RU1768303C - Устройство дл электроочистки газов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к очистке газов от взвешенных дисперсных частиц, а более конкретно к электрофильтрам. Целью изобретени   вл етс  повышение степени, очистки газов за счет унипол рной зар дки дисперсных частиц и повышение надежности работы устройства за счет снижени  веро гнотги электрического пробо . Зар дка и осаждение дисперсных частиц производитс  в области посто нного электрического пол  в зоне действи  радиоактивного элемента, создающего унипол рный объемный электрический зар д в мсжэлект- родном промежутке за счет применени  изотопов с а- и / -акт вностью. Зар дный электрод  вл етс  радиоактивным, при эгом полюс зар дного электрода совпадает со знаком зар да излучающих частиц. Дл  очистки агрессивных газов пои высоких температура в качестве источника/ -из- пучени  предлагаетс  использовать изотоп 63Ni. п ф-лы, 1 ил

Description

со

С

Изобретение относитс  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 за вленному устройству дл  электроочистки газов  вл етс  устройство в котором процесс зар дки дисперсных частиц , подлежащих осаждению происходит в поле коронного разр да

Дл  усилени  электризации дисперсных частиц устройство снабжено радиоактивным облучателем и ртутно-кварцевой лампой.

Недостатком такого рода устройства с системой коронирующих электродов  вл етс  низка  эффективность осаждени  дисперсных частиц микронного и субмикронного размера из-за высокого уровн  тур- булизации потока, обусловленного нестационарностью процесса коронирова- ни  и наличием электрического ветра возникающего поперек основного потока. Частые эгектрические пробои нарушают процесс осаждени  и исключают возможность использовани  этого типа электрофильтров дл  очистки агрессивных газов Наличие дополнительного электризатора в виде радиоактивного или ультрафиолетового облучени  затрудн ет процесс осаждени  т.к. в этом случае происходит биопол рна  зар дка дисперсной фазы.

vl О

00

;СО

О

OJ

Целью изобретени   вл етс  повышение степени очистки и повышение надежности работы устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  электроочистки газов, включающее зар дный (коронирующий) и осадительный злектроды ctдополнительно размещанным элекгрйзатором в виде радиоактивного облучател , источник посто нного высокого напр жени , полюса которого соединены с электродами, подвод щий и отвод щий трубопроводы, отличающийс  тем, что с целью повышени  степени очистки газов за счет уменьшени  турбулизации потока при одновременном повышении надежности его работы за счет снижени  веро тности пробо , дл  создани  унипол рной зар дки в межзлектрод- ном промежутке, устройство снабжено источником а- или Д-излучени , размещенным на поверхности зар дного электрода, причем полюс зар дного электрода совпадает со знаком излучаемых частиц.

Устройство дл  электроочистки газов отличающеес  тем, что с целью возможности очистки агрессивных газов при высоких температурах исючником/З-излучени   вл етс  изотоп 63Ni.

Анализ технической и патентной литературы показал,что в известных технических решени х не имеетс  совокупности признаков , изложенных в формуле предлагаемою изобретени . Это позвол ет считать, что пред юженное ,ехничес ое решение соответствует критерию существенные отличи .

На фиг 1 представлена принципиальна  схема устройства дл  электроочистки газов от дисперсных частиц.

Сущность предложенного технического решени  заключаетс  в следующем.

В устройствах очистки газов от дисперсных частиц обычно дп  зар дки дисперсных частиц используетс  коронный разр д. Коротко механизм зар дки можно охаракте- ризовать следующим образом Разр дный промежуток коронного разр да состоит из электродов с большой и малой кривизной Электрод с большой кривизной, например, острие, служит дл  получени  зар дов одного знака - электронов. При напр жени х 30-40 кВ на электродах с остри  стекают электроны с энергией пор дка эВ. Эти электроны, благодар  процессу прилипани  и нейтральным молекулам газа, образуют облако отрицательных ионов, которое под действием электрического пол  разгон етс  з поле коронного разр да и действует на нейтральные молекулы газа при этом образуетс  электрический ветер. Процесс коро- нировани  носит  рко выраженный нестационарный режим. Это приводит к сильным пульсаци м электрического ветра во времени и в пространстве, Движение дисперсного потока в газопроводах происходит при больших числах -10 , что приводит к  рко выраженной гидродинамической неустойчивости, т.е. к турбулентности.

