WO2020091624A1 - Устройство плазменной очистки выбросов двигателей от оксидов азота - Google Patents

Устройство плазменной очистки выбросов двигателей от оксидов азота Download PDF

Info

Publication number
WO2020091624A1
WO2020091624A1 PCT/RU2019/000231 RU2019000231W WO2020091624A1 WO 2020091624 A1 WO2020091624 A1 WO 2020091624A1 RU 2019000231 W RU2019000231 W RU 2019000231W WO 2020091624 A1 WO2020091624 A1 WO 2020091624A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nitrogen oxides
absorber
module
emissions
modules
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/000231
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Залманович ПОНИЗОВСКИЙ
Original Assignee
РАДЧЕНКО, Виталий Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by РАДЧЕНКО, Виталий Анатольевич filed Critical РАДЧЕНКО, Виталий Анатольевич
Priority to DE112019005401.5T priority Critical patent/DE112019005401T5/de
Publication of WO2020091624A1 publication Critical patent/WO2020091624A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/323—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/04—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric, e.g. electrostatic, device other than a heater

Definitions

  • the device is designed to clean the emissions of internal combustion engines (ICE) from nitrogen oxides using low-temperature plasma generated by a frequency streamer nanosecond discharge and an absorber.
  • ICE internal combustion engines
  • the invention can be used to clean emissions of stationary diesel engines, vehicles, sea transport, as well as stationary and mobile gas turbine plants.
  • the main elements of such devices are a high-frequency frequency generator, reactor chambers, and sorbent / catalyst chambers [1].
  • the principle of operation of such devices is as follows. In the reactor chamber under the influence of high-frequency frequency pulses of a certain amplitude and duration generated by a pulse voltage generator, a low-temperature nonequilibrium plasma is formed.
  • the term low-temperature nonequilibrium plasma (NNP), characterized by high electron energy (up to 10-15 eV) and ion temperature close to ambient temperature, is widely used in this technical field.
  • nitric oxide In NNP, nitric oxide (NO) is converted, which is the main component of nitric oxides (NO x ) in engine emissions into nitrogen dioxide (N0 2 ) or other nitrogen oxides, as well as nitric acid (HN0 3 ). Further, in the chambers with the sorbent / catalyst, further emissions are cleaned from nitrogen oxides and nitric acid.
  • the device consists of two chambers forming a single module, a reactor chamber and a sorbent chamber. In the center through both chambers passes a high-voltage electrode connected to a high voltage source through a coaxial input.
  • a high-voltage electrode connected to a high voltage source through a coaxial input.
  • diesel engine emissions pass through the reactor chamber, where nitric acid is generated, and then pass through the sorbent layer in the sorbent chamber.
  • the disadvantage of this device is the lack of insulation on a high-voltage electrode located inside the sorbent, which limits the amplitude of the pulses generated by the pulse voltage generator, since the nitric acid generated in the reactor chamber sharply reduces the electrical strength of the sorbent. Limiting the amplitude of the pulse of the pulse voltage generator reduces the energy efficiency of the device [9].
  • the technical result of the invention is to increase the degree of purification of emissions of the internal combustion engine from nitrogen oxides.
  • a device for cleaning emissions of an internal combustion engine from nitrogen oxides using a nonequilibrium low-temperature plasma and an absorber which can be g-A1 2 0 3 or V 2 0 5 , including n sequential modules electrically connected to one to the pulse generator, each of the modules is formed by a reactor chamber and a chamber with an absorber, the length of each subsequent module being uniformly reduced relative to the length of the previous one, and the diameter of each the next module is 1-5% less than the diameter of the previous one.
  • the high-voltage electrode passing through the absorber has ceramic insulation, which has the same electrical strength as the air gap in the reactor chamber of the same module.
  • the design provides the device with high energy characteristics, since the energy of the pulse voltage generator is introduced into the plasma with higher values of efficiency.
  • the presence of ceramic insulation on the electrode inside the absorber increases the reliability of the device and increases the energy efficiency of the device.
  • each module is formed by a reactor chamber (8.6.4) and a chamber with an absorber (7.5.3), the length each subsequent module is uniformly reduced relative to the previous one, and the diameter of each subsequent module is 1-5% less the previous one.
  • all modules are powered from a single pulse voltage generator (14) through a coaxial input (1).
  • the alignment of a single high-voltage electrode is carried out by a coaxial input (1) and a supporting insulator 15.
  • the air purified from nitrogen oxides is ejected through the pipe (2).
  • the reactor chambers are formed by an external low-potential tubular electrode, for example, for module M] - (11), grounded through an inductance (12) to the motor housing (13) and a high-voltage electrode (8) formed by a series of star-shaped disks located with a gap of at least 5 mm apart from each other.
  • the absorber in the chamber with the absorber (7) is isolated from the high-voltage electrode passing through them with ceramic insulation (9), which has the same electric strength as the air gap in the reactor chamber.
  • module Mi (table 1)
  • module M 2 (table 2)
  • module Mi + module M 2 (table 3).
  • the ICE emission consumption in all experiments was 24 m 3 / h.
  • the example considers the purification of ICE emissions from nitrogen oxides with one module 1.2 m long and two modules 0.8 m and 0.4 m long, respectively, connected in series through a gas.
  • I current
  • U voltage
  • P power injected into the plasma
  • Table 4 presents data on the cleaning of ICE emissions by one module 1.2 m long, and in table 5 by two modules 0.8 and 0.4 m long, respectively, connected in series.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Устройство предназначено для очистки выбросов двигателей внутреннего сгорания от оксидов азота с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы, генерируемой частотным стримерным наносекундным разрядом, и поглотителем. Изобретение может быть использовано для очистки выбросов стационарных дизельных установок, автотранспорта, морского транспорта, а также стационарных и подвижных газотурбинных установок. Технический результат изобретения заключается в повышении степени очистки выбросов двигателей внутреннего сгорания от оксидов азота. Указанный результат достигается за счет того, что устройство для очистки выбросов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы и поглотителя, включает n последовательных модулей, электрически подключенных к одному генератору импульсного напряжения, каждый из модулей образован реакторной камерой и камерой с поглотителем, причем длина каждого последующего модуля последовательно и равномерно уменьшается относительно длины предыдущего, а диаметр каждого последующего модуля на 1-5% меньше диаметра предыдущего.

