BG111342A - Метод и устройства за плазмено електрохимично очистване на димни газове - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до метод за плазмено електрохимично очистване на димни газове от вредни примеси като в реакционната зона се генерира широко диапазонно акустично излъчване и импулсно газово въздействие. Устройствата за провеждането на метода са създадени при включването на следните принципни решения: акустичен генератор, който под електрично, пневматично и хидравлично въздействие генерира акустично излъчване; пневматичен пулсатор, генериращ дискретни последователни пулсационни импулси и пулсации с постоянно силово въздействие, съчетано с колебателно или въртеливо движение; реакционна камера, оформена между иглест и листов електрод, като в зависимост от физико-химичната характеристика на газовете, иглестият електрод е отрицателен, а листовият е положителен или обратното катод и листов анод.@

Description

МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЗА ПЛАЗМЕНО ЕЛЕКТРОХИМИЧНО ОЧИСТВАНЕ НА ДИМНИ ГАЗОВЕ

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до метод и устройство за плазмено електрохимично очистване на димни газове и устройство, което се използва и за окислително електрохимично очистване на газове при подходящо електрозахранване.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

В патент на САЩ, а именно US 6,565,633В1 е описан електронен метод за неутрализиране на вредните серни и азотни оскиди. при което в реакционната зона се въвежда амоняк, с който се трансформират тези газове в амониеви съединения в резултат на окислителното въздействие. Електроните се излъчват от електронна пушка и при попадането им в реакционната зона от разположени вътре в камерата електроди с различен по величина електрически потенциал се насочват в поток, обхождащ реакционната зона. Недостатък на метода е, че служи само за окислително неутрализиране на вредните газове с допълнително използване на амоняк, който е скъп и опасен, а електронната пушка е сложно за експлоатация устройство.

В патента BG 51440А от 24.08.90 е описан метод за електронно въздействие върху димните газове, като електроните се излъчват от коронен разряд. Технологията и устройството са разработени единствено за йонизиране на твърдите пепелни частици, намиращи се в димните газове и следователно използването им за целите на очистването на вредните газове е невъзможно, което е резултат от това, че молекулите на тези газове нито се възбуждат, нито се разединяват на йони или радикали в реакционната зона на устройството.

Предложен е метод и устройство за очистване на газовете от миризми/патент CN201969474 от 14.09.2011/като газовете преминават през отвори в мрежести аноди и катоди. Съществен недостатък е натрупването на твърди отлагания върху теловете на мрежите, което налага сложно очистване за поддържане на процеса и предотвратяване на авцрии.

Известна е технология за комплексно очистване на газове от основните вредни компоненти в един реактор (Евроазийски патент 005264 от 2004.12.30). Тази технология се базира на принципите на плазмената газова електрохимия, а именно на факта че при преминаването на газов поток през зона с устремени излизащи електрони от иглест катод и насочени към анод, електроните с достатъчна енергия възбуждат и разбиват молекулите на вредните газови компоненти и съдържащата се в димния газ водна пара на йони и радикали в резултат на което пепелните частици се наелектризирват негативно и подобно на електрофилтрите се улавят на анода, като на него се улавят и наелектризираните частици на елементите сяра и въглерод, които се възстановяват до неутрални елементи и се отделят на анода, по повърхността на който се стича водна прослойка, която извежда уловените елементи сяра и въглерод извън реактора. Азотът от азотните оксиди се отделя като молекулярен азот и напуска реактора с изходящите очистени газове. В зависимост от електрическата схема и източника на електрони, възможен е вариант с окислително очистване на димни газове, като новообразуваните оксиди реагират с добавени вещества, например амоняк, като се образува амониев нитрат и амониев сулфат, които се използват като торове. Окислителното очистване на газовете обаче не решава въпроса с улавяне на въглеродните оксиди, поради което надеждите за комплексно улавяне на газовите вредни компоненти се възлагат на възстановителното очистване.

Процесите за реализация, съгласно технологията на посочения патент се осъществяват в устройство, реакционната зона на което е образувана между вътрешната повърхност на обърнат с основата нагоре конус и външната повърхност на обърнат с основата нагоре друг конус, вместен на определена дистанция във вътрешността на първия конус. Вмъкнатият вътре конус представлява иглест електрод ( катод) с излизащи на повърхността му игли насочени към външния конус (анод) по вътрешната повърхност на който се стича водната прослойка. При подаване на катода на подходящо високо напрежение през реакционната зона минават електроните напуснали остриетата на иглите, при което се образува тъмен или тлеещ разряд. От съударенията на електроните и молекулите, последните се възбуждат и разпадат на йони и радикали. Следователно образува се плазма, като възстановените атоми на сярата и въглерода, попадайки във водната прослойка напускат реакционната зона.

В евроазиатски патент 200800310 А1 от 29.12.2007 е описан метод за очистване на димните газове от вредните им компоненти, което по същество не се отличава от описания метод в предшестващия патент. Разликата единствено е в устройството за реализация на метода, което в този патент е дадено с цилиндрична форма. Технологичните недостатъци сасъщите като в предшестващия патент Еи005264В1, а цилиндричната форма прави сложна промяната в обема на реакционната зона, което ограничава производителността по газов поток.

Като недостатъци на възстановителната технология и устройството за реализацията й може да се отбележи:

- Трудностите в направата на конусите и монтажа на многобройните игли върху повърхността на електрода.

- Необходимостта от подаване на въздух в участък на реакционната зона, където се намират иглите за очистването им от натрупани частици върху остриетата. Това разрежда димните газове и, следователно, намалява капацитета на устройството или намалява ефективността на очистването, ако се наложи увеличаване на скоростта на преминаващите през реакционната зона димни газове.

