FI117852B - Menetelmä, laite ja singlettihappigeneraattori kaasujen puhdistamiseksi - Google Patents

Description

1 1 7852

Menetelmä, laite ja singlettihappigeneraattori kaasujen puhdistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite haitallisten kaasujen puhdistamiseksi. Menetelmän ja laitteen erityisenä käyttösovelluksena on jätteenkäsitte-5 lylaitoksen tai polttolaitoksen poistokaasujen puhdistaminen. Keksinnön koh-teenaonmyössinglettihappigeneraattori,jollavoidaantuottaasinglettihap-pea kaasuvirtaan siinä olevien haitallisten kaasumaisten aineiden hapettami-seksi. Singlettihappigeneraattorin erityisenä käyttösovelluksena on keksinnön mukainen menetelmä ja laite jätteenkäsittelylaitoksen tai polttolaitoksen kaa-10 sujen puhdistamiseksi.

Jätteenkäsittely-ja polttolaitoksissa syntyy poistokaasuja, joissa on sekä hiukkasia että kaasumaisia haitallisia aineita. Hiukkaset voivat olla esim. mikrobi-itiöitä tai muita hyvin pieniä orgaanisia tai epäorgaanisia partikkeleita.

15 Haitalliset kaasumaiset aineet voivat olla esim. ammoniakki, metaani tai rikkivety. Sekä hiukkasten että haitallisten kaasujen poistaminen puhdistettavasta kaasuseoksesta on erityisen ongelmallista. Erityisesti pienten hiukkasten (< 0,3 pm) poistaminen ilmasta on vaikeaa tavanomaisilla ilmanpuhdis-timilla. Suodattimet tukkeutuvat nopeasti erityisesti kosteaa ilmaa puhdistet-20 taessa ja ovat suuritöisiä puhdistaa ja vaihtaa. Kaasujen puhdistaminen on * * * * .···. tunnettua kaasupesureiden avulla, mutta esim. metaanin, rikkivedyn ja am- • ♦ · moniakin määrät ovat usein niin suuria, että tarvitaan tehokkaita ja kalliita • · :***: kaasupesureita, joilla ei kuitenkaan saavuteta riittävää puhdistusastetta.

··· • · • · · • ·· • · 25 Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä ja laite, joil- : la puhdistettavista kaasuista voidaan tehokkaasti poistaa sekä hiukkaset että \:’i haitalliset kaasut.

• · · • · • * • · · Tämä keksinnön tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, • · ·:**: 30 jonka tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1.

:**.·. Tämä tarkoitus saavutetaan myös keksinnön mukaisella laitteella, jonka tun- • · nusomaiset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 3.

2 117852

Keksinnön toisena tarkoituksena on saada aikaan singlettihappigeneraattori, joka soveltuu kaasumaisten aineiden hapettamiseen ja jonka erityisenä käyttösovellutuksena on keksinnön mukainen menetelmä ja laite jätteenkäsittely-tai polttolaitoksen kaasujen puhdistamiseksi. Singlettihappigeneraattorin tun-5 nusomaiset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 4.

Seuraavassa keksintöä havainnollistetaan suoritusesimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 10 Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista laitetta, jolla keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan; ja

Kuvio 2 esittää pitkittäisleikkauksena keksinnön mukaista singlettihappi-generaattoria.

15

Kuviossa 1 esim. jätteenkäsittelylaitoksen puhdistettavat kaasut tuodaan ensin hiukkaserottimelle 1, jossa kaasu virtaa spiraalimaisesti pyörien alhaalta ylöspäin. Virtauksen keskellä on suurjännite-elektrodi 5, jonka kärjistä lähte-vät ionisuihkut varaavat kaasuvirrassa olevia hiukkasia. Varatut hiukkaset 20 kerätään sähkökentän avulla jännitteellisille keruupinnoille 6, joilta hiukkaset • · huuhdotaan putkista 7 suihkutettavalla vedellä ja vesi poistetaan keruuastioi-hin ja/tai jatkokäsittelyprosesseihin, jotka eivät ole tämän keksinnön kohtee- ·»» 5 i na.