Description

Устройство плазменной очистки выбросов двигателей от оксидов азота
Устройство предназначено для очистки выбросов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) от оксидов азота с помощью низкотемпературной плазмы, генерируемой частотным стримерным наносекундным разрядом, и поглотителем. Изобретение может быть использовано для очистки выбросов стационарных дизельных установок, автотранспорта, морского транспорта, а также стационарных и подвижных газотурбинных установок.
Основными элементами таких устройств являются частотный высоковольтный генератор, реакторные камеры и камеры с сорбентом/катализатором [1]. Принцип действия таких устройств заключается в следующем. В реакторной камере под действием частотных высоковольтных импульсов определенной амплитуды и длительности, генерируемых генератором импульсного напряжения, образуется низкотемпературная неравновесная плазма. Термин низкотемпературная неравновесная плазма (ННП), характеризуемая высокой энергией электронов (до 10-15 эВ) и температурой ионов, близкой к температуре окружающей среды, широко используется в данной области техники. В ННП происходит конверсия оксида азота (NO), являющимся основным компонентом оксидов азота (NOx) в выбросах двигателей в диоксид азота (N02) или другие оксиды азота, а также азотную кислоту (HN03). Далее в камерах с сорбентом/катализатором происходит дальнейшая очистка выбросов от оксидов азота и азотной кислоты.
Имеется целый ряд патентов, в которых описываются установки для очистки выбросов дизельных двигателей, имеющих реакторную камеру и камеру с сорбентом/катализатором, (см. например [2-7]). Однако во всех этих устройствах игнорируется тот факт, что большая часть оксидов азота конвертируется в реакторной камере не в оксиды азота, а в азотную кислоту (HN03) [1], в результате чего катализатор NOx будет работать недостаточно эффективно. Для устранения данного недостатка в [6], [7] предлагается добавлять в тракт очистки дизельное топливо, что ведет к увеличению расхода топлива.
Наиболее близким к данному техническому решению является устройство по патенту [8].
Согласно патенту, устройство состоит из двух камер, образующих единый модуль, реакторную камеру и камеру с сорбентом. По центру через обе камеры проходит высоковольтный электрод, подключенный к источнику высокого напряжения через коаксиальный ввод. В процессе очистки выбросы дизельного двигателя проходят через реакторную камеру, где генерируется азотная кислота, после чего проходят через слой сорбента в камере с сорбентом. Недостатком данного устройства является отсутствие изоляции на высоковольтном электроде, расположенном внутри сорбента, ограничивающем амплитуду импульсов, генерируемых генератором импульсного напряжения, так как нарабатываемая в реакторной камере азотная кислота резко снижает электрическую прочность сорбента. Ограничение амплитуды импульса генератора импульсного напряжения снижает энергетическую эффективность работы устройства [9].
Технический результат изобретения заключается в повышении степени очистки выбросов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота.
Технический результат достигается за счет выполнения устройства для очистки выбросов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы и поглотителя, в качестве которого может выступать g-A1203 или V205, включающего п последовательных модулей, электрически подключенных к одному генератору импульсов, каждый из модулей образован реакторной камерой и камерой с поглотителем, причем длина каждого последующего модуля равномерно уменьшается относительно длины предыдущего, а диаметр каждого последующего модуля на 1-5% меньше диаметра предыдущего. В ином исполнении изобретения высоковольтный электрод, проходящий через поглотитель, имеет керамическую изоляцию, которая имеет ту же электрическую прочность, что и воздушный промежуток в реакторной камере того же модуля.
