SU977843A1

SU977843A1 - Method and apparatus for neutralizing waste gases

Info

Publication number: SU977843A1
Application number: SU792714603A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Михайлович Красносельский; Василий Алексеевич Звонов
Original assignee: Ворошиловградский машиностроительный институт
Priority date: 1979-01-16
Filing date: 1979-01-16
Publication date: 1982-11-30

Description

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорани . Известны способы и устройства дл нейтрализации отработавших газов при помощи электрических воздействий. Данный способ заключаетс в том, что нейтрализаци отраОотавщих газов производитс в зоне коронного разр А- .ЩИзвестны также способы нейтрализации отработавших газов путем их ионизации . Известно также устройство дл осуществлени способа, содержащее кор пус с впускным и выпускным патрубками участок Вентури, выполненный внутри корпуса, и электроды, размещенные на этом участке. Отработавшие газы в . смеси со вторичным воздухом пропуски ют через камеру с электродом, дающим коронный разр д, образующийс озон вступает в химические реакции с токсичными компонентами 2. Недостатками указанных способов и устройств дл их реализации влйютс значительные затраты электроэнергии на разр д и недостаточна эффективность нейтрализации. Цель изобретени - повышение эффективности нейтрализации. Указанна цель достигаетс тем, что в способе нейтрализации поток отработавших газов ионизируют в зоне разрежени и затем турбулизируют, причем разрежение образуют. путем эжектировани . В устройстве осуществление способа на участке Вентури установлен по меньшей мере один полый турбулизатор с образованной внутри него зоной разрежени и в последней размещен по меньшей мере один электрод. Напр жение зажигани самосто тельного электрического разр да в газе пр мо пропорционально давлению газа. Поэтому в разреженной атмосфере зажи гание короны осуществл етс при более низком напр жении, а следовательно , и с меньшими энергетическими затратами . Данный вид.разр да одноврв менно вл етс разновидностью тлеющег го разр да и, следовательно, обладает всеми его качествами. Применение тлеющего разр да позвол ет при невысоких температурах, существующих в отработавших газах, достичь значительной диссоциации молекул , т. е, получить сверхравновесные дл данных температур концентрации радикалов и других активных частиц. С термодинамической точки зрени эта возможность получени сверхраановесных концентраций продуктов реакций св зана с неизотермичностью плазмы разр да, с существованием нар ду с относительно низкой температурой молекул рного газа весьма высокой температуры газа электронного. Эта разность температур характеризует наличие в плазме изобарного потенциала идущего на совершение работы, затрата которой необходима дл создани нерав новесного состо ни . Конкретный механизм использовани энергии электрон ного газа на активацию химического процесса различен в разных реакци х. Таким образом, коронный разр д в разреженной атмосфере вл етс мощным ге нератором активных частиц, т. е, Сложных радикалов, STOMOB, электронов Наличие таких частиц в зоне химических реакций позвол ет резко интенсифицировать процесс нейтрализации отработавших газов. При зажигании коронного разр да в разреженной атмосфере смеси вторичного воздуха с отработавшими газами образуютс активированные молекулы кислорода, ионы кислорода и молекулы озона, нар ду с ними образуютс ионизированные и активированные молекулы токсичных компонентов, и, в частности продуктов неполного сгорани (т. е. СО и СН). Выход зар женных и химически активных частиц из разреженной ат мосферы в сильно турбулизованный поток способствует интенсивному распределению центров химической реакции по объему потока и резко увеличивает скорость реакции, а также способствует более полному ее протеканию, т. е. повышает эффективность нейтрализации отработавших газов. При этом у положительно коронирующего электрода во внешней области короны имеетс наличие ионизированных и возбужденных электроположительных молекул, в част-. нести, молекул углеводородов, а у отрицательно -коронирующего электрода во внешней области короны имеетс наличие ионизированных и возбужденных электроотрицательных молекул, в частности , молекул кислорода и угарного газа. Так как смешиваютс только внешние области корон, то смешиваютс химически активные, частицы, способные энергично взаимодействовать друг с другом, к тому же среди них встречаютс частицы, ионизированные противоположными знаками. Это также способствует интенсивной нейтрализации отработавших газов. Существенным отличием данного изобретени вл етс то, что коронный разр д зажигаетс в разреженной атмосфере, а смесь отработавших газов со вторичным воздухом обрабатываетс активными частицами в турбулизированном потоке. На фиг. 1 изображено устройство дл осуществлени способа с турбулизаторами , расположенными р дом; на фиг. 2 - вариант устройства с последовательным расположением турбулизаторов; на фиг. 3 - .то же, с одним тур- булизатором сетчатым электродом. YctpoHCTBo дл осуществлени способа нейтрализации отработавших газов содержит корпус 1 из термостойкого диэлектрика. На участке Вентури, выполненном внутри корпуса 1 на кронштейнах 2 и 3, установлены полые турбулизаторы в виде кожухов из термостойкого диэлектрика. В пронштейнах 2 и 3 размещены провода 5. Внутри полых турбулизаторов размещены основные электроды. 