RU2121881C1

RU2121881C1 - Method of gas cleaning

Info

Publication number: RU2121881C1
Application number: RU97111677A
Authority: RU
Inventors: Юрий Львович Чистяков
Original assignee: Юрий Львович Чистяков
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1998-11-20

Abstract

FIELD: gas cleaning. SUBSTANCE: method is based on passage of gas flow to be cleaned with high-resistance dust through an AC electric field induced between flat settling electrodes coated with a layer of dielectric. The interelectrode gap is filled with a negative space charge obtained at extraction of negatively charged components from the plasma zones of barrier discharge set up in a system of plane-parallel electrodes coated with dielectric and installed along the field lines. To enhance the efficiency of cleaning, chemical reagent is fed to the discharge zones so as to obtain electronegative components within plasma with a high affinity for electron. The space charge acts on dipole moments of aerosol particles causing their settling on the settling electrodes. EFFECT: enhanced efficiency of settling of aerosols of liquid polar dielectrics, fogs of aggressive media inclusive; enhanced reliability of protection of structural members against corrosion; enhanced service life. 3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области пылеулавливания и предназначено для очистки газопылевых выбросов в различных отраслях промышленности. The invention relates to the field of dust collection and is intended for the purification of dust and gas emissions in various industries.

Известен способ очистки газов в электрофильтре, включающий введение в очищаемый газовый поток газообразного электроотрицательного химического реагента, например, серного ангидрида или фреона и осаждение пыли на осадительных электродах (DE, патент N 1457058, кл. 12 E 5, B 03 C 3/01 1970 г.). A known method of purifying gases in an electrostatic precipitator, including introducing into the gas stream to be cleaned a gaseous electronegative chemical reagent, for example, sulfuric anhydride or freon, and dust deposition on precipitation electrodes (DE, patent N 1457058, CL 12 E 5, B 03 C 3/01 1970 g.).

Недостатком известного способа является неэффективное использование химических реагентов, так как в рабочей зоне электрофильтра образуется небольшое количество компонентов с высоким значением электронного срoдства, представленных в основном исходными молекулярными соединениями. The disadvantage of this method is the inefficient use of chemicals, since in the working area of the electrostatic precipitator a small number of components with a high value of electronic means are formed, which are mainly represented by the starting molecular compounds.

Известен способ очистки газа от пыли, при котором создают барьерный разряд между скрещивающимися рядами оголенных и покрытых диэлектриком проводов. Из зоны разряда в область между осадительными и ионизирующими электродами под действием постоянного электрического поля извлекаются свободные носители заряда. Частицы пыли заряжаются и осаждаются на осадительных электродах (SU, авторское свидетельство N 956019, МКЛ B 03 C 3/08, 1982 г.). There is a method of cleaning gas from dust, in which a barrier discharge is created between the crossed rows of bare and dielectric-coated wires. Free charge carriers are removed from the discharge zone to the region between the precipitation and ionizing electrodes under the influence of a constant electric field. Dust particles are charged and deposited on precipitation electrodes (SU, copyright certificate N 956019, MKL B 03 C 3/08, 1982).

Недостатком способа очистки газа является невысокая эффективность очистки газа от диэлектрической высокоомной пыли в агрессивных средах. The disadvantage of this method of gas purification is the low efficiency of gas purification from dielectric high-resistance dust in aggressive environments.

Известен также способ очистки газов, основанный на зарядке очищаемого потока газа от искрового разрядника и пропускании его через электрическое поле переменного напряжения, создаваемого в системе плоскопараллельных осадительных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика (JP, заявка N 22931, кл. 72 C 54, 1968 г.). There is also a method of gas purification, based on charging the gas stream being cleaned from the spark gap and passing it through an alternating voltage electric field created in a system of plane-parallel precipitation electrodes coated with a uniform dielectric layer (JP, application N 22931, class 72 C 54, 1968 .).

Однако получения значительного объемного заряда в межэлектродном промежутке не происходит из-за высокой скорости рекомбинаций разноименно заряженных частиц на выходе из разрядника, поэтому эффективность осаждения пыли невелика. Кроме того, в агрессивных средах происходит коррозия металлических электродов разрядника. However, a significant space charge is not obtained in the interelectrode gap due to the high recombination rate of oppositely charged particles at the outlet of the spark gap, therefore, the efficiency of dust deposition is low. In addition, in corrosive environments, corrosion of the metal electrodes of the arrester occurs.

Задачей, решаемой описываемым изобретением, является повышение эффективности улавливания высокоомной пыли и диэлектрических примесей. The problem solved by the described invention is to increase the collection efficiency of high resistance dust and dielectric impurities.

