RU2135295C1

RU2135295C1 - Device for gas cleaning

Info

Publication number: RU2135295C1
Application number: RU98109626A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Голованчиков; А.А. Липатов; А.В. Андреев; Е.С. Воронкова; О.В. Колотова
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: cleaning of stack gases , air, sanitary and ventilation device from finely dispersed solid and liquid phases and harmful impurities. SUBSTANCE: device for gas cleaning has case with electrode mounted axially symmetric, branch pipes to feed and drain liquid and gas. Electrode is manufactured in the form of vessel made fast to branch pipe feeding liquid in which side wall nozzles to spray liquid are arranged in staggered order. Invention makes it feasible to enhance degree of cleaning of gas from small particles and molecules of impurities thanks to increased surface of contact of charged drops of liquid with ionized flow of gas. EFFECT: enhanced degree of cleaning of gas. 1 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам для очистки дымовых газов, воздуха, санитарных и вентиляционных выбросов от тонкодисперсной твердой и жидкой фазы и вредных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горноперерабатывающей, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки. The proposed technical solution relates to apparatus for cleaning flue gases, air, sanitary and ventilation emissions from finely divided solid and liquid phases and harmful impurities and can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, engineering, mining, pharmaceutical and other industries, as well as in ecological processes of gas purification.

Известна конструкция высокоинтенсивного ионизатора газа для электростатического осаждения частиц дисперсной фазы, содержащего анод, выполненный в виде трубы Вентури, и катод, расположенный по его оси, при этом катод снабжен цилиндрическими фокусирующими электродами, выполнен в виде диска тарельчатой формы с закрепленными кромками и диаметром, большим диаметра фокусирующих электродов, и закреплен между ними. A known design of a high-intensity gas ionizer for electrostatic deposition of particles of a dispersed phase containing an anode made in the form of a venturi, and a cathode located along its axis, the cathode is equipped with cylindrical focusing electrodes, made in the form of a disk-shaped disk with fixed edges and a large diameter the diameter of the focusing electrodes, and is fixed between them.

(Патент СССР N 820647, B 03 C 3/38, 1981). (USSR patent N 820647, B 03 C 3/38, 1981).

К причинам препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая производительность и недостаточная степень улавливания частиц и капель тонкодисперсной фазы. Кроме того, невозможность использования жидкости для дополнительной ионизации газового потока не позволяет проводить очистку газа от примесей на молекулярном уровне и дезодорацию газа. The reasons that impede the achievement of a given technical result include low productivity and insufficient capture of particles and droplets of the finely dispersed phase. In addition, the inability to use liquid for additional ionization of the gas stream does not allow gas purification from impurities at the molecular level and gas deodorization.

Известна конструкция двухступенчатого трубчатого электрофильтра с водяной пленкой, состоящего из корпуса с установленными внутри осадительными и ионизирующими электродами, системами притока воды и дренажа, распределительной пластинки, линии высокого напряжения с токоприемным электродом и изоляторами. Для уменьшения коронирующего напряжения применяют коронирующие электроды, подобные колючей проволоке, так как острие таких разрядных элементов являются дополнительными источниками стекания электрических зарядов. (Дж. Перри. Справочник инженера-химика. Том 2. -Л: Химия, 1969, с. 319 - 321). A known design of a two-stage tubular electrostatic precipitator with a water film, consisting of a housing with precipitation and ionizing electrodes installed inside, water supply and drainage systems, a distribution plate, a high voltage line with a current-receiving electrode and insulators. To reduce the corona voltage, corona electrodes similar to barbed wire are used, since the tip of such discharge elements are additional sources of draining electric charges. (J. Perry. Chemical Engineer Handbook. Volume 2.-L: Chemistry, 1969, p. 319 - 321).