• · · * · V·: 25 Puhallin 4 siirtää kaasuvirran, josta hiukkaset on poistettu, kanavaa pitkin ·«· kaasunpuhdistajaan 3, 7, joka esitetyssä tapauksessa on yhdistetty kaasu- pesuri ja hiukkaserotin, jonka toiminta vastaa muutoin edellä selostettua hiukkaserottimen 1 toimintaa, mutta putkista 7 suihkutettavassa pesunes- • :*· teessä voidaan käyttää kussakin sovelluksessa poistettavien kaasujen pesuun ·** * :··: 30 tarvittavia liuotin-ja neutralointiaineita. Usein kuitenkin pelkkä vesisuihku voi olla riittävä hapetettujen kaasujen poistamiseksi poistokaasuvirrasta.

3 117852

Poistettavat haitalliset kaasut ja erityisesti haisevat kaasut saadaan helpommin pestyksi pois poistettavasta kaasuvirrasta, kun niitä keksinnön mukaisesti hapetetaan singlettihappigeneraattorilla 2. Keksinnössä on olennaista, että 5 hapetus suoritetaan vasta siinä vaiheessa, kun kaasu on puhdistettu olennaisesti hiukkasvapaaksi.

Kuviossa 1 kaavallisesti esitettyä singlettihappigeneraattoria 2 selostetaan tarkemmin viittaamalla kuvioon 2. Generaattoriin 2 kuuluu lasia oleva putki 10 13, jonka sisällä on sähköä johtava elektrodi 11, joka on esim. hapon kestä vää terästä oleva tanko. Putken 13 ulkopuolella on spiraalimainen elektrodi 12. Elektrodien 11,12 päiden välille on kytketty suurtaajuinen korkeajännitelähde 10. Sen jännite on tyypillisesti alueella 1-10 kV. Edullisesti jännite on säädettävissä singlettihapen tuoton säätämiseksi. Taajuus on tyypillisesti vä-15 Iillä 10 -100 kHz ja myös taajuus voi olla säädettävissä generaattorin toiminnan optimoimiseksi tai tehon säätämiseksi. Halkaisijaltaan olennaisesti suurempi vaippaputki 14 muodostaa virtauskanavan, jossa spiraalimainen elekt-rodi 12 sijaitsee. Puhaltimella 8 voidaan puhaltaa ilmaa vaippaputken 14 ♦ * * · .***. muodostaman virtauskanavan läpi. Tällöin spiraalimaisen elektrodin 12 ym- ·** 20 pärilleen synnyttämä koronailmiö hajottaa viilaavan kaasun happimolekyylejä • * singlettihapeksi 0'seuraavan kaavan mukaan: ··· O2 + E ^ O' + O' (jossa E on koronapurkaukseen liittyvän sähkökentän ener- O gia)· * · ·*.*·: 25 Singlettihappigeneraattorin 2 optimaalista toimintaa ja tehoa voidaan säätää t« myös puhaltimen 8 nopeutta säätämällä.

• · I

• ·· * «

Kuten kuviossa 1 on näytetty, on puhdistettavan kaasun virtauskanavassa : .·. sekoittaja 20 turbulentin virtauksen aikaansaamiseksi ja kaasuanalysaattorin •«i * ·:··: 30 21 näytteenottoanturit 16 ja 17 ennen ja jälkeen singlettihapen syöttökohtaa.

Ohjausyksikkö 15 ohjaa singlettihappigeneraattorin toimintaa (jännitettä ja/tai taajuutta ja/tai ilmavirtaa). Kaasuanalysaattorin 21 näytteenottokohdis- 4 117852 - ta 16,17 otetaan näytteet analyysitulosten vertailua varten. Esimerkiksi metaani muutetaan sing letti hapen avulla hiilidioksidiksi ja vedeksi (CH4 + 40' => CO2 + 2H20), jolloin analysoimalla metaanin määrä ennen ja jälkeen singlettihapen syöttökohtaa, voidaan singlettihapen tuottoa säätää 5 niin, että metaanin suhteellinen vähenemä pysyy tietyissä rajoissa. Sama koskee myös esim. rikkivedyn muuttamista kipsiksi ja vedeksi singlettihapen avulla: (H2S + 40' => H2S04; H2S04 + Ca (0H)2 => CaS04 + 2 H20).

Kuviossa 1 on yhdistetyn hiukkaserottimen ja kaasupesurin 3 ja hiukkaserot-10 timen 1 poistoputkissa näkölasi 18 ja roskaverkko 19, joka estää isompien roskien pääsemisen kaasunpesuliuokseen, sekä poistoluukku 22, josta isot roskat voidaan poistaa.