Для решения поставленной задачи, согласно способу очистки газа от пыли с введением в очищаемые газы газообразного химического реагента, заключающейся в заполнении очищаемого потока газа униполярным отрицательным объемным зарядом от электрического разряда и осаждении частиц аэрозоля в электрическом поле переменного напряжения между пластинчатыми осадительными электродами, покрытых слоем однородного диэлектрика, в рабочем промежутке между осадительными электродами создают зоны плазмы барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, покрытых диэлектриком, установленных вдоль силовых линий электрического поля, и в зоны плазмы разряда подают химический реагент для получения в составе плазмы электроотрицательных компонентов с высоким сродством к электрону. To solve the problem, according to the method of cleaning gas from dust by introducing a gaseous chemical reagent into the gases to be cleaned, which consists in filling the gas stream to be cleaned with a unipolar negative space charge from an electric discharge and deposition of aerosol particles in an electric field of alternating voltage between plate-type precipitation electrodes coated with a uniform layer dielectric, in the working gap between the precipitation electrodes create the plasma zone of the barrier discharge excited in the pl -parallel electrodes coated with a dielectric installed along the electric field lines, and a plasma discharge area serves to produce a chemical composition in plasma of electronegative components with high electron affinity.

Осадительные электроды и зоны барьерного разряда питают параллельно от общего источника высокого переменного напряжения. Precipitation electrodes and barrier discharge zones are supplied in parallel from a common source of high AC voltage.

Расстояние между электродами барьерного разряда выбирают по напряженности электрического поля в зоне разряда, которую устанавливают в интервале (10-40)•10⁵ В/М.The distance between the electrodes of the barrier discharge is selected by the electric field strength in the discharge zone, which is set in the range (10-40) • 10 ⁵ V / M.

В качестве химических реагентов могут быть использованы фреоны, шестифтористая серa, углеводороды и другие соединения, которые подают в центральную часть зон барьерного разряда под небольшим давлением. As chemical reagents, freons, sulfur hexafluoride, hydrocarbons and other compounds can be used, which are fed into the central part of the zones of the barrier discharge under low pressure.

Количество подаваемого в разряд химического реагента в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов выбирают в интервале 0,001-0,01. The amount supplied to the discharge of the chemical reagent in volume percent relative to the volume of purified gases is selected in the range of 0.001-0.01.

В плазме барьерного разряда при введении химического реагента в результате химических превращений образуется большое количество разнообразных компонентов в виде атомов, молекул и свободных радикалов с высоким значением электронного сродства (электроотрицательные компоненты). When a chemical agent is introduced as a result of chemical transformations, a large number of various components in the form of atoms, molecules and free radicals with a high electron affinity (electronegative components) are formed in the plasma of a barrier discharge.

Сродство к электрону EA определяют энергией, выделенной в процессе
A+e _→ A^-,
где
A - нейтральная компонента;
e - электрон;
A^- - отрицательный ион.Electron affinity EA is determined by the energy released in the process.
A + e _ → A ^- ,
Where
A is the neutral component;
e is an electron;
A ^- is a negative ion.

Величина энергии электронного сродства у большого ряда компонентов, образующихся в плазме разряда при введении химических реагентов, выше, чем у компонентов плазмы воздуха (для сравниваемого случая очищаемого потока газа), представленных несложным составом, содержащего в основном следующие соединения: O, O₂, O₃, OH, NO₂ и др. (см. таблицу).The electron affinity energy for a large number of components formed in the discharge plasma upon the introduction of chemical reagents is higher than for the components of the air plasma (for the compared case of a purified gas stream), which are represented by a simple composition, containing mainly the following compounds: O, O ₂ , O ₃ , OH, NO ₂ and others (see table).

Использование химических реагентов, обеспечивающих образование в плазме разряда высокой концентрации отрицательных ионов, позволяет получать при их извлечении из плазмы в пространстве между осадительными электродами значительный униполярный объемный заряд. The use of chemical reagents ensuring the formation of a high concentration of negative ions in the plasma of the discharge makes it possible to obtain a significant unipolar space charge when they are extracted from the plasma in the space between the precipitation electrodes.

Объемный заряд вызывает появление неоднородного электрического поля, которое воздействует на дипольные моменты частиц аэрозоля, поляризованных во внешнем поле. Результирующая сила неоднородного электрического поля стремится передвинуть частицы в область с большей напряженностью (к осадительным электродам). Смена полярности не оказывает влияния на процесс осаждения. The space charge causes the appearance of an inhomogeneous electric field, which acts on the dipole moments of aerosol particles polarized in an external field. The resulting force of the inhomogeneous electric field tends to move the particles into the region with greater intensity (to the precipitation electrodes). Polarity reversal does not affect the deposition process.

На чертеже изображена схема электрофильтра для реализации предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of an electrostatic precipitator for implementing the proposed method.

