RU2046022C1

RU2046022C1 - Apparatus for cleaning gases

Info

Publication number: RU2046022C1
Application number: RU93015503A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Денисов; С.А. Васьков; Е.Б. Звекова; Л.Е. Шафран; Г.Д. Кулешов; Ю.И. Исаенков; Л.А. Казанбаев; Р.С. Гузаиров; В.М. Рубинчик; А.А. Смирнов; В.В. Косинов; А.П. Виниченко; В.Н. Варфоломеев; В.Е. Зиберов
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов "Гинцветмет"; Акционерное общество "Челябинский электролитный завод"; Уральский специализированный трест "Уралцветметгазоочистка"
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: gas cleaning in metallurgical, chemical and other industry branches. SUBSTANCE: apparatus has a body, branch pipes for feeding and draining gases, sections of cooled settling electrodes and corona discharge electrodes, whose section number is equal at least to one. The corona discharge electrodes have corona discharge members in the form of ribs, connected in pairs. First corona discharge member has on its ribs dents, whose number is equal to 1000-10000 for one square meter of its surface. Second corona discharge member being flat; ratio of length values of the first and the second corona discharge members is equal to 0.2-5.0. The sections of the corona discharge electrodes are spaced one from another by a distance, being no less, than an inner diameter of the settling electrode. A device for draining liquid product is arranged between the sections of the settling electrodes. EFFECT: enhanced quality of gas cleaning. 5 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике очистки газов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности для очистки газов от серосодержащих компонентов в электрическом поле. The invention relates to techniques for gas purification and can be used in metallurgical, chemical and other industries for gas purification from sulfur-containing components in an electric field.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущности является устройство для очистки газов, состоящее из корпуса с патрубками для подвода и отвода газов, охлаждаемых осадительных электродов, установленных вертикально в выполненных в виде полых цилиндрических и усеченных конических секций и коронирующих электродов. Последние расположены коаксиально осадительным электродам и выполнены в виде размещенных друг над другом, жестко связанных между собой одинаковых секций с элементами коронирования, например дисками или ребрами. В корпусе устройства установлена штанга подвеса для подачи высокого напряжения, на которой крепятся коронирующие электроды с помощью верхней и нижней рам. Устройство снабжено распределительной решеткой, расположенной под нижней рамой. The closest to the proposed technical essence is a device for cleaning gases, consisting of a housing with nozzles for supplying and removing gases, cooled precipitation electrodes mounted vertically in the form of hollow cylindrical and truncated conical sections and corona electrodes. The latter are located coaxially with the precipitation electrodes and are made in the form of identical sections placed one above the other, rigidly interconnected with corona elements, for example, disks or ribs. A suspension rod for supplying a high voltage is installed in the device body, on which the corona electrodes are mounted using the upper and lower frames. The device is equipped with a distribution grid located under the lower frame.

Недостатки известного устройство высокие энергозатраты, недостаточно высокая степень комплексной очистки газов из-за вторичного брызгоуноса отсутствия условий для полного вывода образующегося аэрозоля серной кислоты. The disadvantages of the known device are high energy consumption, insufficiently high degree of complex gas purification due to the secondary spraying of the lack of conditions for the complete removal of the resulting aerosol of sulfuric acid.

Изобретение направлено на решение задачи комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов. The invention is aimed at solving the problem of complex purification of gases from sulfur-containing components.

Цель изобретения снижение энергозатрат и повышение степени комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов. The purpose of the invention is the reduction of energy consumption and increasing the degree of complex purification of gases from sulfur-containing components.

