RU2455501C2

RU2455501C2 - Method for purification of exhaust gas and device for implementation of method

Info

Publication number: RU2455501C2
Application number: RU2010121347/03A
Authority: RU
Inventors: Вадим Алексеевич Рогов (RU); Вадим Алексеевич Рогов; Юрий Петрович Елистратов (RU); Юрий Петрович Елистратов; Владимир Викторович Силин (RU); Владимир Викторович Силин; Артём Вадимович Рогов (RU); Артём Вадимович Рогов; Павел Геннадьевич Елистратов (RU); Павел Геннадьевич Елистратов; Татьяна Ивановна Силина (RU); Татьяна Ивановна Силина; Юрий Сергеевич Баранов (RU); Юрий Сергеевич Баранов
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2012-07-10
Also published as: RU2010121347A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: method for purification of exhaust gases, comprising transmission of the exhaust gas through the first series of discharge electrodes, where they are saturated with negative ions, and passed through a second series positively charged discharge electrodes set in activated charcoal, for removal of heavy impurities and charging by air ions and then mixed with outside air entering through the holes in the body of the device, installed on the exhaust pipe, with the formation of carbon dioxide, and then are passed through a third set of discharge electrodes with a negative charge, set next to the activated carbon, where they are saturated with ions.

EFFECT: invention improves the efficiency of purification of the exhaust gas of a car.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к очистке газов преимущественно от автомобилей.The invention relates to the purification of gases mainly from automobiles.

Известен способ очистки газов по патенту RU 2098191 от 10.12.1997 г. Он заключается в заполнении очищаемого потока газа униполярным объемным зарядом и осаждении частиц аэрозоля в электрическом поле переменного напряжения между плоскими осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика. Объемный заряд между осадительными электродами получают за счет извлечения носителей отрицательного заряда из зоны барьерного разряда, возбуждаемого между основным осадительным электродом и дополнительным электродом, покрытым слоем однородного диэлектрика и перфорированным по рабочей поверхности. Зоны барьерного разряда включены последовательно с основным осадительным промежутком. Напряженность электрического поля в зоне барьерного разряда устанавливают в интервале (1040)·10⁵ В/м.There is a known method of gas purification according to patent RU 2098191 dated 12/10/1997. It consists in filling the gas stream to be cleaned with a unipolar space charge and deposition of aerosol particles in an alternating voltage electric field between flat deposition electrodes coated with a uniform dielectric layer. The space charge between the precipitation electrodes is obtained by removing the negative charge carriers from the zone of the barrier discharge excited between the main precipitation electrode and the additional electrode, covered with a uniform dielectric layer and perforated over the working surface. The zones of the barrier discharge are included in series with the main sedimentation gap. The electric field in the zone of the barrier discharge is set in the range (1040) · 10 ⁵ V / m

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 невелика.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 deposition efficiency is low.

Известен способ очистки газа по патенту RU 2121881 от 20.11.1998, основанный на пропускании очищаемого потока газа через электрическое поле переменного напряжения. Способ заключается в заполнении газа униполярным отрицательным объемным зарядом от электрического разряда и осаждении частиц аэрозоля в электрическом поле переменного напряжения между плоскими осадительными электродами, покрытыми 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 подключения в составе плазмы электроотрицательных компонентов с высоким сродством к электрону. Осадительные электроды и зоны барьерного разряда питают параллельно от общего источника высокого переменного напряжения. Количество подаваемого в разряд химического реагента, например фреоны, углеводороды и др., в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов выбирают в интервале 0,001÷0,01.A known method of gas purification according to patent RU 2121881 from 11/20/1998, based on passing a cleaned gas stream through an electric field of alternating voltage. The method consists in filling a gas 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. In the working gap between the precipitation electrodes, plasma barrier zones are generated that are excited in a system of plane-parallel electrodes coated with a dielectric installed along electric field lines, and a chemical reagent is fed into the plasma zones to discharge electronegative components with high electron affinity in the plasma. Precipitation electrodes and barrier discharge zones are supplied in parallel from a common source of high AC voltage. The amount of chemical reagent fed into the discharge, for example, freons, hydrocarbons, etc., in volume percent relative to the volume of gas to be purified, is selected in the range of 0.001 ÷ 0.01.

Недостатком этого способа является его сложность и громоздкость.The disadvantage of this method is its complexity and bulkiness.

