Устройство для электроочистки газов

 

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 мсжэлектродном промежутке за счет применения изотопов с аи / -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/ -изпучения предлагается использовать изотоп 63Ni. п ф-лы, 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 03 С 3/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с »

;ОО ()

1с (л) (21) 4771828/26 (22) 20.12.89 (46) 15.10.92. Бюл. ¹ 38 (71) Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (72) А.И. Митюшин и А.М. Полищук (56) Авторское свидетельство СССР

N 145491, кл. В 03 С 3/02, 1962. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛEKTP004ИСТКИ

ГАЗОВ (57) Изобретение относится к очистке газов от взвешенных дисперсных частиц, а более конкретно к электрофильтрам, Целью изобретения являе ся повышение степени очистки газов за счет униполярной зарядки дисперсных частиц и повышение надежности работы устройства за счет снижения веИзобретение 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 облучагелем и ртутно-кварцевой лампой.

„„Я2„„1768303 Al роятности электрическоrî пробоя. Зарядка и осаждение дисперсных частиц производится s области посто нного электрического поля в зоне действия радиоактивного элемента, создающего униполярный объемный электрический заряд в межэлектродном промежутке за счет применения изотопов с а- и /3-активностью. Зарядный электрод является радиоактивным, при эгом полюс зарядного электрода совпадает со знаком заряда излучающих частиц. Для очистки агрессивных газов г:ри высоких температура в;ачестве источника P èçлучения предлагается использовать,зо топ 63Ni. З.п.ф-лы, 1 ил.

Недостатком такого рода устройства с системой корониоующих электродов является низкая эффективность осаждения дисперсных частиц микронного и субмикронного размера из-за высокого уровня турбулизации потока. обусловленного нестационарностью процесса коронирования и наличием электрического ветра, возникающего поперек основного потока.

Частые электрические 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.

1768303

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 электроды с дополнительно размещенным электрйзатором 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 униполярнай зарядки в межзлектродном промежутке, устройство снабжено источником а- или/ излучения, размещенным на г:,оверхности 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 источникомф-излучения является изотоп эNi.

Анализ технической и патентной литературы показал, что в известных технических решениях не имеется совокупности признаков, изложенных в формуле предлагаемого изобретения, Это позволяет считать, что предложенное ехническое решение cGGTветствует 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 для зарядки дисперсных частиц используется коронный разряд, Коротко механизм зарядки можне охарактеризовать 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 Е1 эВ, Эти электроны, благодаря процессу прилипания и нейтральным молекулам газа, образуют облако отрицательных ионов, которое под действием электрического поля разгоняется в поле коронного разряда и действует на нейтральные молекулы газа. при этом обра5

50 зуется электрический ветер. Процесс коронирования 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 Ве 4 10, что приводит

4 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 межэлектродном пространстве можно обеспечить следующим образом.

Известно, что имеются радиоактивные изотопы, обладающие одним типом распада, например (x- или/3. При этом/ частицы являются, как правило, отрицательно заряженными электронами;

Q-частицы представляют собой поток положительно заряженных частиц — ядер гелия, Обычно энергия излучения Р-частиц оставляет порядка 0,05 — 10 МэВ. а а-частиц единицы МэВ (1 — 8), Нетрудно оценить глубину проникновения заряженных частиц в газе при нормальных условиях при таких энергиях.

Например, изотоп Ni распадается с из63 лучением 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

Д-частицы до полного потери энергии

6,7 10 з

N = 2 10 столкновений.