Цель достигается тем, что в устройстве для очистки газов содержащем патрубки подвода и отвода газов, вертикально установленные секции охлаждаемых осадительных электродов и расположенных коаксиально им размещенных друг над другом коронирующих электродов с элементами коронирования и узлов крепления электродов на штанге подвеса для подачи высокого напряжения, элементы коронирования в каждой секции коронирующих электродов соединены попарно. Первый по ходу газов элемент коронирования выполнен зубчатым с числом зубьев 1000 10000 на 1 м² его поверхности, второй гладким. Соотношение длин первого и второго элементов коронирования составляет 0,2-5,0. Секции коронирующих электродов расположены друг от друга на расстоянии не менее внутреннего диаметра осадительного электрода. Число секций коронирующих электродов не менее одной. Длина каждой секции осадительных электродов равна длине секции коронирующих электродов и величине расстояния между секциями коронирующих электродов. Между каждыми соседними секциями осадительных электродов установлено устройство для отвода жидкого продукта.The goal is achieved in that in a device for gas purification containing gas supply and exhaust pipes, vertically mounted sections of cooled precipitation electrodes and corona electrodes arranged coaxially with each other with corona elements and electrode attachment points on the suspension rod for supplying high voltage, corona elements in each section of the corona electrodes are connected in pairs. The first coronation element along the gas is gear-type with a number of teeth 1000 10000 per 1 m ^{2 of} its surface, the second smooth. The ratio of the lengths of the first and second elements of the coronation is 0.2-5.0. Sections of the corona electrodes are located from each other at a distance of not less than the inner diameter of the precipitation electrode. The number of sections of the corona electrodes is not less than one. The length of each section of the collecting electrodes is equal to the length of the section of the corona electrodes and the distance between the sections of the corona electrodes. Between each adjacent sections of the precipitation electrodes is installed a device for draining the liquid product.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 секции осадительного и коронирующего электродов; на фиг.3 секция коронирующего электрода с элементами коронирования, продольное сечение; на фиг.4 сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.6 узел I на фиг.2. Figure 1 shows the device, a General view; figure 2 section of the precipitating and corona electrodes; figure 3 section of the corona electrode with corona elements, a longitudinal section; figure 4 section aa in figure 3; figure 5 section BB in figure 3; in Fig.6 node I in Fig.2.

Устройство для очистки газов состоит из вертикального корпуса 1, снабженного крышкой 2, бункером 3, патрубками 4 подвода и 5 отвода газов. В корпусе 1 расположен коллектор 6, на котором закреплены форсунки 7 для подачи орошающей жидкости, патрубок 8 для слива уловленной жидкости и люки 9 для доступа к опорным изоляторам 10, на которых с помощью верхней 11 и нижней 12 рам крепятся коронирующие электроды 13 в виде размещенных друг над другом жестко связанных между собой секций 14 с элементами коронирования 15 и 16, соединенных попарно в каждой секции. Оба элемента выполнены в виде ребер. Первый по ходу газов элемент коронирования 15 выполнен с нанесением на ребрах зубцов, а второй 16 гладким. В корпусе 1 установлены осадительные электроды 17, состоящие из отдельных секций 18. A device for cleaning gases consists of a vertical housing 1, equipped with a cover 2, a hopper 3, nozzles 4 supply and 5 exhaust gases. A collector 6 is located in the housing 1, on which nozzles 7 for irrigating fluid supply are fixed, a nozzle 8 for draining the trapped fluid, and hatches 9 for access to the supporting insulators 10, on which the corona electrodes 13 are mounted using the upper 11 and lower 12 frames one above another, rigidly interconnected sections 14 with corona elements 15 and 16, connected in pairs in each section. Both elements are made in the form of ribs. The first along the gas element of the corona 15 is made with the application of teeth on the ribs, and the second 16 smooth. In the housing 1 installed precipitation electrodes 17, consisting of separate sections 18.

Количество секций 14 коронирующих электродов 13 составляет не менее одной, а число элементов коронирования 15, 16 равно двум. Соотношение длин первого 15 и второго 16 элементов коронирования составляет 0,2-5,0. Секции 14 коронирующих электродов 13 расположены друг от друга на расстоянии не менее внутреннего диаметра осадительного электрода 17. Первый элемент 15 в каждой секции 14 коронирующих электродов 13 имеет число зубьев 1000-10000 на 1 м² поверхности элемента 15.The number of sections 14 of the corona electrodes 13 is at least one, and the number of corona elements 15, 16 is two. The ratio of the lengths of the first 15 and second 16 elements of the coronation is 0.2-5.0. Sections 14 of the corona electrodes 13 are located from each other at a distance of not less than the inner diameter of the precipitation electrode 17. The first element 15 in each section 14 of the corona electrodes 13 has the number of teeth 1000-10000 per 1 m ^{2 of the} surface of the element 15.