Конструкция обеспечивает устройству высокие энергетические характеристики, поскольку внедрение энергии генератора импульсного напряжения в плазму осуществляется с более высокими значениями КПД. Кроме того, наличие керамической изоляции на электроде внутри поглотителя повышает надежность работы устройства и повышает энергетическую эффективность работы устройства.
Конструкция предлагаемого устройства приведена на фиг.1. В устройстве выбросы (отработанные газы) через патрубок (10) проходят многомодульную камеру (Mi— Мп), в которой каждый модуль образован реакторной камерой (8,6,4) и камерой с поглотителем (7,5,3), причем длина каждого последующего модуля равномерно уменьшается относительно предыдущего, а диаметр каждого последующего модуля на 1-5% меньше предыдущего. При этом все модули питаются от одного генератора импульсного напряжения (14) через коаксиальный ввод (1). Центровка единого высоковольтного электрода осуществляется коаксиальным вводом (1) и опорным изолятором 15. Очищенный от оксидов азота воздух выбрасывается через патрубок (2).
Реакторные камеры образованы внешним низко потенциальным трубчатым электродом, например для модуля М] - (11), заземленным через индуктивность (12) на корпус двигателя (13) и высоковольтным электродом (8), образованным рядом звездообразных дисков, расположенных с зазором не менее 5 мм друг от друга. Поглотитель в камере с поглотителем (7) изолирован от проходящего через них высоковольтного электрода керамической изоляцией (9), имеющую туже электрическую прочность, что и воздушный промежуток в реакторной камере. Таким образом, возникновение центров проводимости, образующихся вследствие насыщения поглотителя кислотой в процессе плазменной очистки выбросов ДВС, не влияет на электрическую прочность многомодульной конструкции. Все это позволяет улучшить как энергетические характеристики устройства, так и поднять эффективность очистки выбросов ДВС от оксидов азота.
Подтверждением справедливости эффективности заявленного устройства являются результаты экспериментов по очистке выбросов ДВС от оксидов азота одно и двух модульными устройствами.
Пример 1
Очистка ДВС от оксидов азота установкой с одиночными модулями с диаметром 140 мм (Mi) (позиция 7, 8 на фиг. 1) и 120 мм (М2) (позиция 5, 6 на фиг. 1) и установкой с двумя этими модулями, включенными последовательно по потоку газа (позиция Mi, М2 на фиг. 1) и подсоединенными к одному генератору высоковольтных импульсов (позиция 14 на фиг. 1).
На фиг. 2 представлены осциллограммы тока (I) , напряжения (U) и внедряемой в плазму мощности (Р=1Н) для модуля М( (а), для модуля М2 (б) и совместно модулей Mi и М2, подключенных к одному и тому же генератору импульсных напряжений (14).
Во всех опытах использовался один и тот же генератор импульсного напряжения с выходной емкостью 2,2 нФ. При амплитуде выходного импульса 40 кВ запасенная в конденсаторах энергия составляет 1.6 Дж, При заданной частоте следования импульсов 673 Гц отбираемая как модулями Mi и М2 по одиночке, так и одновременно включенными обоими модулями от сети мощность составляла 1070 Вт. Вводимая в плазму за импульс энергия (W) может быть определена из осциллограмм как W=|P dt.
Из осциллограмм следует, что для модуля М W- О.ЗДж, (рис.2.(а)) т.е. КПД передачи энергии от ГИН в плазму составляет 18%.
Для модуля М2 (рис.2.(б)) W~ 0.6 Дж т.е. КПД внедрения в газ энергии составляет
38%.
При совместном использовании модулей М] и М2 (рис.2(в)) W-0.9 Дж т.е. КПД внедрения в плазму энергии увеличивается до 60 %.
Данные по очистке выбросов ДВС мощностью 5 кВ представлены в таблицах: модуль Mi (таблица 1), модуль М2 (таблица 2), модуль Mi + модуль М2 (таблица 3). Расход выбросов ДВС во всех опытах составлял 24 м3/ч.
Таблица 1
Figure imgf000006_0001
Таблица 2
Figure imgf000006_0002
Figure imgf000007_0001