Известен по патенту 2008099, МПК B03C 3/08, опубл. 29.10.1991, электрофильтр для очистки газов. Он состоит из ряда полей, разделенных на секции с размещенными в каждой секцией системами коронирующих и осадительных электродов, соединенных с источниками униполярного и импульсного напряжения. Источник импульсного напряжения выполнен короткоимпульсным, формирующим импульсы, длительностью 0,1-5 мкс при амплитуде напряженности электрического поля в зазорах фильтра 3-10 кВ/см, а электрофильтр снабжен установленным перед каждым полем и между секциями фильтра перпендикулярно к плоскостям соединительных электродов конденсатором, выполненным в виде двух сетчатых пластин с живым сечением 35-45%, расположенных одна от другой на расстоянии, большем пробойного. Конденсатор удален от секции на расстояние больше пробойного, одна из его пластин заземлена, а вторая изолирована от корпуса и подключена к импульсному источнику напряжения.Known by patent 2008099, IPC B03C 3/08, publ. 10/29/1991, an electrostatic precipitator for gas purification. It consists of a number of fields, divided into sections with corona and precipitation electrode systems located in each section, connected to unipolar and pulse voltage sources. The pulse voltage source is made of short-pulse, forming pulses with a duration of 0.1-5 μs with an amplitude of the electric field in the filter gaps of 3-10 kV / cm, and the electrostatic precipitator is equipped with a capacitor installed in front of each field and between the filter sections perpendicular to the planes of the connecting electrodes, made in the form of two mesh plates with a live section of 35-45%, located one from the other at a distance greater than the breakdown. The capacitor is removed from the section at a distance greater than the breakdown, one of its plates is grounded, and the second is isolated from the housing and connected to a pulsed voltage source.

Однако этот электрофильтр сложно применить для очистки выхлопных газов, к тому же он будет там малоэффективен.However, this electrostatic precipitator is difficult to use for cleaning exhaust gases; moreover, it will be ineffective there.

Известен аппарат для очистки газов (патент RU 2132238 от 27.06.1999). Аппарат включает источник питания, ионизатор, систему пластинчатых плоскопараллельных осадительных электродов, перфорированных на рабочей поверхности, покрытых диэлектриком и установленных вдоль потока на рабочем расстоянии друг от друга. Осадительные электроды размещены с переменным расстоянием между ними, при этом обеспечивают чередование пробивного зазора для получения разрядной плазмы и основных рабочих промежутков в заданном численном соотношении. Соседние осадительные электроды подключены к противоположным выводам источника переменного тока высокого напряжения. Численное соотношение чередования зон разрядной плазмы и основного рабочего промежутка выбирают в ряду значений 1:1, 1:2, …, 1:5.A known apparatus for cleaning gases (patent RU 2132238 from 06/27/1999). The apparatus includes a power source, an ionizer, a system of plate-like plane-parallel deposition electrodes perforated on a work surface, coated with a dielectric and installed along the flow at a working distance from each other. Precipitation electrodes are placed with a variable distance between them, while alternating the breakdown gap to obtain a discharge plasma and the main working gaps in a given numerical ratio. Neighboring collection electrodes are connected to opposite terminals of the high voltage AC source. The numerical ratio of the alternation of the zones of the discharge plasma and the main working period is chosen in the range of values 1: 1, 1: 2, ..., 1: 5.

Недостатком известного аппарата для очистки газов является сложность конструкции и значительная скорость рекомбинации разноименно заряженных носителей зарядов на выходе из зарядника, которая не позволяет заполнить пространство между осадительными электродами значительным объемным зарядом. Эффективность управления дисперсных примесей невелика, а в агрессивных средах происходит коррозия металлических электродов разрядника.A disadvantage of the known apparatus for gas purification is the complexity of the design and the significant recombination rate of oppositely charged charge carriers at the outlet of the charger, which does not allow filling the space between the precipitation electrodes with a significant space charge. The effectiveness of controlling dispersed impurities is low, and in aggressive environments there is corrosion of the metal electrodes of the spark gap.

Задача, решаемая изобретениями, заключается в повышении эффективности улавливания частиц дисперсной фазы в агрессивных средах, загрязненных газах.The problem solved by the inventions is to increase the efficiency of trapping particles of the dispersed phase in aggressive environments contaminated with gases.