Длина каждой секции 18 осадительных электродов 17 равна длине секции 14 коронирующих электродов 13 и величине расстояния между секциями 14 коронирующих электродов 13. Между каждыми соседними секциями 18 осадительных электродов 17 установлено устройство 19 для отвода жидкого уловленного продукта. Для подачи высокого напряжения на коронирующие электроды 13 в корпусе 1 расположена штанга подвеса 20. Элементы коронирования 15 и 16 насаживаются на штангу 20 с помощью втулок 21. В корпусе 1 под углом к его боковой стенке, под нижней рамой 12 установлена распределительная решетка 22 для равномерного распределения потока газа, входящего в осадительные электроды 17. The length of each section 18 of the precipitation electrodes 17 is equal to the length of the section 14 of the corona electrodes 13 and the distance between the sections 14 of the corona electrodes 13. Between each adjacent sections 18 of the precipitation electrodes 17 there is a device 19 for discharging liquid trapped product. To supply high voltage to the corona electrodes 13, a suspension rod 20 is located in the housing 1. The corona elements 15 and 16 are mounted on the rod 20 using the bushings 21. In the housing 1, at the angle to its side wall, a distribution grid 22 is installed under the lower frame 12 for uniform distribution of the gas flow entering the precipitation electrodes 17.

Устройство для газов работает следующим образом. A device for gases works as follows.

Очищенный газ, содержащий диоксид серы, влагу, исходный аэрозоль серной кислоты и др. направляется через патрубок подвода газа 4 в корпус 1 устройства и, двигаясь нисходящими потоками, попадает в электрическое поле между осадительными 17 и коронирующими 13 электродами. При движении газ перемещается вдоль секций 14 коронирующих электродов 13. На первых элементах коронирования 15 возникает стримерный разряд, под действием которого диоксид серы превращается в аэрозоль серной кислоты. При дальнейшем продвижении газа в секции 14 вдоль второго элемента коронирования 16 происходит ионизация газа и заряженные частицы аэрозоля извлекаются из газовой фазы, осаждаясь на осадительных электродах 17. Оставшийся в газовой фазе непрореагировавшей диоксид серы поступает в следующую секцию 14 коронирующего электрода 13 и движется в ней вдоль элемента 15, где под действием стримерного разряда превращается в аэрозоль серной кислоты, который затем улавливается при протекании газа вдоль второго элемента 16 коронирующего электрода 13 на осадительном электроде 17. Частицы аэрозольной кислоты осевшие на поверхности осадительных электродов 17 под воздействием непрерывной пленки стекают по длине поверхности секций 18 осадительных электродов 17 и попадают в устройство 19 для отвода жидкого уловленного продукта, который выводится через бункер 3 и патрубок 8 в общую магистраль. Очищаемый газ движется дальше по длине электрического поля и каждый раз, попадая в очередную секцию 14 коронирующих электродов 13 и секцию 18 осадительных электродов 17 претерпевает последовательно процессы превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты и ее улавливание. По мере движения газа остаточное содержание очищаемых компонентов убывает. Полностью очищенный от серосодержащих компонентов газ отводится наружу через патрубок 5 отвода газа. The purified gas containing sulfur dioxide, moisture, the initial aerosol of sulfuric acid, etc. is sent through the gas supply pipe 4 to the device body 1 and, moving in downward flows, enters the electric field between the precipitation 17 and the corona 13 electrodes. When moving, the gas moves along the sections 14 of the corona electrodes 13. A streamer discharge occurs on the first corona elements 15, under the influence of which sulfur dioxide is converted into a sulfuric acid aerosol. With further advancement of gas in section 14 along the second corona element 16, gas ionization occurs and charged aerosol particles are extracted from the gas phase, deposited on the precipitation electrodes 17. The remaining unreacted sulfur dioxide in the gas phase enters the next section 14 of the corona electrode 13 and moves along it element 15, where under the action of a streamer discharge it turns into an aerosol of sulfuric acid, which is then trapped when gas flows along the second element 16 of the corona electrode 13 on the wasp additional electrode 17. Particles of aerosol acid deposited on the surface of the precipitation electrodes 17 under the influence of a continuous film flow along the surface of the sections 18 of the precipitation electrodes 17 and fall into the device 19 for removal of the liquid trapped product, which is discharged through the hopper 3 and the pipe 8 into the common line. The gas to be cleaned moves further along the length of the electric field and each time it enters the next section 14 of the corona electrodes 13 and the section 18 of the precipitation electrodes 17 it undergoes successively the processes of conversion of sulfur dioxide into an aerosol of sulfuric acid and its capture. As the gas moves, the residual content of the components to be cleaned decreases. Gas completely purified from sulfur-containing components is discharged out through the gas outlet pipe 5.

