии и емкостью электростатической обработки с входным и выходным патрубками, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки от вредных примесей в виде паров и газов органических веществ, генератор заряженных аэрозолей выполнен в виде полого металлического цилиндра, одним торцом соединенного с емкостью электростатической обработки и

снабженного перекрывающим его другой торец плоской металлической заглушкой с центральным отверстием, соединенным с форсункой, и расположенных внутри напротив центрального отверстия на изоляторах

коронирующих электродов в виде двух пересекающихся на оси цилиндра под прямым углом к этой оси и одна к другой натянутых нитей, соединенных с положительным зажимом высовокольтного источника питания, при этом цилиндр генератора и отрицательный зажим источника питания заземлены.

примесей, соединения серы, галогенов и элементоорганических производных, емкость электростатической обработки снабжена соединенной с выходным патрубком сорбционной камерой.

опытов

/

Примечание:. В диапазоне ЕСр (0,6-0,65)-106 В/м имел место пробой в 45%

ТОВ.., , -..fi

Продолжение таблицы

/3

фс/г.2

PiitZ