Это означает, что двуполярная ионизация будет проходить только вблизи от ра1768303 диоактивного электрода. Действт ег}ьно, при длине свободного пробега молекул газа при нормальных условиях л0,5 10 см, получим Ь}10 см =- 0,1 мм, Г}ри удельной активности образца А10 мк к}ори/ —, I; 5 изотопа И! способспвует о1. раз<) Ванию

63

СЛВДУЮЬЦ8ГО КО }ИЧЗСТВЗ Г}ВР Р&ЗНОИМенных ионов за 1 с:

}!.1! = АКГ}}М (пар MOhoB}, ;-де Р. — активность образца, К вЂ” единица

3КТИВНОСТИ Радиоактивн . со ИЗОТОГ}3, CÎÎÒ° } ветстВ ующая,,7 10 3 < . !" } рас 13да а Сек, (1кюрип m масса изотопа N-<ислo; }OnK- 15 човениЙ, фчастицы Qo полной "Ic. 8p! 3Н8р

re u . РИ Н3. 10)кеНИИ О. PML3.8:1ЬНОГО ПОТВНцИВЛ3 К ИЗЛучс}ЭМОМу ЭУ 8}<троцу, 3 ПОЛОжилд тельного к Осадитепь}:Ому, по",-ý.",KMT8ëüHB}8 "0 ионы начнут двлГаться к излучаемом, электроду, а отрицательные к осади-.е, ьному.

I3êèì Образом, все межэлектродное прострBHcTBO будэт заполн,Ho МОН3 Одного знака. Могут оказаться полезными матери- 25 элы дпя излучаюших электродов изо1опы с 2л

Q -активностью 2 АГП с перлодом -о ураспада 458 лет с энергией а -частиц 5,5 ЯЗВ, а т="-}<же с !? ак иВнос Гью изо:::)Г! C c перлОдо; l Полу()3СГ}3 . 13 5! :?}! Лс Г: Э}-}(:pl И и /. стиц 0,15 МЗВ. а также их .:Оединения и некоторые др,тле.

Устройство для p83r}l}33t!Ии:ri сола

Очистки Газов 0 Дисперсных Bc: ILI (фиГ, 1

pc включает воздухог}ровод 1 круп ого сечения с сносно распо; оженными зпект,.-одгмл.

3 пект РОД 2 Я Вп Яетсл MЗЛУча ю}! . ь! и ОсТ<, ит из металл}}ческого стержн}:,;.Впяк) щ};}мся за.-?ядным (ко;:онирующим! =-Лектродом, поКРЫтОГС ИСГОЧ}- ЛКОМ РВДИОЗКТИВНОГО Гл ИЛИ

/3-. Злучения 3,:} электрод 4 — осадите:,ьный. ссаДительнь}й a)teKTPc Д 4 . Набжен УстРойс B0t . 5 сбора ди-..персной фазы. Для подачи высокого напр }кен}}я служит ".òo÷íèê r;0с-оян}- ого напряжения }2. }рл этом Гтрицас}5 тельный полюс источника подключен к изг}учающему эпектооду фильтр-.. э поло2!;lIT8J! Bl! lÉ !10>i }oc lcT0HHMK3 наг! РЯжениЯ по,,ключен к осадительному:r}BК роду с) ил ьтра. 50

СГ Особ реализ,:ется "леду -. щим ОбраЗОМ. ВКЛЮЧаетес. ВЫСОКСЕ НаПРЯжеНИ8, ПОСЛЕ ЧЕГО 3 ВОЗДУ):Or;POBr?Ä ПОД38-СЯ ПО ОК воздуха, подл жаьций oчистке. д!}}} ОптимиЗВЦИИ Г;}".:ОЦЕСС8 ОЧИСтли ВЕ,-ИЧИНВ OIPMROженного напра)! 8Н;я може меняться в

Г;ределах 5 — 0 к ... Г1осп. вкл "."÷8}-:.".я наг}с:.я<енля и подачM <) }и цаемого Foçöó? 3 дисrI8pcH3}. фаза заряжается и под, действием злектри iecKOro поля ь электродном промежутке движется к осадительному электроду.

По мерв осаждения дисперсной фазы на

Осадительном электроде с помощью устройства сбора дисперсных частиц, они выводятся из межэлектродного промежутка.