6 и дополнительные электроды 7-. Устройство работает следующим образом . Поток отработавших газов в смеси со вторичным воздухом омывает-полые турбулизаторы 4. При движении потока от вершин-турбулизаторов к их основани м скорость его возрастает вследствие -уменьшени проходного сечени внутри корпуса 1 и в турбилазторах k за счет эжекции создаетс разрежение. Кроме того, у оснований турбулизаторов поток срываетс и турбилизируетс .This invention relates to mechanical engineering, in particular to the exhaust gas neutralization of internal combustion engines. Known methods and devices for the neutralization of exhaust gases using electrical effects. This method consists in the fact that the neutralization of the reflecting gases is carried out in the zone of the corona discharge of the A-. CO. The methods of the neutralization of the exhaust gases by their ionization are also known. It is also known a device for carrying out the method, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a Venturi section, made inside the housing, and electrodes located in this area. Exhaust gases c. mixtures with secondary air are passed through a chamber with an electrode giving a corona discharge, the ozone formed enters into chemical reactions with toxic components 2. The drawbacks of these methods and devices for their realization are significant power consumption for discharge and insufficient neutralization efficiency. The purpose of the invention is to increase the efficiency of neutralization. This goal is achieved by the fact that, in the neutralization method, the exhaust gas flow is ionized in the rarefaction zone and then turbulized, and a vacuum is formed. by ejection. In the device implementation of the method, at least one hollow turbulator with a vacuum zone formed inside it is installed on the Venturi site and at least one electrode is placed in the latter. The ignition voltage of an independent electrical discharge in a gas is directly proportional to the pressure of the gas. Therefore, in a rarefied atmosphere, the corona is ignited at a lower voltage and, consequently, with lower energy costs. This type of discharge is at the same time a type of glowing discharge and, therefore, has all its qualities. The use of a glow discharge allows, at low temperatures existing in the exhaust gases, to achieve a significant dissociation of molecules, i.e., to obtain super-equilibrium concentrations of radicals and other active particles for given temperatures. From a thermodynamic point of view, this possibility of obtaining superravel concentration of reaction products is associated with the non-isothermal nature of the discharge plasma, along with the relatively low molecular gas temperature, the very high temperature of the electron gas. This temperature difference characterizes the presence in plasma of the isobaric potential of the work going to be done, the cost of which is necessary for creating an imbalance. The specific mechanism of using the energy of an electron gas to activate a chemical process varies in different reactions. Thus, the corona discharge in a rarefied atmosphere is a powerful generator of active particles, i.e., Complex radicals, STOMOB, electrons. The presence of such particles in the zone of chemical reactions makes it possible to sharply intensify the process of neutralizing exhaust gases. When a corona discharge is ignited in a rarefied atmosphere of a mixture of secondary air with exhaust gases, activated oxygen molecules, oxygen ions and ozone molecules are formed, along with them ionized and activated molecules of toxic components, and in particular products of incomplete combustion, are formed (i.e. CO and CH). The release of charged and chemically active particles from a rarefied atmosphere to a highly turbulized stream promotes an intensive distribution of chemical reaction centers throughout the flow volume and dramatically increases the reaction rate, and also contributes to its more complete flow, i.e., increases the efficiency of exhaust gas neutralization. At the same time, the positively coring electrode in the outer coronal region has the presence of ionized and excited electropositive molecules, in particular. Carrying molecules of hydrocarbons, and the negative-coring electrode in the outer region of the corona has the presence of ionized and excited electronegative molecules, in particular, oxygen molecules and carbon monoxide. Since only the outer coronary areas are mixed, the chemically active particles that are able to vigorously interact with each other are mixed, besides, particles ionized by opposite signs are found among them. It also contributes to intensive exhaust gas neutralization. The essential difference of this invention is that the corona discharge is ignited in a rarefied atmosphere, and the mixture of exhaust gases with secondary air is treated with active particles in a turbulized stream. FIG. 1 shows an apparatus for carrying out the method with turbulators arranged in a row; in fig. 2 - a variant of the device with a consistent arrangement of turbulizers; in fig. 3 - the same, with one turbulant mesh electrode. YctpoHCTBo for carrying out the method for neutralizing exhaust gases comprises a housing 1 of heat-resistant dielectric. On the Venturi section, made inside the housing 1 on the brackets 2 and 3, hollow turbulators are installed in the form of shells made of heat-resistant dielectric. In the stems 2 and 3 wires are placed 5. Inside the hollow turbulators are placed the main electrodes. 6 and additional electrodes 7-. The device works as follows. The flow of exhaust gases in a mixture with secondary air washes-hollow turbulizers 4. When the stream moves from the turbulent tops to their bases, its speed increases due to a reduction in the flow area inside the housing 1 and in the turbilators k due to ejection a vacuum is created. In addition, at the bases of the turbulizers, the flow is disrupted and turbulized.

