Устройство для очистки газа

 

Изобретение относится к устройствам для очистки санитарных и вентиляционных воздушных выбросов, дымовых газов, газовоздушных смесей от тонкодисперсной твердой и жидкой среды и вредных гомогенных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, лакокрасочной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки. Техническим результатом является увеличение степени очистки газа или воздуха от молекул примесей и уменьшение энергозатрат за счет резонансных колебаний молекул примесей и вынужденных колебаний волновода. Устройство для очистки газа состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого осесимметрично установлен коронирующий электрод, и патрубков для подачи и отвода жидкости и газа. Коронирующий электрод выполнен в виде перфорированной трубки. В верхней части цилиндрического корпуса дополнительно установлен волновод, обеспечивающий резонансные колебания с молекулами примесей в очищенном газе и их селективную ионизацию. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки санитарных и вентиляционных воздушных выбросов, дымовых газов, паровоздушных смесей от тонкодисперсной твердой и жидкой фазы и вредных гомогенных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, лакокрасочной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки.

Известна конструкция двухступенчатого электрофильтра с водяной пленкой, состоящего из корпуса с установленными внутри осадительными и коронирующими электродами, системами притока воды и дренажа, распределительной пластинки, шинами высокого напряжения с токоприемным электродом и изоляторами (Дж. Перри/ Справочник инженера-химика. Том 2. - Л.: Химия, 1969, с. 319-321).

К причинам, препятствующим достижению заданного результата, относятся слабый эффект дезодорации и массообмена при поглощении молекул вредных примесей из-за малой скорости массопередачи от газовой фазы к жидкой через границу раздела фаз, когда пленка жидкости стекает по внутренней стенке осадительных электродов, и высокие затраты энергии из-за ионизации не только молекул вредных гомогенных примесей, но и молекул воздуха.

Известна конструкция электрического фильтра, содержащего корпус с осадительным электродом и крышку с коронирующим электродом, снабженную направляющим патрубком с размещенными на наружной поверхности в спиральных пазах электродами бегущего поля (Авт.св. СССР N 886944, B 01 D 35/06, 1981).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень улавливания молекул вредных примесей и высокие энергозатраты из-за ионизации молекул воздуха, тормозящих основной процесс массопереноса молекул вредных примесей.

Известно техническое решение, представляющее собой самоочищающийся инерционный электростатический осадитель, состоящий из цилиндрического корпуса, внутри которого осесимметрично установлен коронирующий электрод в форме провода, патрубков для подачи и отвода жидкости, впускной секции с патрубком для потока загрязненного газа и патрубка для подачи очищенного газа. Поток жидкости подается на стенки трубы. Поток загрязненного газа во впускной секции закручивается и поэтому движется по трубе между электродом и стекающей по стенке трубы пленкой жидкости по спиральной траектории.

Центробежная сила обеспечивает миграцию частиц из газа в пленку жидкости, которая вымывает их из трубы, а электростатическое поле, образующееся возле коронирующего электрода при подаче на него высокого напряжения, обеспечивает генерацию электронов и ионов, загрязняющих частицы и молекулы и увеличивающих скорость их движения из газа в пленку жидкости (Патент США N 4388089, B 03 C 3/16, 1984).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень очистки газа от вредных молекулярных примесей и высокие энергозатраты, связанные с ионизацией всех молекул, а не только молекул вредных примесей (CO, CO₂, H₂S, SO₂, HCl, NO, NO₂ и др.).

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является устройство для очистки газа, содержащее цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода жидкости и газа и установленный осесимметрично внутри корпуса коронирующий электрод, выполненный в виде перфорированной трубки (Авт. св. СССР N 1664407, B 03 C 3/16, 1991).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень очистки газа от вредных молекулярных примесей и высокие энергозатраты, связанные с образованием электрически заряженных капель жидкости. Непосредственной селективной ионизации вредных молекулярных примесей в газе не происходит.

Задачей предлагаемого технического решения является селективная ионизация молекул примесей за счет генерации в очищаемом газе вблизи коронирующего электрода частот, резонансных с частотой колебаний молекул примесей.

Техническим результатом является увеличение степени очистки газа или воздуха от молекул примесей и уменьшение энергозатрат за счет резонансных колебаний молекул примесей и вынужденных колебаний волновода.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа, состоящем из цилиндрического корпуса с патрубками для подачи и отвода жидкости и газа и установленного осесимметрично внутри корпуса коронирующего электрода, выполненного в виде перфорированной трубки, в верхней части корпуса осесимметрично установлен волновод, обеспечивающий резонансные колебания с молекулами примесей и их селективную ионизацию в очищаемом газе.