Единый технический результат при использовании изобретений заключается в очищении выхлопных газов автомобилей.A single technical result when using the inventions is to clean the exhaust gases of cars.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки выхлопных газов, предусматривающем подачу химического реагента в газы, новым является то, что выхлопные газы пропускают через первый ряд коронирующих электродов, где они насыщаются отрицательными ионами, пропускают через второй ряд установленных в активированном угле коронирующих электродов, заряженных положительно, для очистки от тяжелых примесей и заряжения аэроионами, затем смешивают с наружным воздухом, поступающим через отверстия в корпусе устройства, установленного на выхлопную трубу, с образованием углекислого газа, и пропускают через третий ряд коронирующих электродов с отрицательным зарядом, установленных после активированного угля, где они насыщаются ионами.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of purification of exhaust gases, which provides for the supply of a chemical reagent to gases, it is new that the exhaust gases are passed through the first row of corona electrodes, where they are saturated with negative ions, passed through the second row of corona electrodes installed in activated carbon positively charged to remove heavy impurities and charge with ions, then mixed with the outside air coming in through openings in the device’s case, added to the exhaust pipe, with the formation of carbon dioxide, and passed through the third row of corona electrodes with a negative charge, installed after activated carbon, where they are saturated with ions.

В устройстве для осуществления способа, включающем корпус, источник питания, систему электродов, новым является то, что в корпусе устройства выполнены отверстия с направляющими планками для забора наружного воздуха, при этом в корпусе размещены активированный уголь и коронирующие электроды, второй ряд которых установлен в активированном угле с положительным зарядом, а первый и третий ряды электродов с отрицательным зарядом установлены перед и за активированным углемIn a device for implementing the method, comprising a housing, a power source, an electrode system, it is new that holes are made in the device housing with guide bars for intake of external air, while activated carbon and corona electrodes are placed in the housing, the second row of which is installed in the activated coal with a positive charge, and the first and third rows of electrodes with a negative charge are installed in front of and behind activated carbon

На фиг.1 схематично изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 - общий вид в плане (по стрелке А показано движение выхлопных газов от автомобиля, по стрелке В - поступление наружного воздуха в устройство, по стрелке С - выход очищенных выхлопных газов).Figure 1 schematically shows a General view of the device in section; figure 2 is a General view in plan (arrow A shows the movement of exhaust gases from the car, arrow B shows the flow of external air into the device, arrow C shows the outlet of the cleaned exhaust gases).

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из трубы с внутренним диаметром, равным наружному диаметру выхлопной трубы автомобиля. На поверхности трубы 1 с двух сторон выполнены отверстия 2 прямоугольной формы. Снаружи на корпусе около отверстий 2 установлены направляющие планки 3 для направления потока встречного воздуха в отверстие трубы. В средней части корпуса 1 помещен активированный уголь 4 в сетчатой упаковке (для того, чтобы не рассыпался). Внутри корпуса 1 расположена система коронирующих электродов 5. Первый ряд коронирующих электродов 5 установлен перед активированным углем 4, второй ряд - в активированном угле, а третий ряд перед отверстиями 2 для забора воздуха. Коронирующие электроды 5, расположенные в активированном угле, подключены к плюсовому заряду источника питания автомобиля, а два других ряда - к минусу. За счет того, что внутренний диаметр корпуса 1 равен наружному диаметру выхлопной трубы автомобиля, устройство устанавливается на выхлопную трубу автомобиля и крепится, например, хомутами.The device consists of a housing 1 made of a pipe with an inner diameter equal to the outer diameter of the exhaust pipe of the car. On the surface of the pipe 1 from two sides made holes 2 of a rectangular shape. Outside, on the housing near the holes 2, guide rails 3 are installed to direct the flow of oncoming air into the pipe hole. In the middle part of the housing 1, activated carbon 4 is placed in a mesh package (so that it does not crumble). Inside the housing 1 is a system of corona electrodes 5. The first row of corona electrodes 5 is installed in front of activated carbon 4, the second row in activated carbon, and the third row in front of the holes 2 for air intake. The corona electrodes 5 located in the activated carbon are connected to the positive charge of the vehicle’s power source, and the other two rows to the minus. Due to the fact that the inner diameter of the housing 1 is equal to the outer diameter of the exhaust pipe of the car, the device is installed on the exhaust pipe of the car and is fastened, for example, with clamps.