Электрофильтр содержит корпус (не показан), где размещены пластинчатые осадительные электроды 1 и система плоскопараллельных электродов 2 для получения барьерного разряда. Электроды 1 и 2 покрыты слоем однородного диэлектрика 3, например стеклом, фторопластом. На плазмообразующие и осадительные электроды подается переменное высокое напряжение от общего источника питания. В центральную часть зон барьерного разряда 4 через калиброванные отверстия 5 в газораспределительном трубопроводе 6 подается газообразный химический реагент. Трубопровод выполнен из диэлектрика. Из зон разряда в основной газоход с пылегазовым потоком 7 извлекаются отрицательные ионы. Образующийся в газоходе отрицательный объемный заряд воздействует на дипольные моменты частиц аэрозоля, вызывая осаждение их на осадительных электродах. The electrostatic precipitator includes a housing (not shown), where plate-like precipitation electrodes 1 and a system of plane-parallel electrodes 2 are placed to obtain a barrier discharge. The electrodes 1 and 2 are coated with a layer of a uniform dielectric 3, for example glass, fluoroplastic. An alternating high voltage from a common power source is supplied to the plasma-forming and precipitation electrodes. In the Central part of the zones of the barrier discharge 4 through calibrated holes 5 in the gas distribution pipe 6 is supplied a gaseous chemical reagent. The pipeline is made of dielectric. Negative ions are extracted from the discharge zones into the main gas duct with the dust and gas stream 7. The negative space charge formed in the gas duct affects the dipole moments of the aerosol particles, causing them to deposit on the precipitation electrodes.

Выполнение способа очистки газа осуществляли в следующих примерах. The method of gas purification was carried out in the following examples.

В экспериментальный электрофильтр, содержащий пластинчатые осадительные электроды и систему плоскопараллельных плазмообразующих электродов, покрытых фторопластом, подавалaсь смесь воздуха с высокоомной пылью дымовых газов ТЭС. Площадь активного сечения электрофильтра 0,25 м², общая площадь осаждения 2 м². Ширина зоны плазмообразования 0,01 м.A mixture of air with high-resistance flue gas dust from a thermal power station was fed into an experimental electrostatic precipitator containing plate-like precipitation electrodes and a system of plane-parallel plasma-forming electrodes coated with fluoroplastic. The active cross-sectional area of the electrostatic precipitator is 0.25 m ² , the total deposition area is 2 m ² . The width of the plasma formation zone is 0.01 m.

В результате опыта получено, что при переменном напряжении на электродах 30 кВ, количестве подаваемого фреона в зоны барьерного разряда в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов 0,001, скорости газа 3 м/с, эффективность улавливания пыли составила 70% по сравнению с 50% без подачи химического реагента в разрядную зону. As a result of the experiment, it was found that with an alternating voltage at the electrodes of 30 kV, the amount of freon supplied to the barrier discharge zones in volume percent with respect to the volume of gas being cleaned 0.001, gas velocity 3 m / s, dust collection efficiency was 70% compared to 50% without supplying a chemical reagent to the discharge zone.

Аналогичные эксперименты с потоком газа, содержащего мелкораспыленную аэрозоль водного 3%-ного раствора поваренной соли показали, что при введении химического реагента эффективность улавливания аэрозоля в среднем увеличивается на 30% при тех же технологических параметрах. Similar experiments with a gas stream containing a finely dispersed aerosol of an aqueous 3% sodium chloride solution showed that with the introduction of a chemical reagent, the efficiency of aerosol capture increases on average by 30% with the same technological parameters.

Преимущества указанного способа очистки газа состоят в том, что он позволяет осуществлять эффективную очистку газов от многих видов высокоомных пылей в условиях агрессивных сред и высоких запыленностей газовых потоков с большим содержанием мелких фракций. The advantages of this method of gas purification are that it allows the efficient purification of gases from many types of high resistance dusts in aggressive environments and high dusty gas streams with a high content of fine fractions.

Характеристики таких очистных аппаратов не имеют недостатков, присущих электрофильтрам с коронирующими электродами (искровые пробои, явление "обратного коронирования"). The characteristics of such treatment devices do not have the disadvantages inherent in electrostatic precipitators with corona electrodes (spark breakdowns, the phenomenon of “reverse corona”).

Claims

1. A method of cleaning gas from dust with the introduction of a gaseous chemical reagent into the gases to be cleaned, which consists in filling the gas stream to be cleaned with a unipolar negative space charge from an electric discharge and deposition of aerosol particles in an electric field of alternating voltage between flat deposition electrodes coated with a uniform dielectric layer, characterized in that in the working gap between the precipitation electrodes create a plasma zone of a barrier discharge excited in a system of plane-parallel electrons rows coated insulator mounted along the electric field lines, and a plasma discharge area serves to connect the chemical reagent in the composition of the plasma of electronegative components with high electron affinity.

2. The method according to claim 1, characterized in that the precipitation electrodes and zones of the barrier discharge are fed in parallel from a common source of high AC voltage.

3. The method according to claim 1, characterized in that the amount of chemical reagent fed to the discharge, for example freons, hydrocarbons, etc., in volume percent relative to the volume of purified gases, is selected in the range of 0.001 - 0.01.