Пример конкретной реализации. Воздухопровод преДстав„-яет собОЙ метал}лическую трубу диаметром 300 мм коаксиально распо-.o?KBHHB круглым металлическим стержнем, т,е, излучательным электродом, } }злучател. ный металлический электрод по6З

;. 0-:iB38Tcë рад} )а};тивн }м М}, Об}цая масса Ni! мо кет достиГЗ! }" несколько кГ В

- .ВВ}! л!.;ОСГИ < r РаСХОДа ОЧИЩаЕМОГО ГаЗа, Г}ор}}од полураспада NI составля т величи}-.? 1 .):;; ле;, -}то облегчает профилактику устоойс»:.3.,}}}иа i8Tp излучающего стержня

М;:.Кет бЫ:-ь В Г}реДЕЛЗХ 15 — 30 ММ., 6З,.

Важной оссбенност}: о N является его усто} изость к:,<" })p;,зии. 310Т элемент не

Окисг}яе с,, на )о .духе;,»IerKO расTBOp}leTC} тог}ь}!а в азо Г.}ол к}.;:;.лате.

Уде.-.ьнь и ве= " Я . 8, 9 и тем,;-гггтура плавленля 14,23 C. !Г:,еоечисленнье основнь}е физич:а<:8 и химические свойства Ni

6З

Дак)т воз;.,Ожность и пользОВать Nt В качеСТВВ 3.:схi РОДОВ ПРИ OBMCTV8 l33OB В 1ЯЖ8/}ЫХ фиэ-со КИМИ л".. СКИХ > CËOÁI!ßK. ,".. I8 .:;) })Ы

}18 . <л;"..с:-,:.я высоково,}ь|ного блока с регулио !Вм =I : :с.tlогске .лем ÎT 5 50 кЬ..!Gь!,oя

Влинся ".СЗД,"ХОГ}РОЗОД3 ЗВВИС }1 Oт ПРИЛО?<енно-о н пp",;кения, от расхода и свойств

ОЧM} с}ВМСГО ДИСПВ!)ОНОГО Г}ОТО КВ, ;:,oM двлженли дис:.ерсн;;ro;„»oK3 в

;:.,1„-.К-.РОДНОМ Г}РО Еж, «8 РЕЗУЛЬтатЕ огсутспвия элекгр} 8cKOro ветра степень урбунен.rH "С Л ПотОКа ОГ}рЕДЕЛяе:Ся уже Не

B.:)M:cTBàìM Koр0HHot разряда и электрическо с ветра, а Гидродинамическими и геоме:ри-}ескими параметрами потока.

}4}нэче говоря, сгепень туобулентности

0r )eq8;I:l8Tся числом Ре} нольдса. Так, для на}}}его случая число Рейно }ьдса составляет

Величинy Г;р }дка 40000, —:,e. степень турбуЛ8чтl- сcT! 13К010 }Отока порядка 3 jo, Это с,.цественно Hè?KB степени турбулентности з З.}Г ктрофил:тре с корониру}сщим}} заря,}t 0Bl., ми =пек гродами. .=-стественно, при таких уровнях турбуле}-.)нос1и спутные явг}ения при «саждении дис ", :р}:ных ча ..тиц }3 турбyлен ГнОГО ПОТОка не будут носить столь интенсивный характер как при cTепени турбулентности порядкэ }00% и выше.

Коэвфицие }т удержания д }я частиц диаме).ром 8-9 мкм сильно зависит от скорос-;. потока, т.е. степени турбулентности. Так

50% удержания частиц диаметром 8 — 9 мкм

1768303

Формула изобретения

1, Устройство для электроочистки газов, включающее полую камеру, внутри которой размещены зарядный коронирующий электрод и осадительный электрод, источник радиоактивного излучения, источ1 1

7a gp

Составитель А, Полищук

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И, Шулла

Редактор

Заказ 3605 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 наблюдается при степени турбулентности е1%, а при степени турбулентности е2,5% 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, ник постоянного высокого напряже;- ия, полосы которого соединены с электродами, подводящий и отводящий трубопроводы,отл и чаю щееся 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 излучения.

15 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, в качестве источника радиоактивного излучения используют источник ciил и Р-изл учен ия.

3. Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю20 ще е с я тем, что, с целью очистки агрессивных газов при высоких температурах, источ63 ником j3-èçëó÷åíèë является изотоп Ni.