На основные электроды 6 и дополнительные электроды 7 на провода 5 подаетс высокое напр жение. При этом на основные 6 и дополнительные 7 электроды, установленные а одном поло турбулизаторе k, подаетс потенциал одного знака, В полых турбулизаторах k у электродов 6 зажигаетс бипол рна корона, а так как электроды наход тс в разреженной атмосфере, то выход зар дов с поверхности электродов будет облегчен и зажигание короны будет осуществл тьс при более низкое напр жении, а, следовательно, и с более низкими энергетическими затратами Кроме того, наличие дополнительных электродов способствует тому, что пространственный зар д (электронное или ионное облако) более интенсивно уноситс из объема полых турбулизаторов , име значительную кинетическую энергию, и при выходе из турбулизатора 4 они сильно способствуют ионизации , возбуждению и диссоциации молекул . Помимо этого, в разреженной атмосфере полых турбулизаторов k генери руетс значительное количество химически активных частиц, возбужденных молекул атомов, радикалов, которые электрическ1 м ветром ,вынос тс в турбулентный поток. Все это способствует ионизации газов и сильной интенсификации химических реакций нейтрализации отработайшйх газов. Применение бипол рной короны способствует избирательности ионизации отдельных компонентов смеси отработавших газов со вторичным воздухом. Так, в зоне отрицательного коронирующего электрода ионизируютс и возбуждаютс , главным образом, молекулы кислорода и угарного газа, а в зоне положитель но коронирующего электрода ионизируютс и возбуждаютс , главным образом , молекулы углеводородов, водорода и т. д. Это позвол ет более эффективно интенсифицировать и управл ть реакцией нейтрализации отра ботавших газов.High voltage is applied to the main electrodes 6 and the additional electrodes 7 to the wires 5. At the same time, the potential of the same sign is applied to the main 6 and additional 7 electrodes installed in one polio turbulizer k. the electrodes will be facilitated and the corona ignition will take place at a lower voltage, and, consequently, with a lower energy cost. In addition, the presence of additional electrodes contributes to the fact that space charge (electr read only or ionic cloud) more intensively entrained volume of hollow vortex generators, having a large kinetic energy, and at the outlet of the vortex generator 4, they strongly contribute to ionization, excitation and dissociation of the molecules. In addition, in a rarefied atmosphere of hollow turbulizers k, a significant amount of chemically active particles, excited atomic molecules, radicals, which are electrically driven by wind, are carried into the turbulent flow. All this contributes to the ionization of gases and the strong intensification of chemical reactions of neutralization of exhaust gases. The use of a bipolar corona contributes to the selectivity of the ionization of the individual components of the mixture of exhaust gases with secondary air. Thus, in the area of the negative corona electrode, mainly oxygen and carbon monoxide molecules are ionized and excited, and in the area of the positively corrosive electrode, molecules of hydrocarbons, hydrogen, etc. are ionized and excited. control the neutralization of the exhaust gases.