Способ очистки выхлопных газов заключается в очистке выхлопных газов путем пропускания выхлопных газов через первый ряд коронирующих электродов, где они насыщаются отрицательными ионами, затем путем пропускания их через активированный уголь, где они очищаются от тяжелых примесей и заряжаются аэроионами за счет установленных в угле коронирующих электродов, заряженных положительно, затем смешиваются с поступающим через отверстия воздухом, при этом угарный газ, содержащийся в выхлопных газах, вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя углекислый газ, и далее, проходя через третий ряд коронирующих электродов с отрицательным зарядом, насыщается ионами.The method of cleaning exhaust gases consists in cleaning exhaust gases by passing exhaust gases through the first row of corona electrodes, where they are saturated with negative ions, then by passing them through activated carbon, where they are purified from heavy impurities and charged with aero ions due to the corona electrodes installed in the coal, positively charged, then mixed with the air entering through the holes, while the carbon monoxide contained in the exhaust gas reacts with the oxygen in the air, azuya carbon dioxide, and then, passing through the third row of corona electrodes with a negative charge, it is saturated with ions.

Устройство работает следующим образомThe device operates as follows

Устройство устанавливается на выхлопную трубу автомобиля и крепится, например, хомутами. При движении автомобиля выхлопные газы поступает в корпус 1, а встречный наружный воздух по направляющим планкам 3 поступает в окна 2. Выхлопные газы проходят через первый ряд коронирующих электродов 8, насыщаются отрицательными ионами, затем проходят через активированный уголь 4, где они очищаются от тяжелых примесей и заряжаются аэроионами за счет установленных в угле коронирующих электродов 5, заряженных положительно, затем смешиваются с поступающим через отверстия 3 воздухом, при этом угарный газ, содержащийся в выхлопных газах, вступает в реакцию с кислородом воздуха, образует углекислый газ и далее, проходя через третий ряд коронирующих электродов с отрицательным зарядом, насыщается ионами для увеличения сил адсорбции отходящих газов в фильтре. Очищенный выхлопной газ, более безвредный, поступает в атмосферу.The device is installed on the exhaust pipe of the car and is attached, for example, with clamps. When the car is moving, the exhaust gases enter the housing 1, and the outside air flows through the guide strips 3 through the windows 2. The exhaust gases pass through the first row of corona electrodes 8, are saturated with negative ions, and then pass through activated carbon 4, where they are cleaned of heavy impurities and charged with aero ions due to positively charged corona electrodes 5 installed in the corner, then mixed with the air coming in through the openings 3, while the carbon monoxide contained in the exhaust gases to react with atmospheric oxygen to form carbon dioxide and then passing through the third series of corona electrodes with a negative charge is saturated to increase the ion strength of adsorption exhaust gases in the filter. Purified exhaust gas, more harmless, enters the atmosphere.

Пример. Устройство было установлено на автомобиль ГАЗ-24. Содержание выхлопных газов в одном кубометре без установки устройства 5 мл/г угарного газа СО. После установки устройства в одном кубометре выхлопных газов содержится 0,9 мл/г угарного газа СО и 4,1 мл/г CO₂.Example. The device was installed on a GAZ-24 car. The content of exhaust gases in one cubic meter without installing the device 5 ml / g of carbon monoxide CO. After installing the device in one cubic meter of exhaust gas contains 0.9 ml / g of carbon monoxide CO and 4.1 ml / g of CO ₂ .

Claims

1. A method for purifying exhaust gases, comprising supplying a chemical reagent to gases, characterized in that the exhaust gases are passed through the first row of corona electrodes, where they are saturated with negative ions, and passed through the second row of positively charged corona electrodes charged to clean from heavy impurities and charges with aeroions, then mixed with external air flowing through openings in the body of the device mounted on the exhaust pipe, with the formation of carbon dioxide gas and passed through a third series of corona electrodes with a negative charge, installed after the activated carbon where they are saturated with ions.

2. The device for implementing the method according to claim 1, comprising a housing, a power source, an electrode system, characterized in that the housing of the device has openings with guide bars for intake of external air, while activated carbon and corona electrodes are placed in the housing, part of which are installed in activated carbon with a positive charge, and electrodes with a negative charge are installed in front of and behind activated carbon.