К примерам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень улавливания частиц тонкодисперсной фазы, слабый эффект дезодорации и массообмена при поглощении молекул вредных примесей в очищаемом газе из-за малой поверхности пленки жидкости, стекающей по внутренней стенке осадительных электродов. Examples that impede the achievement of a given technical result include an insufficient degree of capture of particles of the finely dispersed phase, a weak effect of deodorization and mass transfer during the absorption of harmful impurity molecules in the gas being cleaned due to the small surface of the liquid film flowing down the inner wall of the precipitation electrodes.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является самоочищающийся инерционный электростатических осадитель, состоящий из цилиндрического корпуса, внутри которого осесимметрично установлен электрод в форме провода, патрубков для подачи и отвода жидкости, впускной секции с патрубком потока загрязненного газа и патрубка для отвода очищенного газа. Поток жидкости подается на стенки трубы. Поток загрязненного газа во впускной секции закручивается и поэтому движется по трубе между электродом и стекающей по стенке трубы пленкой жидкости по спиральной траектории. Центробежная сила обеспечивает миграцию частиц из газа в пленку жидкости, которая вымывает их из трубы, а электростатическое поле, образующееся около электрода при подаче на него высокого напряжения, обеспечивает генерацию ионов, заряженных частиц и увеличивающих скорость их движения из газа в пленку жидкости. The closest technical solution chosen for the prototype is a self-cleaning inertial electrostatic precipitator, consisting of a cylindrical body, inside which an electrode in the form of a wire, nozzles for supplying and discharging liquids, an inlet section with a contaminated gas flow pipe and a purified gas discharge pipe are axisymmetrically mounted. The fluid flow is supplied to the pipe walls. The flow of contaminated gas in the inlet section is twisted and therefore moves along the pipe between the electrode and the liquid film flowing down the pipe wall along a spiral path. The centrifugal force ensures the migration of particles from the gas into the liquid film, which washes them out of the pipe, and the electrostatic field formed near the electrode when a high voltage is applied to it, provides the generation of ions, charged particles and increasing their speed from gas to the liquid film.

(Патент США N 4388089, B 03 C 3/16, 1984). (U.S. Patent No. 4,388,089, B 03 C 3/16, 1984).

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата, относится недостаточная степень очистки газа из-за малой поверхности контакта пленки жидкости с загрязненным газом, особенно для частиц тонких фракций. Кроме того, по той же причине в известной конструкции практически не происходит очистка газа на молекулярном уровне от примесей (CO, H₂S, SO₂, HCl, NO и др.) и их дезодорация.The reasons that impede the achievement of the indicated technical result include the insufficient degree of gas purification due to the small contact surface of the liquid film with the contaminated gas, especially for fine particles. In addition, for the same reason, in the known construction practically no gas purification at the molecular level from impurities (CO, H ₂ S, SO ₂ , HCl, NO, etc.) and their deodorization occur.

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства, позволяющего интенсифицировать процесс очистки газа от тонкодисперсных частиц и молекул примесей за счет одновременной ионизации дисперсной фазы, потока газа и жидкости. The objective of the proposed technical solution is to create a device that allows you to intensify the process of gas purification from fine particles and impurity molecules due to the simultaneous ionization of the dispersed phase, the flow of gas and liquid.

Техническим результатом является увеличение степени очистки газа от мелких частиц и молекул примесей за счет увеличения поверхности контакта заряженных капель жидкости с ионизированным потоком газа. Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа, состоящем из корпуса с установленным осесимметрично внутри него электродом, патрубком для подачи и отвода жидкости и газа, электрод выполнен в виде емкости, жестко соединенной с патрубком для подачи жидкости, на боковой стенке которой в шахматном порядке расположены сопла для разбрызгивания жидкости. The technical result is to increase the degree of gas purification from small particles and impurity molecules by increasing the contact surface of charged liquid droplets with an ionized gas stream. The claimed technical result is achieved by the fact that in the device for gas purification, consisting of a housing with an axisymmetrically mounted electrode inside it, a pipe for supplying and discharging liquid and gas, the electrode is made in the form of a container rigidly connected to a pipe for supplying liquid, on the side wall of which staggered nozzles for spraying liquid.