Таким образом, полые турбулизаторы 4 вл ютс генераторами активных частиц химических реакций, которые под действием электрического ветра вынос тс в область активных химических реакций нейтрализации отработавших газов. Эти реакции происход т в зонах сильной турбулизации у основа. НИИ полых турбулизаторов k, поэтомуThus, hollow turbulizers 4 are generators of active particles of chemical reactions, which under the action of an electric wind are carried into the area of active chemical reactions to neutralize exhaust gases. These reactions occur in areas of severe turbulence at the base. Research Institute of hollow turbulators k, therefore

активные частицы быстро перенос тс по всему объему потока.active particles are rapidly transported throughout the flow.

В устройстве, изображенном на фиг. 2j полые турбулизаторы k расположены последовательно друг за другом соосно корпусу 1 на некотором рассто нии друг от друга.In the device shown in FIG. 2j, the hollow turbulators k are arranged in series with each other coaxially with the housing 1 at a certain distance from each other.

При. этом смесь отработавших газов со вторичным воздухом после обработки .возле одного полого турбулизатора некоторое врем движетс по . нейтрализатору и уже. после этого смешиваетс со смесью, обработанной возле другого полого турбулизатора в противоположной короне.At. This is a mixture of exhaust gases with secondary air after treatment. For some time after one hollow turbulator it moves along. neutralizer and already. thereafter, it is mixed with a mixture processed near another hollow turbulizer in the opposite corona.

В устройстве, изображенном на фиг. 3, используетс унипол рна корона, т, е. коронный разр д, образованный коронирующим и некоронирующим электродами.In the device shown in FIG. 3, a unipolar corona, i.e., a corona discharge, formed by corona and non corona electrodes is used.

Кроме того, сетчатый электрод 8 способствует равномерному распределению зар женных частиц по сечеНию потока смеси отработавших газов со вторичным воздухом.In addition, the grid electrode 8 contributes to the uniform distribution of the charged particles over the cross section of the flow of the mixture of exhaust gases with secondary air.

Применение предлагаемого изобретени позвонит снизить затраты электроэнергии на нейтрализацию отработавших газов и повысить эффективность нейтрализации.The application of the invention will call for reducing the cost of electricity for exhaust gas neutralization and increasing the neutralization efficiency.

Claims

1. A method for neutralizing exhaust gases by ionization, characterized in that, in order to increase efficiency, the flow is rejected. boiling gases are ionized in the dilution zone and then turbulized. A vacuum is formed by ejection.

2. A device for carrying out the method according to claim 1, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a Venturi section formed inside the housing and electrodes placed

In this area, characterized in that at least one hollow turbulator with a vacuum zone formed inside it is installed in the Venturi section and at least one electrode is placed in the latter.,

Sources of information taken into account in the examination

1. US patent K 3979193, cl. 55-123, published. 1976.

2.UK patent number cl. In 2 J, published 1971.

F1 / g.1

Figg

"ABOUT -

about