- Възможни са загуби на елементни сяра и въглерод, понеже възстановените елементи са с много малки размери, т.е. леки са и могат да бъдат частично увлечени с изходящия газов поток.

- Не е предложена алтернатива за комплексно газово очистване със сух електрод за да се избегнат сложните процеси за отделяне на твърдата фаза от напускащия реактора воден поток. Тези процеси са сгъстяване, филтриране и сушене.

Изобретението цели да намали вредите от посочените недостатъци или изцяло да ги елеминира.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

За постигане на набелязаната цел се използват интензифициращи процеса на газоочистването фактори, които облекчават очистването на излъчващите електрони игли от натрупани от тях продукти на реакциите, като се създават условия в реакционната зона за уедряване на частиците на ново получаваните вещества, с което се намалява изнасянето им от изходящите газове и се облекчава задържането им от анода. Създава се възможност за проектиране, направа, монтаж и поддръжка на комплексните газоочистващи устройства.

Това се дължи на:

-импулсно подаване на газовия поток в реакционната зона, за да се създадат пулсации в потока, които поради различията в налаганията по време на пулсациите генерират газови силови въздействия, които ..откъртват” налепите по електродните игли. Освен това може да бъде създадена слаба турбуленция в газовия поток, което подобрява ефективността на газоочистването. В най-простия случай импулсното въздействие може да се реализира с монтиране във входящия газопровод на импелерни пулсатори.

- привеждане на иглестия електрод в слабоинтензивно трептене/вибриране/, което самостоятелно или съвместно с импулсното газово въздействие, реализира очистването на електродните игли от налепи, с което се елеминира необходимостта от подаване на въздух в реакционната зона за постигане на това очистване. За целта към рамката на електрода се монтира подходящ електрически, пневматичен или хидравличен вибратор.

- генериране в реакционната зона на широкочестотно акустично излъчване за образуване на подвижни и стоящи акустични вълни. Широкочестотният диапазон предполага наличие на различни звукови честотни силови въздействия, така че различните по маса молекули , йони, радикали и елементни частици чрез подходяща честота се привеждат в резонансно състояние, което не само подпомага реакциите при съударенията, но натрупва образуваните елементни частици във възлите на стоящите вълни, което съдейства за уедряването им в агрегати и впоследствие за улавянето им на анода. В най-простия случай за тази цел на входа на реакционната зона се монтира акустичен генератор/свирка/ от пневматичен тип. като малка част от постъпващия в реактора димен газ се прекарва през свирката/ите за създаване на акустично поле.

- използване на плоски и огънати в една равнина електродни плоскости, което облекчава направата и поддържането на газоочистващото устройство в цялостно или модулно изпълнение.

УСТРОЙСТВО ЗА РЕАЛИЗАЦИЯ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Изобретението се пояснява със следващите примерни изпълнения, подходящи за осъществяване на мокро или пневматично електрохимично очистване на димните газове, където приложените фигури представляват:

фиг.1

Еднокамерен воден газоочистител фиг.2

Пулсатор в два варианта фиг.З

Реакционна зона в два варианта фиг.4

Модулен воден газоочистител фиг.5

Вариант на газоочистителя . съгласно фиг. 4 фиг.6

Двукамерен пневматичен газоочистител фиг.7

Многокамерен пневматичен газоочистител

Еднокамерният воден очистител представлява призма 1. в която се очиства димния газ и изпълнява функцията на реакционна зона. Към призмата са присъединени входящ накрайник 2 и изходящ накрайник 3 с изходящ отвор 10. Накрайниците са оформени като пресечени пирамиди. Едната страна на призмата 1 е оформена като иглест електрод 4, а другата противоположна страна представрява листов електрод 7. По листовия електрод се подава вода във вид на водна прослойка от тръба 6, разположена в горната част на електрода 7. Тръбата 6 е заземена, а водата изтича по диелектрична изолирана подложка през изход 11 във вид на водна суспензия.

Димният газ постъпва във входящия накрайник 2 по локатор 8, в която е разположен пулсатор 9, за цялостно - /фиг.2а или частично - /фиг. 2в/ прекъсване на газовия поток при големи дебити. При постъпване в реакционната камера 1 газовете се озвучават от акустичния генератор 5.

По този начин пулсацията представлява постоянна силова компонента.

Предвижда се вибратор 12 за създаване на слабоинтензивна вибрация, найдобре леко ударна. Вибрацията може да изпълнява и функцията на акустичен излъчвател.

За облекчаване направата, монтажа и поддръжката на големи газоочистители те могат да се правят не само като модули фиг. Зв, фиг. 4, фиг. 5. но и с последователно монтирани секции. - фиг. 7

Claims (4)

1. Метод за плазмено електрохимично очистване на димни газове, характеризиращ се с това, че в реакционната зона се генерира широкодиапазонно акустично излъчване и импулсно силово газово въздействие.

2. Устройство за реализиране на метода по претенция 1. характерезиращо се с това, че към призма /1/, са присъединени входящ накрайник /2/ с акустичен излъчвател /5/ и изходящ накрайник/3/, като към входящия накрайник е монтиран локатор /8/, в който е поместен пулсатор /9/, при което едната страна на реакционната камера представлява иглест електрод /4/, а противоположната й страна представлява листов електрод /7/. в горната част на който е закрепена тръба /6/.

3. Устройство, съгласно претенция 2. характеризиращо се с това, че иглестият катод^4/ е електрод, поместен между два листови електрода /7/, към които е закрепен вибратор /12/.

4. Устройство, съгласно претенция 2, характеризиращо се с това, че в електронната камера 1 са монтирани най-малко два листови електрода /7/, свързани неподвижно, между които са закрепени иглести електроди /4/, като на горната част на металната конструкция е закрепен вибратор /12/.