BG66691B1 - Electrochemical flue gas purification method and device - Google Patents
Electrochemical flue gas purification method and device Download PDFInfo
- Publication number
- BG66691B1 BG66691B1 BG111342A BG11134212A BG66691B1 BG 66691 B1 BG66691 B1 BG 66691B1 BG 111342 A BG111342 A BG 111342A BG 11134212 A BG11134212 A BG 11134212A BG 66691 B1 BG66691 B1 BG 66691B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- electrode
- anode
- flue gases
- cathode
- reaction zone
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/816—Sonic or ultrasonic vibration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Област на техникатаField of technology
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.The invention relates to a method and a device for plasma electrochemical purification of flue gases and a device which is also used for oxidative electrochemical purification of gases with a suitable power supply.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
В патент на САЩ, а именно US 6,565,633 B1 е описан електронен метод за неутрализиране на вредните серни и азотни оксиди, 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.U.S. Pat. No. 6,565,633 B1 describes an electronic method for neutralizing harmful sulfur and nitrogen oxides, in which ammonia is introduced into the reaction zone to transform these gases into ammonium compounds as a result of the oxidative action. The electrons are emitted by an electron gun and when they enter the reaction zone, electrodes with different electrical potentials located inside the chamber are directed into a stream bypassing the reaction zone. The disadvantage of this method is that it serves only for oxidative neutralization of harmful gases with the additional use of ammonia, which is expensive and dangerous, and the electronic rifle is a complex device to operate.
В патента BG 51440 А 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.Patent BG 51440 A of 24.08.90 describes a method for electronic action on flue gases, the electrons being emitted by a corona discharge. The technology and the device are designed solely to ionize the solid ash particles present in the flue gases and therefore their use for the purpose of cleaning the harmful gases is impossible, as a result of which the molecules of these gases are neither excited nor separated. of ions or radicals in the reaction zone of the device.
Предложен е метод и устройство за очистване на газовете от миризми /патент CN 201969474 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 аварии.A method and device for cleaning gases from odors / patent CN 201969474 from 14.09.2011 / as the gases pass through holes in mesh anodes and cathodes. A significant disadvantage is the accumulation of solid deposits on the wires of the networks, which requires complex cleaning to maintain the process and prevent accidents.
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 наелектризират 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.A technology for complex purification of gases from the main harmful components in a reactor is known (Eurasian patent 005264 from 2004.12.30). This technology is based on the principles of plasma gas electrochemistry, namely the fact that when passing a gas stream through a zone with directed electrons coming out of the needle cathode and directed to the anode, the electrons with sufficient energy excite and break the molecules of harmful gas components and containing in the flue gas water vapor of ions and radicals, as a result of which the ash particles are negatively charged and, like electrostatic precipitators, are captured at the anode, and the charged particles of sulfur and carbon are captured, which are reduced to neutral elements and are separated at the anode, on the surface of which flows an aqueous layer, which brings the trapped elements sulfur and carbon out of the reactor. Nitrogen is released from the nitrogen oxides as molecular nitrogen and leaves the reactor with the purified exhaust gases. Depending on the circuit and the source of the electrons, an option with oxidative flue gas cleaning is possible, with the newly formed oxides reacting with added substances, such as ammonia, to form ammonium nitrate and ammonium sulphate, which are used as fertilizers. However, oxidative purification of gases does not solve the problem of carbon monoxide capture, so the hopes for complex capture of gaseous harmful components are placed on the reduction purification.
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 образуваThe realization processes according to the technology of said patent are carried out in a device, the reaction zone of which is formed between the inner surface of an upside-down cone and the outer surface of an upside-down cone placed at a certain distance inside the first cone. The cone inserted inside is a needle electrode (cathode) with needles protruding on its surface, directed to the outer cone (anode), on the inner surface of which the water layer flows. When a sufficiently high voltage is applied to the cathode, electrons that have left the needle blades pass through the reaction zone, forming
Описания на издадени патенти за изобретения № 07.2/31.07.2018 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.Descriptions of issued patents for inventions № 07.2 / 31.07.2018 dark or smoldering discharge. From the collisions of electrons and molecules, the latter are excited and decompose into ions and radicals. Therefore, plasma is formed, as the reduced sulfur and carbon atoms, leaving the aqueous layer, leave the reaction zone.
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 са същите като в предшестващия патент Еи 005264 Bl, а цилиндричната форма прави сложна промяната в обема на реакционната зона, което ограничава производителността по газов поток.Eurasian patent 200800310 A1 of 29.12.2007 describes a method for cleaning flue gases from their harmful components, which does not differ in essence from the method described in the previous patent. The only difference is in the device for implementing the method, which in this patent is given in a cylindrical shape. The technological disadvantages are the same as in the previous patent Ei 005264 B1, and the cylindrical shape makes it difficult to change the volume of the reaction zone, which limits the productivity of the gas flow.