Таблица 3
Figure imgf000007_0002
Результаты экспериментов показывают, что в модулях идут следующие основные плазмохимические и химические реакции.
В реакторной камере:
02+e (5,leV)-> 20+е (1)
NO+O -> N02+hv (2)
Н20+ е (3, 1 eV)->OH+H (3)
N02+ 0H->HN03 (4)
Анализ выхлопа после реакторной камеры показал наличие 2.5% азотной кислоты (HN03).
В камере с поглотителем:
C0+N02->C02+N0 (5)
А1203 + 6HNO3 -» 2A1(N03)+ ЗН20 (6)
3N02 + Н20 -> 2HN03 + NO (7)
На выходе камеры с поглотителем не детектируется HNO3, но наблюдается убыль А1203. Таким образом, два последовательно включенных модуля уменьшающегося диаметра позволяют довести энергию, вводимую в плазму до 60% по сравнению с 18% у модуля М и 38% для модуля М2. Степень очистки с помощью двух последовательно включенных модулей М| и М2 составляет 92% т.е увеличивается на 37% по сравнению модулем М и на 15% по сравнению с модулем М2. При этом во всех опытах энергия, отбираемая от сети, была одинакова.
При этом уменьшение диаметра последующих модулей более чем на 5% от диаметра предыдущего уменьшает эффективность очистки выбросов ДВС, в связи с чем представляется нецелесообразным.
Пример 2
В примере рассматривается очистка выбросов ДВС от оксидов азота одним модулем длиной 1.2 м и двумя модулями длиной 0.8 м и 0.4 м соответственно, соединенных последовательно по газу.
На фиг. 3 представлены осциллограммы тока (I) , напряжения (U) и внедряемой в плазму мощности (Р=1Н) для модуля длиной 1.2 м (фиг. За) и двух модулей длиной 0.8м и 0.4м соединенных последовательно по газу (фиг. 36) и последовательно по напряжению. В обоих опытах использовался один и тот же генератор импульсного напряжения с выходной емкостью 1.5 нФ. Амплитуда импульсного напряжения составляла 45 кВ, частота следования импульсов 673Гц. Запасаемая в конденсаторах энергия составляла 1.5 Дж, мощность, отбираемая от сети- 1 кВт.
Из осциллограмм следует, что для модуля длиной 1.2 м W- 0.7Дж, (фиг. 2.а) т.е. КПД передачи энергии от генератора импульсного напряжения в плазму составляет 46%.
При совместном использовании двух модулей (фиг. 36) W-0.85 Дж т.е. КПД передачи энергии от генератора импульсного напряжения в плазму составляет 56%.
В таблице 4 представлены данные по очистке выбросов ДВС одним модулем длиной 1.2 м, а в таблице 5 двумя модулями длиной 0.8 и 0.4 м соответственно, соединенных последовательно.
Таблица 4
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000009_0001
Таблица 5
Figure imgf000009_0002
Из таблиц следует, что использование двух модулей увеличивает степень очистки выбросов ДВС на 7%, а внедряемую в плазму энергию на 10 % при одинаковой отбираемой от источника мощности.
Представленная на фиг. 4 временная диаграмма очистки выбросов ДВС от оксидов азота иллюстрирует уровень выбросов при отключенной (1) и работающей (2) двухмодульной установке мощностью 5 кВт (частота следования импульсов f=800 Гц, амплитуда импульса 45кВ, выходная емкость генератора импульсного напряжения 1.5 мкФ). Литература
1. Ponizovskiy A.Z. PhD, Kugel T.V . Smirnov A.S. Rindin I.E.
Purification of exhausts of diesel engines from nitrogen oxides using plasma systems nanosecond corona discharge 1 Ith Int. Sympos. on Non-Thermal/ Thermal Plasma Pollution Control Tech. &Sust. Energy Montegrotto Terme, Italy, July 1-5, p.87
2. US 6,775,972 B2
3. Pat.App.Pub. US 2004/0175305 Al
4. US 6,955,041 B2
5. Pat.App.Pub. US 2004/0231321 Al
6. US 7,081,231 B1
7. Патент РФ 2403955
8. Патент РФ .N°2361095 от 19.12.2007
9. Понизовский А.З., Гостеев С.Г., Локтев Г.В., Маевский В.А. Мельников В.Э., Понизовский Л.З. Филиппов С.Н. Наносекундная импульсная корона как инструмент очистки дизельных двигателей от сажи и оксидов азота. 31 Всероссийский семинар «ОЗОН И ДРУГИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ ОКИСЛИТЕЛИ. НАУКА И ТЕХНОЛОГИИ», Москва, 2-3 июня 2010г., стр.90-105.