Взаимодействие электрического ветра с основным дисперсным потоком приводит к сильным пульсаци м.

Показано, что в области осадительного электрода пульсации компонент скорости

газового потока может достигать 100% и более.

Дисперсные частицы, наход сь в облаке унипол рных ионов, зар жаютс  и под действием электрического пол  двигаютс  к

осадительному электроду. При этом процесс осаждени  в результате высокой степени турбулентности значительно ухудшаетс , особенно дл  частиц микронного размера. Следовательно, дл  того, чтобы увеличить эффективность осаждени  необходимо устранить турбулизирующее вли ние коронного разр да и электрического ветра

Дл  этого необходимо создать такой способ зар дки дисперсной фазы, при котором бы отсутствовали описанные выше отрицательные  влени .

Создание облака одноименных ионов в межзлектродном пространстве можно обеспечить следующим образом.

Известно, что имеютс  радиоактивные

изотопы, обладающие одним типом распада , например ее- или/3. При этом /3-частицы  вл ютс , как правило, отрицательно зар женными электронами:

а-частицы представл ют собой поток

положительно зар женных частиц -  дер гели . Обычно энерги  излучени  /3-чзстиц оставл ет пор дка 0,05-10 МэВ а а астиц единицы МэВ (1-8).

Нетрудно оценить глубину проникновени  зар женных частиц в газе при нормальных услови х при таких энерги х.

Например, изотоп Ni распадаетс  с излучением электронов с энергией 0,067 МэВ

Учитыва , что на образование пары противоположных ионов в воздухе идет 32,5 эВ, то нетрудно оценить число столкновений N /3-частицы до полного потери энергии

N

32,5

210 столкновений

Это означает, что двупол рна  ионизаци  будет проходить только вблизи от радиоактивного электрода. Действуг-ели-ю, при длине свободного пробега молекул газа при нормальных услови х ,б-10 D см, получим А 10 см 0,1 мм. При удельной активности образца мк кюри/г, 1 г изотопа N1 способствует образованию следующего количества пар разноименных ионов за 1 с:

М AKmN (пар иоьов),

где Л - активность образца, К - единица активности радиоактивнее изотопа, соответствующа  3,7 -101 а .4 гам распад, о 1 сек, (1хюри), пч - масса изотопа, N-числа столкновений , --частицы до полис потери энергии .

При наложении отрицательного потенциала излучаэмому электроду, а положительного к осздителы:ому, полоскательные ионы начнут двигатьс  к излучаемом/ электроду , а отрицательные к осадите/ ьному. Таким образом, все межэлектродное пространство будот заполнено ионгми одного знака. Могут оказатьс  полезными материалы дн  излучающих электродов изотопы с а-активностью Am с периодом полураспада 458 лет с энергией а -частиц 5,5 МэВ, а с/ -актмвностыо изотоп С с периодом полураспада 57оС лг- с знерл us и/5 .-; стиц 0,15 МэВ. а также их соединени  и некоторые друг ie.

Устройство дл  реализации сппсооа очистки газов от дисперсных Ястии (фиг, 1) включает воздухопровод 1 круглого сечени  с соосно расположенными энект одгми. Эпектрод 2 -  вл етс  излучаюи м и состоит из металлического стержн ,  вл ющемс  зар дным (коронирующим) электродом, покрытого источкиком радиоактивного п- или / -излучени  3, - ) электрод 4 - осадите/.ьный. Осадите.пьный электрод 4 снабжай устрой- с вом 5 сбора дисперсной фазы. Д. л подачи высокого напр жени  служит источник по- С -о нного напр жени  б. При этом отрицательный полюс источника подключен ; излучающему электроду фильтр, а положительный полюс источник) напр жени  подключен к ооадительному электроду Лильтра.

Способ реализуетс  следующим образом . Включаете--; высокое напр жение, после чего з воздухопровод подэе с  воздуха, подлежащий очистке. Дл  оптими- ScU-y/i i процессе очистки величина приложенного напр жени  можё мен тьс  Б пределах 5-СЗ KL. Поело включени  напр жени  и подачи очищаемого воздуха дисперсна  Ф&38 зар жаетс  и под действием

электрического пол  в электродном промежутке движетс  ч осадительному злектроду. По мере осаждени  дисперсной фазы на осадительном электроде с помощью устройства сбора дисперсных частиц, они выводитс  из межзлектродкого промежутка.