Выполнение электрода в виде емкости, жестко соединенной с патрубком для подачи жидкости, и расположение на боковой стенке этой емкости в шахматном порядке сопел для разбрызгивания жидкости позволяет при искровых разрядах, возникающих между концами сопел и корпусом, заряжать капельки жидкости с их одновременным измельчением, что способствует интенсификации процесса улавливания частиц тонкой фазы или капель в очищаемом газе. Кроме того, ионизированные капельки жидкости, разбрасываемые через сопла, имеют большую поверхность поглощения молекул вредных примесей в очищенном газе и способствует эффекту дезодорации. Жесткое соединение емкости с патрубком для подачи жидкости необходимо для предотвращения колебаний емкости внутри корпуса при искровых разрядах, возникающих между концами сопел и корпусом, и возможности короткого замыкания. Расположение сопел в шахматном порядке на боковой стенке емкости способствует равномерному образованию искровых разрядов и ионизированного потока газа и капелек жидкости в кольцевом зазоре между корпусом и емкостью, одинаковой напряженности электрического поля и одинаковой концентрации, размеров капелек жидкости и их заряда во всем объеме, где движется очищаемый газ. Это увеличивает степень очистки газа от тонкодисперсной фазы и молекул примесей. Применение пульсационного режима подачи жидкости через сопла сокращает ее расход и предотвращает короткое замыкание при использовании электропроводной жидкости. The implementation of the electrode in the form of a container rigidly connected to the nozzle for supplying liquid, and the location on the side wall of this container in a staggered pattern of nozzles for spraying liquid allows for spark discharges occurring between the ends of the nozzles and the housing to charge liquid droplets with their simultaneous grinding, which contributes to intensification of the capture of fine particles or droplets in the gas to be cleaned. In addition, ionized liquid droplets scattered through nozzles have a large absorption surface of harmful impurity molecules in the purified gas and contribute to the deodorization effect. A rigid connection of the container with the nozzle for supplying fluid is necessary to prevent fluctuations in the capacity inside the housing during spark discharges occurring between the ends of the nozzles and the housing, and the possibility of a short circuit. The location of the nozzles in a checkerboard pattern on the side wall of the container facilitates the uniform formation of spark discharges and ionized gas flow and liquid droplets in the annular gap between the body and the container, the same electric field strength and the same concentration, the size of the liquid droplets and their charge in the entire volume where the cleaned gas. This increases the degree of gas purification from the finely dispersed phase and impurity molecules. The use of a pulsating mode of fluid supply through nozzles reduces its flow rate and prevents short circuit when using electrically conductive fluid.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition from the list analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to the seen lem the technical result of the distinguishing features in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требования изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата. In order to verify the conformity of the claimed invention with the requirements of an inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art, since the prior art , defined by the applicant, the influence of the essential features of the claimed invention is not revealed transformed tion to achieve a technical result.

Следовательно, заявленное изобретения соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

На фиг. показан общий вид предлагаемого устройства для очистки газа. In FIG. shows a General view of the proposed device for gas purification.

Устройство для очистки газа состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубком 2 для подвода загрязненного газа и патрубка 3 для отвода очищенного газа, патрубка 4 для отвода жидкости. Осесимметрично с корпусом 1 внутри него установлен электрод в виде емкости 5, жестко соединенной с патрубком 6 для подвода жидкости, на боковой стенке которой в шахматном порядке расположены сопла 7 для разбрызгивания жидкости. Емкость 5 присоединена к полюсу 8 высоковольтного источника постоянного тока, а корпус 1 к полюсу 9 источника постоянного тока противоположного знака или заземлению. A gas purification device consists of a cylindrical body 1 with a nozzle 2 for supplying contaminated gas and a nozzle 3 for removing purified gas, a nozzle 4 for draining the liquid. Axisymmetrically with the housing 1, an electrode is installed inside it in the form of a container 5, rigidly connected to a pipe 6 for supplying liquid, on the side wall of which nozzles 7 for spraying liquid are staggered. The capacitance 5 is connected to the pole 8 of the high-voltage direct current source, and the housing 1 to the pole 9 of the direct current source of the opposite sign or ground.