Като недостатъци на възстановителната технология и устройството за реализацията й може да се отбележи:Disadvantages of the restoration technology and the device for its implementation can be noted:
- Трудностите в направата на конусите и монтажа на многобройните игли върху повърхността на електрода.- Difficulties in making the cones and mounting the numerous needles on the surface of the electrode.
- 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.- The need to supply air to the area of the reaction zone where the needles are located to clean them of accumulated particles on the blades. This dilutes the flue gases and, therefore, reduces the capacity of the device or reduces the cleaning efficiency if it is necessary to increase the speed of the flue gases passing through the reaction zone.
- 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.- Loss of elemental sulfur and carbon is possible because the recovered elements are very small, ie. they are light and can be partially entrained by the outgoing gas flow.
- 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.- No alternative to complex gas cleaning with a dry electrode has been proposed in order to avoid the complicated processes for separation of the solid phase from the leaving water stream. These processes are thickening, filtration and drying.
Изобретението цели да намали вредите от посочените недостатъци или изцяло да ги елиминира.The invention aims to reduce the damage from these disadvantages or eliminate them altogether.
Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention
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.To achieve the set goal, intensifying factors of the gas purification process are used, which facilitate the purification of the emitting electron needles from accumulated reaction products, creating conditions in the reaction zone for consolidation of the particles of newly obtained substances, which reduces their export. from the exhaust gases and facilitates their retention by the anode. There is an opportunity for design, construction, installation and maintenance of complex gas cleaning devices.
Това се дължи на:This is due to:
- 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.- Impulse supply of the gas flow in the reaction zone in order to create pulsations in the flow, which due to the differences in the impositions during the pulsations generate gas force effects, which "break off" the deposits on the electrode needles. In addition, a slight turbulence can be created in the gas flow, which improves the efficiency of gas cleaning. In the simplest case, the impulse action can be realized by installing impeller pulsators in the inlet gas pipeline.
- Привеждане на иглестия електрод в слабо интензивно трептене /вибриране/, което самостоятелно или съвместно с импулсното газово въздействие, реализира очистването на електродните игли от налепи, с което се елиминира 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.- Bringing the needle electrode in low-intensity vibration, which alone or together with the pulsed gas action, realizes the cleaning of the electrode needles from deposits, which eliminates the need to supply air to the reaction zone to achieve this cleaning. For this purpose, a suitable electric, pneumatic or hydraulic vibrator is mounted to the electrode frame.
- 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 найпростия 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- Generation of wide frequency acoustic radiation in the reaction zone for formation of moving and standing acoustic waves. The wide frequency range assumes the presence of different sound frequency force effects, so that different in mass molecules, ions, radicals and elemental particles by appropriate frequency are brought into resonant state, which not only supports collision reactions, but accumulates the formed elemental particles in the nodes of standing waves, which helps to consolidate them into aggregates and subsequently to capture them at the anode. In the simplest case, for this purpose, an acoustic generator / whistle / of pneumatic type is installed at the inlet of the reaction zone, as a small part of the flue gas entering the reactor is passed through the whistle (s).
Описания на издадени патенти за изобретения № 07.2/31.07.2018 за създаване на акустично поле.Descriptions of issued patents for inventions № 07.2 / 31.07.2018 for creating an acoustic field.
- Използване на плоски и огънати в една равнина електродни плоскости, което облекчава направата и поддържането на газоочистващото устройство в цялостно или модулно изпълнение.- Use of flat and curved in one plane electrode plates, which facilitates the construction and maintenance of the gas cleaning device in a complete or modular design.
Устройство за реализация на изобретениетоDevice for carrying out the invention
Изобретението се пояснява със следващите примерни изпълнения, подходящи за осъществяване на мокро или пневматично електрохимично очистване на димните газове, където приложените фигури представляват:The invention is illustrated by the following exemplary embodiments suitable for performing wet or pneumatic electrochemical flue gas cleaning, wherein the accompanying figures represent:
фигура 1 - еднокамерен воден газоочистител;Figure 1 - single-chamber water purifier;
фигура 2 - пулсатор в два варианта;figure 2 - pulsator in two versions;
фигура 3 - реакционна зона в два варианта;figure 3 - reaction zone in two variants;
фигура 4 - модулен воден газоочистител;Figure 4 - modular water purifier;
фигура 5 - вариант на газоочистителя съгласно фиг. 4;figure 5 - variant of the gas cleaner according to fig. 4;
фигура 6 - двукамерен пневматичен газоочистител;Figure 6 - two-chamber pneumatic gas cleaner;
фигура 7 - многокамерен пневматичен газоочистител.Figure 7 - multi-chamber pneumatic gas cleaner.
Едно камерният 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 представлява 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.The one-chamber water purifier is a prism 1 in which the flue gas is purified and performs the function of a reaction zone. Attached to the prism are an inlet tip 2 and an outlet tip 3 with an outlet 10. The tips are shaped like truncated pyramids. One side of the prism 1 is shaped like a needle electrode 4, and the other opposite side is a sheet electrode 7. Water is supplied to the sheet electrode in the form of an aqueous layer from a tube 6 located in the upper part of the electrode 7. The tube 6 is grounded, and the water flows through a dielectric insulated pad through outlet 11 in the form of an aqueous suspension.