Соединение попарно элементов коронирования в каждой секции коронирующих электродов с выполнением первого по ходу газов элемента коронирования зубчатым, а второго гладким позволяет последовательно в одном электрическом поле осуществить процесс превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты (в зоне стримерного разряда, используя первый элемент 15), далее при прохождении газов вдоль второго гладкого элемента (16), ионизируются частицы аэрозоля серной кислоты, которые осаждаются на осадительных электродах и извлекаются из газовой фазы постепенно при последующем прохождении газов вдоль остальных секций коронирующих электродов. The pairing of corona elements in each section of the corona electrodes with the first corona element being serrated and the second smooth one allows sequentially converting sulfur dioxide into an aerosol of sulfuric acid in one electric field (in the streamer discharge zone, using the first element 15), then when gases pass along the second smooth element (16), sulfuric acid aerosol particles are ionized, which are deposited on the precipitation electrodes and are extracted from the gas phase s gradually during the subsequent passage of gases along the remaining sections of the corona electrodes.

При описанном выше конструктивном выполнении коронирующих электродов на гладком (втором) элементе мощность разряда значительно меньше, чем на зубчатом (первом) элементе, что позволяет снизить энергозатраты и повысить степень комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов (99,9%). With the above-described constructive implementation of the corona electrodes on a smooth (second) element, the discharge power is much less than on a gear (first) element, which allows to reduce energy consumption and increase the degree of complex gas purification from sulfur-containing components (99.9%).

Величина соотношения длин первого и второго элементов коронирования менее 0,2 не обеспечит высокую эффективность превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты в зоне стримерного разряда и потребует значительного увеличения числа секций коронирующих электродов. Величина соотношения длин первого и второго элементов коронирования более 5,0 приведет к тому, что не выведенный из газов аэрозоль серной кислоты затормозит процесс превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты и тем самым снизит скорость удаления из газов серосодержащих компонентов. The value of the ratio of the lengths of the first and second corona elements less than 0.2 will not provide high efficiency for the conversion of sulfur dioxide into a sulfuric acid aerosol in the streamer discharge zone and will require a significant increase in the number of sections of the corona electrodes. The value of the ratio of the lengths of the first and second corona elements more than 5.0 will lead to the fact that sulfuric acid aerosol not removed from gases will slow down the process of converting sulfur dioxide to sulfuric acid aerosol and thereby reduce the rate of removal of sulfur-containing components from gases.

Как уменьшение указанного выше соотношения, так и его увеличение приведет к повышению энергозатрат и снижению степени комплексной очистки газов (менее 99%). Both a decrease in the above ratio and an increase in it will lead to an increase in energy consumption and a decrease in the degree of complex gas purification (less than 99%).