Устройство для очистки газа работает следующим образом. На электрод, выполненный в виде емкости 5, подают высокое напряжение путем подключения полюса 8 к источнику постоянного тока. По патрубку 6 подают жидкость внутрь емкости 5, которая разбрызгивается через сопла 7. Возникающие за счет высокого напряжения между концами сопел 7 и стенкой корпуса 1 искровые разряды ионизируют поток газа, подаваемый через патрубок 2 и движущийся в кольцевом зазоре между емкостью 5 и корпусом 1, и заряжают частицы дисперсной фазы. Заряженные частицы дисперсной фазы под действием градиента напряжения вместе с мелкими капельками жидкости, с большой скоростью двигаются в радиальном направлении к поверхности корпуса 1 и стекают вместе с пленкой жидкости через патрубок 4 отвода жидкости. A device for gas purification works as follows. The electrode, made in the form of a capacitance 5, is supplied with a high voltage by connecting the pole 8 to a constant current source. Liquid is supplied through the nozzle 6 into the tank 5, which is sprayed through the nozzles 7. Spark discharges arising due to the high voltage between the ends of the nozzles 7 and the wall of the housing 1 ionize the gas flow supplied through the nozzle 2 and moving in the annular gap between the tank 5 and the housing 1, and charge the particles of the dispersed phase. Charged particles of the dispersed phase under the action of a voltage gradient, together with small droplets of liquid, move with great speed in the radial direction to the surface of the housing 1 and flow together with the liquid film through the pipe 4 of the liquid outlet.

Для уменьшения расхода жидкости и предотвращения короткого замыкания электропроводной жидкости, ее подачу через сопла 7 можно осуществлять в пульсирующем режиме. To reduce fluid flow and prevent short circuit conductive fluid, its flow through the nozzle 7 can be carried out in a pulsating mode.

Искровой разряд, возникающий между концами сопел 7 и корпусом 1, способствует не только ионизации потока газа, но и дополнительному раздроблению капель и образованию мелких капелек, что приводит к увеличению поверхности жидкости, интенсификации не только механического процесса захвата тонких частиц, но и массообменных процессов абсорбции молекул примесей газа в жидкости и дезодорации газового потока. Это расширяет диапазон применения предлагаемой конструкции устройства для очистки газа, увеличивает глубину его очистки как от мелких частиц, так и молекул примесей, нейтрализуют запахи, интенсифицирует гидро- и аэромеханические процессы взаимодействия дисперсной фазы в газе с заряженными капельками жидкости и массообменный процесс молекул примесей в газе при их поглощении жидкостью. A spark discharge arising between the ends of the nozzles 7 and the housing 1 contributes not only to ionization of the gas flow, but also to additional fragmentation of the droplets and the formation of small droplets, which leads to an increase in the surface of the liquid, intensification of not only the mechanical capture of fine particles, but also the mass transfer processes of absorption molecules of gas impurities in the liquid and deodorization of the gas stream. This extends the range of application of the proposed design of a device for gas purification, increases the depth of its purification from both small particles and impurity molecules, neutralizes odors, intensifies the hydro- and aeromechanical processes of interaction of the dispersed phase in a gas with charged droplets of liquid, and the mass transfer process of impurity molecules in a gas when absorbed by a liquid.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретения при его осуществлении, предназначено для использования при очистке дымовых газов, воздуха, санитарных и вентиляционных выбросов от тонкодисперсной твердой и жидкой фазы и вредных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, горноперерабатывающей, фармацевтической и других отраслях промышленности.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a tool that embodies the claimed invention in its implementation, is intended for use in the purification of flue gases, air, sanitary and ventilation emissions from finely divided solid and liquid phases and harmful impurities and can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, engineering, mining, pharmaceutical and other industries.

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application and known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of a technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability".

Claims

A device for gas purification, consisting of a housing in which an electrode is mounted axisymmetrically, nozzles for supplying and discharging liquid and gas, characterized in that the electrode is made in the form of a container rigidly connected to a nozzle for supplying liquid, on the side wall of which are staggered nozzles for spraying liquid.