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 газовете се озвучават от акустичния генератор 5.The flue gas enters the inlet nozzle 2 through locator 8, in which pulsator 9 is located, for complete - / fig. 2a / or partially - / fig. 2c / interruption of the gas flow at high flow rates. Upon entering the reaction chamber, the gases are sounded by the acoustic generator 5.
По този начин пулсацията представлява постоянна силова компонента.Thus, the pulsation is a constant force component.
Предвижда се вибратор 12 за създаване на слабоинтензивна вибрация, най-добре леко ударна. Вибрацията може да изпълнява и функцията на акустичен излъчвател.A vibrator 12 is provided to generate a low-intensity vibration, preferably a light shock. Vibration can also perform the function of an acoustic emitter.
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.To facilitate the construction, installation and maintenance of large gas cleaners, they can be made not only as modules fig. FIG. 4, FIG. 5, but also with sequentially mounted sections - fig. 7.
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG111342A BG66691B1 (en) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | Electrochemical flue gas purification method and device |
PCT/BG2013/000050 WO2014071469A2 (en) | 2012-11-12 | 2013-10-31 | Method and device for plasma-electrochemical purification of flue gases |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG111342A BG66691B1 (en) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | Electrochemical flue gas purification method and device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG111342A BG111342A (en) | 2014-05-30 |
BG66691B1 true BG66691B1 (en) | 2018-06-29 |
Family
ID=50390965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG111342A BG66691B1 (en) | 2012-11-12 | 2012-11-12 | Electrochemical flue gas purification method and device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG66691B1 (en) |
WO (1) | WO2014071469A2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ306214B6 (en) * | 2015-07-01 | 2016-10-05 | České Vysoké Učení Technické V Praze, Fakulta Elektrotechnická | Stabilized and homogenized source of non-thermal plasma |
CN108283870B (en) * | 2018-01-05 | 2020-10-16 | 安徽理工大学 | Plasma waste gas comprehensive treatment device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5733360A (en) * | 1996-04-05 | 1998-03-31 | Environmental Elements Corp. | Corona discharge reactor and method of chemically activating constituents thereby |
US7160521B2 (en) * | 2001-07-11 | 2007-01-09 | Applied Materials, Inc. | Treatment of effluent from a substrate processing chamber |
CN201969474U (en) * | 2011-03-03 | 2011-09-14 | 深圳市汇清科技有限公司 | Plasma waste gas purification apparatus |
-
2012
- 2012-11-12 BG BG111342A patent/BG66691B1/en unknown
-
2013
- 2013-10-31 WO PCT/BG2013/000050 patent/WO2014071469A2/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014071469A3 (en) | 2014-07-17 |
WO2014071469A2 (en) | 2014-05-15 |
BG111342A (en) | 2014-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20060261265A1 (en) | Dual flow wet electrostatic precipitator | |
CN201469732U (en) | Inconsumable air defecator | |
RU2006134484A (en) | CYCLON DUST SEPARATOR WITH CORONING ELECTRODES | |
AU2011355199B2 (en) | Device and method for purifying air from non-desired components and for eliminating such components | |
FI20165186A (en) | Air cleaner and method for purifying room air | |
CN104801159B (en) | A kind of plasma flue gas desulfurization denitration dust-removing demercuration integrated apparatus | |
CN105709597B (en) | A kind of the flue gas ash removal mercury removal device and its processing method of plasma reactor joint membrane bag filter | |
CN104492231B (en) | Combined plasma equipment | |
BG66691B1 (en) | Electrochemical flue gas purification method and device | |
CN110124404B (en) | Negative ion bag type smoke dust purifier without ash cleaning | |
RU104866U1 (en) | PHOTOCATALYTIC AIR CLEANING DEVICE | |
JP2008006371A (en) | Dust collector | |
CN106196556A (en) | A kind of multifunctional air purifying module and its implementation | |
CN209378775U (en) | A kind of off-gas cleaning equipment | |
JP2011104558A (en) | Chemical processing apparatus for negative spread corona discharge plasma | |
JP2013123692A (en) | Dust collector and method for collecting dust | |
KR101295506B1 (en) | Air clearing apparatus using photocatalyst and negative ion | |
CN201783268U (en) | Integrated welding fume purifier | |
CN210333020U (en) | Wet electrostatic dust collector | |
CN107282301A (en) | Multiple-effect air-borne dust absorber | |
CN209934332U (en) | VOCs synthesizes treatment system with desulfurization dust removal function | |
KR101846281B1 (en) | Deodorant and dust collector | |
CN208679458U (en) | A kind of combination wet electrical dust precipitator | |
RU91006U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING AIR FROM DISPERSED AND HIGH-MOLECULAR IMPURITIES | |
CN113939368A (en) | System for purifying particles present in flue gases and exhaust gases during combustion |