Ionisoivan hiukkaserottimen 1 toiminnassa on tärkeää, että elektrodien 5 ja 6 15 välillä vaikuttaa tasajännitekenttä, jossa ei ole vaihtovirtakomponenttia. Tällä aikaansaadaan se, että elektrodin 5 ionisuihkut eivät kehitä vielä tässä vaiheessa otsonia, kun kaasuvirtauksessa on paljon hiukkasia. Vasta seuraavasti. sa vaiheessa, kun hiukkaset on poistettu, tuotetaan kontrolloidusti singletti-♦ · * · .*·*. happea generaattorilla 2 vain se määrä, joka tarvitaan kaasumaisten yhdis-* * ♦ .**·*: 20 teiden hapetukseen ja siten hajujen poistoon. Tällöin poistokaasu ei sisällä • · :1: myöskään otsonia.

• * · • · • · * • · · • » ·«· « · • φ

Ml I · • · « • · • · f « * * · · • · • · ·

• M

• f

Ml • * * * *»· • · ···.· * V···· • * .

Claims (6)

1. Menetelmä kaasujen puhdistamiseksi, tunnettu siitä, että ensimmäisessä vaiheessa kaasusta poistetaan hiukkasia saattamalla kaasu virtaamaan hiuk- 5 kasia ionisoivan hiukkaserottimen (1) kautta ja toisessa vaiheessa kaasusta poistetaan haitallisia kaasumaisia aineita hapettamalla siten, että kaasuvir-taan syötetään singlettihappea singlettihappigeneraattorilla (2).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasu-10 virtaa analysoidaan kaasuanalysaattorilla (21), jonka näytteenottokohdat (16, 17. ovat ennen ja jälkeen singlettihapen syöttökohtaa, ja singlettihappi-generaattoria (2) ohjataan analyysituloksen perusteella.

3. Laite kaasujen puhdistamiseksi, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu 15 ionisoiva hiukkaserotin (1) puhdistettavan kaasun hiukkasten ionisoimiseksi ja keräämiseksi pois kaasuvirrasta sähkökentän avulla, ja kaasun virtaus-suunnassa hiukkaserottimen (1) jälkeen oleva singlettihappigeneraattori (2), joka on järjestetty syöttämään singlettihappea puhdistettavaan kaasuvirtaan, • •M .·*·. sekä kaasunpoistolaite (3, 7) haitallisten kaasumaisten aineiden poistamiseksi ··» "·'· 20 hapetetussa ja hajuttomassa muodossa. • « • Il • · • I • · * i\j

4. Singlettihappigeneraattori kaasumaisten aineiden hapettamiseksi, tunnet- tu siitä, että singlettihappigeneraattoriin (2) kuuluu sähköä johtamatonta ainetta oleva putki (13), putken (13) sisällä oleva sähköä johtava elektrodi * · 25 (11) ja putken ulkopuolella oleva spiraalimainen elektrodi (12), elektrodien m (11, 12) ensimmäisten päiden välillä oleva suurtaajuuskorkeajännitelähde (10), vaippaputki (14), joka muodostaa virtauskanavan, jossa spiraalimainen '·[,]'· elektrodi (12) sijaitsee, ja puhallin (8) ilman puhaltamiseksi virtauskanavan : läpi, jolloin spiraalimaisen elektrodin (12) ympärille syntyvä koronailmiö ha- :·*: 30 jottaa virtaavan kaasun happimolekyylejä singlettihapeksi. '6' 117852

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, jossa on patenttivaatimuksen 4 mukainen singlettihappigeneraattori.

5 117852

6. Patenttivaatimuksen 3 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitetta 5 käytetään jätteenkäsittelylaitoksen kaasujen puhdistamiseksi ja että laitteeseen kuuluu kaasuanalysaattorl (21), jolla analysoidaan puhdistettavan kaasun koostumusta ennen ja jälkeen singlettihapen syöttökohtaa. *·· · « »tl1 2 ···; « · . • · • · · ·· · • · t · • « * · · I 4 * · «1« * · • 1 · * ·1 « » ·»· : j • · · • · *·· • ·· • t • M * 1 • « Φ • a • · · • 1 · « 4 • · · I · • · * · · • · * 1 1 * · · ♦ · 1 · 2 · · · I 1 117852 : 7