При величине расстояния между секциями коронирующих электродов менее внутреннего диаметра осадительного электрода уменьшается пробойный промежуток между острыми кромками элементов коронирования секций коронирующих электродов, что не позволяет повысить напряжение до необходимой величины и тем самым не обеспечивает высокую степень очистки газов. When the distance between the sections of the corona electrodes is less than the inner diameter of the precipitation electrode, the breakdown gap between the sharp edges of the corona elements of the corona electrode sections decreases, which does not allow increasing the voltage to the required value and thereby does not provide a high degree of gas purification.

Уменьшение числа секций коронирующих электродов менее одной не решит поставленную задачу, т.е. возможность реализации процесса превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты и улавливание последней в одном поле нельзя будет осуществить. Reducing the number of sections of the corona electrodes by less than one will not solve the problem, i.e. the possibility of implementing the process of converting sulfur dioxide into an aerosol of sulfuric acid and trapping the latter in one field cannot be realized.

Уменьшение длины каждой секции осадительных электродов менее длины секции коронирующих электродов и величины расстояния между секциями коронирующих электродов уменьшит пробойное расстояние и не позволит достигнуть необходимой величины напряжения, а тем самым и высокой степени очистки газов. Увеличение длины каждой секции осадительных электродов больше длины секции коронирующих электродов и величины расстояния между секциями коронирующих электродов приведет к лишнему расходу материала на изготовление осадительных электродов и всего устройства. Reducing the length of each section of the precipitation electrodes is less than the length of the section of the corona electrodes and the distance between the sections of the corona electrodes will reduce the breakdown distance and will not allow to achieve the required voltage, and thereby a high degree of gas purification. An increase in the length of each section of the precipitation electrodes is greater than the length of the section of the corona electrodes and the distance between the sections of the corona electrodes will lead to an excess consumption of material for the manufacture of precipitation electrodes and the entire device.

Установка устройства для отвода жидкого продукта позволяет устранить брызгоунос (т.е. захват аэрозоля серной кислоты, находящегося на поверхности осадительных электродов очищенным в электрическом поле газом) и тем самым обеспечить комплексную очистку газов от серосодержащих компонентов с высокой степенью очистки 99,9%
Выбор числа зубьев 1000-10000 на 1 м² поверхности первого элемента коронирования в каждой секции коронирующих электродов обусловлен тем, что при числе зубьев <1000 снижается интенсивность стримерного разряда, т.е. уменьшается действие процесса превращения диоксида серы в аэрозоль серной кислоты, что снижает степень очистки газов от серосодержащих компонентов. Число зубьев > 10000 приводит к повышению мощности разряда и вследствие этого увеличению энергозатрат.The installation of a device for the removal of a liquid product allows eliminating spray mud (i.e., capture of an aerosol of sulfuric acid located on the surface of the precipitation electrodes with gas purified in the electric field) and thereby ensure complex gas purification from sulfur-containing components with a high degree of purification of 99.9%
The choice of the number of teeth 1000-10000 per 1 m ^{2 of the} surface of the first corona element in each section of the corona electrodes is due to the fact that when the number of teeth <1000 the intensity of the streamer discharge decreases, i.e. the effect of the process of converting sulfur dioxide into an aerosol of sulfuric acid is reduced, which reduces the degree of purification of gases from sulfur-containing components. The number of teeth> 10000 leads to an increase in discharge power and, as a result, an increase in energy consumption.

П р и м е р. В устройство подается газ, содержащий 0,3% SO₂, 1 г/нм³ аэрозоля серной кислоты и 1 г/нм³ влаги, объемом 20000 нм³/ч, со скоростью 3 м/с. габариты устройства: 900х4600х8500 мм. Осадительные электроды состоят из трех равных полых цилиндрических секций с диаметром (внутренним) 190 мм и длиной 1000 мм каждая.PRI me R. A gas containing 0.3% SO ₂ , 1 g / nm ³ aerosol of sulfuric acid and 1 g / nm ³ moisture, with a volume of 20,000 nm ³ / h, at a speed of 3 m / s is supplied to the device. device dimensions: 900x4600x8500 mm. Precipitation electrodes consist of three equal hollow cylindrical sections with a diameter (inner) of 190 mm and a length of 1000 mm each.