Пример конкретно, реализации. Воздухопровод представл ет собой металлическую труб/ диеметром 300 мм коаксиально

0 расположенным круглым металлическим стержнем, т.е. излучательным электродом. /13лучател«ный металлический электрод по- ко --1ьаетс  рад -оактиимым Mi. Обща  массе может достигать несколько кг в

5 зависимоеп/ or расхода очищаемого газа. Период полураспада Ni составл ет вели- чик/ 12й лет, что облегчает профилактику устройства. ,Циам8тр излучающего стержн  мо.кьт ы з пределах 15-30 мм.

0ьажной особенностью ° N:  вл етс  его

устое -изость к ,зии. Этот элемент не окисл в fел на -1О4.духе. и легко раствор етс  только в ззот.юй кислоте.

Удельный pec ix:Ni 8, У и тем. - рйтура

5 плавлени  14ЬЗ°С. Песечисленкые основные физичсок/е и химические гзрйства Ni дают возможность использовать Ni в качестве o.i ; гродов при очистке газов в т желых физике-хим л -т.ских услови х.

. рсцы f 1-; ожек1- клеммами дл 

пг -.к высоков . -.1ьтного блока с регулируемы1- . по1-рк.хе:-.ием от 5-50 кВ. Общо длина .сгдухопроасда зависи | от приложенного ньпрйжени . от расхода и свойств

5 очищаемсго дисперсного потека.

Мрм движении дисперснг-ro потока в

ыь.-х ъ-ктродчсм прс -- ежу : .е в результате

отсутстви  электрического ветра степень

ур5у внтн ос |И потока определ згс  уже но

0 свойствами коронного разр да и электрмче- ского ветра, а гидродинамическими и гео- м;-лрическими параметрами потока.

Инэче говор , степень туобулентности определ етс  числом Рекнольдса. Так, дл 

5 нашего случа  число Рейноиьдсэ составл ет величину пор дка 40000, т.е. степень турбу- печтьости такого штока пор дка 3%. Это существзнно ниже степени турбулентности з электрофильтре с коронирующими ззр 0 новыми глекгродами.

Естественно, при таких уровн х турбулентности спутные  влени  при осаждении дисперсных частиц 13 турбулентного потока не Будут носить столь интенсивный харэк5 тер кап при степени турбулентности пор д- кч 100% и выше.

Коэффициент удержани  ;п  частиц диаметром 8-9 мкм сильно зависит от скоро- . потока, т.е. степени турбулентности. Так 50% удержани  частиц диаметром 8-9 мкм

наблюдаетс  при степени турбулентности , а при степени турбулентности ,5% коэффициент удержани  уже составл ет величину пор дка 1-2%. С учетом электризации дисперсных частиц и наличи  электрического пол  в межэлектродном промежутке улучшит коэффициент удержани , но в целом тенденци  сохранитс .

Таким образом, предложенное устройство позвол ет увеличить эффективность очистки газов от дисперсных частиц, особенно микронного и субмикронного размера , избежать электрических пробоев, что дает возможность очищать агрессивные газы ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1. Устройство дл  электроочистки газов, включающее полую камеру, внутри которой размещены зар дный коронирующий электрод и осадительный электрод, источник радиоактивного излучени , источй

   Поток

   ник ПОСТОЯННОГО ВЫСОКОГО НЗПрЯЖС 1ИЯ,

   полосы которого соединены с электродами , подвод щий и отвод щий трубопроводы , отличающеес  тем, что, с целью

   5 повышени  степени очистки за счет унипол рной зар дки дисперсных частиц и повышени  надежности в работе устройства за счет снижени  веро тности пробо , источник радиоактивного излучени  размещен в

   10 виде покрыти  на всей поверхности зар дного коронирующего электрода, причем полюс зар дного электрода совпадает со знаком зар да источника радиоактивного излученир.

   152. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес   тем, что, в качестве источника радиоактивного излучени  используют источник и- или Д-излучени .

   3, Устройство по пп. 1 и2,отличаю- 20 ще е с   тем, что, с целью очистки агрессивных газов при высоких температурах, источником/3-излучени .ч  вл етс  изотоп 63Ni