Выполнение коронирующего электрода в виде перфорированной трубки позволяет равномерно подавать очищаемый газ в зону образования короны, а осесимметричная установка в верхней части корпуса волновода, обеспечивающего резонансные колебания с молекулами примесей в очищаемом газе, позволяет селективно ионизировать в зоне образования короны только эти молекулы примесей, которые под действием электрополя двигаются к стенке корпуса и абсорбируются жидкостью, стекающей по стенке. Использование резонансной частоты, передаваемой от волновода к молекулам примесей, увеличивает степень ионизации молекул вредных примесей, уменьшает общие затраты энергии и повышает степень очистки газа. Кроме того, абсорбция ионов вредных примесей идет быстрее и лучше, чем молекул. Поэтому затраты абсорбирующей жидкости уменьшаются, что также снижает себестоимость очистки газа.

Общий вид предлагаемого устройства для очистки газа показан на чертеже.

Устройство для очистки газа состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубком 2 для подачи очищаемого газа, выполненным из диэлектрического материала, и патрубка 3 для отвода очищенного газа, патрубка 4 с распределительным устройством 5 для подачи жидкости и ее равномерного распределения по стенкам цилиндрического корпуса 1, патрубка 6 для отвода жидкости. Осесимметрично с цилиндрическим корпусом 1 установлен коронирующий электрод 7, выполненный в виде трубки с пористой или равномерно перфорированной боковой поверхностью. Коронирующий электрод 7 в нижней части герметично соединен с патрубком 2. Кроме того, коронирующий электрод 7 соединен проводом 8 с полюсом источника высокого напряжения 9. Для предотвращения короткого замыкания провод 8 отделен от корпуса 1 изолятором 10, а сам цилиндрический корпус 1 соединен тоководом 11 с другим полюсом источника высокого напряжения или заземлен. В верхней части осесимметричного с цилиндрическим корпусом 1 и коронирующим электродом 7 установлен волновод 12 высокочастотного генератора 13.

Устройство для очистки газа работает следующим образом.

По патрубку 4 через распределительное устройство 5 подают жидкость, которая в виде пленки стекает по стенке корпуса 1. Включают генератор высокой частоты 13 и устанавливают частоту, резонансную с частотой колебания молекул примесей в очищаемом газе. Зона генерации этой частоты волноводом 12 распространяется вдоль коронирующего электрода 7. По патрубку 2 подают очищаемый газ, который выходит через поры или отверстия электрода 7, и включают источник высокого напряжения, которое от полюса 9 через провод 10 передается на коронирующий электрод 7. Вблизи пористой или равномерно перфорированной боковой стенки электрода 7 под действием высокого напряжения образуется коронирующий разряд, сопровождающийся ионизацией молекул, преимущественно молекул примесей, так как их частота колебаний совпадает с частотой, генерируемой высокочастотным генератором 13 и передаваемой волноводом 12 в зону образования короны вблизи коронирующего электрода 7.

Ионизированные молекулы примесей под действием силы электрического поля движутся поперек основного потока газа к боковым стенкам корпуса 1 и абсорбируются пленкой стекающей жидкости. Очищенный поток газа выходит из корпуса 1 по патрубку 3, а жидкость вытекает через патрубок 6.

Предлагаемое устройство для очистки газа позволяет увеличить степень его очистки за счет селективной ионизации молекул примесей и интенсификации массопереноса от газа к абсорбирующей жидкости и уменьшить энергозатраты, связанные с необходимостью прокачивания через аппарат больших объемов жидкости. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства для очистки газов или воздуха с малыми концентрациями вредных примесей или обладающих дурнопахнущими свойствами. В отличие от обычных электрофильтров оно обладает комбинированной способностью улавливания как частиц или капель тонкодисперсной фазы, так и избирательной способностью преимущественной очистки на молекулярном уровне.

Формула изобретения

Устройство для очистки газа, содержащее цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода жидкости и газа и установленный осесимметрично внутри корпуса коронирующий электрод, выполненный в виде перфорированной трубки, отличающееся тем, что в верхней части корпуса установлен волновод, обеспечивающий резонансные колебания с молекулами примесей и их селективную ионизацию в очищаемом газе.

РИСУНКИ

Рисунок 1