Коронирующие электроды состоят из трех секций, в каждой из которых имеется два элемента коронирования. Первый зубчатый элемент длиной 150 мм и диаметром описанной окружности 60 мм имеет по 15 зубьев на каждом ребре, число ребер равно 8. Количество зубьев на 1 м² поверхности элемента составляет 2143. Второй гладкий элемент длиной 400 мм, диаметром описанной окружности 60 мм и числом ребер равным 8. Соотношение длин первого и второго элементов коронирования равно 0,375. Расстояние между секциями коронирующих электродов составляет 450 мм. Суммарная длина секций коронирующих электродов и расстояния между коронирующими электродами равна длине секции осадительных электродов и составляет 1000 мм.The corona electrodes consist of three sections, each of which has two corona elements. The first gear element with a length of 150 mm and a circumference of 60 mm in diameter has 15 teeth on each rib, the number of ribs is 8. The number of teeth per 1 m ^{2 of the} surface of the element is 2143. The second smooth element is 400 mm in length, the circumference of 60 mm and the number ribs equal to 8. The ratio of the lengths of the first and second elements of the coronation is equal to 0.375. The distance between the sections of the corona electrodes is 450 mm. The total length of the sections of the corona electrodes and the distance between the corona electrodes is equal to the length of the section of the precipitation electrodes and is 1000 mm

Между каждыми секциями осадительных электродов установлено три устройства для отвода жидкого продукта. Between each sections of the precipitation electrodes there are three devices for removing the liquid product.

Напряжение, подаваемое на коронирующие электроды составляет, 50 кВ. Степень комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов 99,9% удельные энергозатраты 0,0003 кВт ч/нм³.The voltage supplied to the corona electrodes is 50 kV. The degree of complex gas purification from sulfur-containing components is 99.9%; specific energy consumption is 0,0003 kWh / nm ³ .

Предлагаемое устройство для очистки газов прошло опытно-промышленные испытания по очистке сбросных газов сернокислотного цеха Челябинского ЭЦЗ. Полученные данные в сравнении с прототипом представлены в таблице. The proposed device for gas purification passed pilot industrial tests for the purification of waste gases from the sulfuric acid workshop of the Chelyabinsk ECZ. The data obtained in comparison with the prototype are presented in the table.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство для очистки газов позволяет снизить энергозатраты в 6,7 раз и повысить степень комплексной очистки газов от серосодержащих компонентов до 99,9% Thus, in comparison with the prototype, the proposed device for gas purification allows to reduce energy consumption by 6.7 times and increase the degree of complex gas purification from sulfur-containing components to 99.9%

Claims

1. DEVICE FOR CLEANING GASES, comprising a housing with gas supply and exhaust pipes, vertically mounted sections of cooled precipitation electrodes and corona electrodes located coaxially with each other with corona elements in the form of ribs and electrode attachment points on the suspension rod for supplying high voltage, characterized the fact that the corona elements in each section of the corona electrodes are connected in pairs, and the first along the gas corona element is made of gear, the second smooth, rel. shenie corona length of the first element to the length of the second element is 0.2 5.0 and the section of discharge electrodes arranged one on the other at least the inner diameter of the precipitation electrode.

2. The device according to claim 1, characterized in that the number of sections of the corona electrodes is at least one.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the length of each section of the collecting electrodes is equal to the length of the section of the corona electrodes and the distance between the sections of the corona electrodes.

4. The device according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that it is equipped with a means for removing a liquid product installed between each adjacent sections of the precipitation electrodes.

5. The device according to p. 1, characterized in that the first element in each section of the corona electrodes has a number of teeth 1000 10000 per 1 m ^{2 of the} surface of the element.