Claims

Формула изобретения
1. Устройство для очистки выбросов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы и поглотителя, включающее п последовательных модулей, электрически подключенных к одному генератору импульсов, каждый из модулей образован реакторной камерой и камерой с поглотителем, причем длина каждого последующего модуля последовательно и равномерно уменьшается, а диаметр каждого последующего модуля на 1-5% меньше диаметра предыдущего.
2. Устройство по п.1, в котором высоковольтный электрод, проходящий через поглотитель, имеет керамическую изоляцию.
3. Устройство по п. 2, в котором керамическая изоляция имеет ту же электрическую прочность, что и воздушный промежуток в реакторной камере того же модуля.
PCT/RU2019/000231 2018-10-30 2019-04-10 Устройство плазменной очистки выбросов двигателей от оксидов азота WO2020091624A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112019005401.5T DE112019005401T5 (de) 2018-10-30 2019-04-10 Vorrichtung zur Plasmareinigung von Motorabgasen von Stickoxiden

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138242 2018-10-30
RU2018138242A RU2689020C1 (ru) 2018-10-30 2018-10-30 Устройство для очистки выбросов двигателей внутреннего сгорания от оксидов азота с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы и поглотителя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020091624A1 true WO2020091624A1 (ru) 2020-05-07

Family

ID=66636686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/000231 WO2020091624A1 (ru) 2018-10-30 2019-04-10 Устройство плазменной очистки выбросов двигателей от оксидов азота

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112019005401T5 (ru)
RU (1) RU2689020C1 (ru)
WO (1) WO2020091624A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2127400C1 (ru) * 1998-03-18 1999-03-10 Акционерное общество закрытого типа "Карбид" Устройство для плазменной очистки газов, образующихся при сгорании топлива
US6007681A (en) * 1996-04-04 1999-12-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Apparatus and method for treating exhaust gas and pulse generator used therefor
US20080241006A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corporation Exhaust gas purification apparatus
RU2361095C1 (ru) * 2007-12-18 2009-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота
US20090211231A1 (en) * 2007-12-28 2009-08-27 Koji Yoshida Exhaust gas treatment system for an internal combustion engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6775972B2 (en) 1998-10-09 2004-08-17 Johnson Matthey Public Limited Company Purification of exhaust gases
US7081231B1 (en) 2000-11-08 2006-07-25 Caterpillar Inc. Method and system for the combination of non-thermal plasma and metal/metal oxide doped γ-alumina catalysts for diesel engine exhaust aftertreatment system
JP3551156B2 (ja) 2001-03-08 2004-08-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US7043902B2 (en) 2003-03-07 2006-05-16 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purification system
JP2004346772A (ja) 2003-05-20 2004-12-09 Toyota Motor Corp 排気浄化装置及び方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6007681A (en) * 1996-04-04 1999-12-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Apparatus and method for treating exhaust gas and pulse generator used therefor
RU2127400C1 (ru) * 1998-03-18 1999-03-10 Акционерное общество закрытого типа "Карбид" Устройство для плазменной очистки газов, образующихся при сгорании топлива
US20080241006A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corporation Exhaust gas purification apparatus
RU2361095C1 (ru) * 2007-12-18 2009-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота
US20090211231A1 (en) * 2007-12-28 2009-08-27 Koji Yoshida Exhaust gas treatment system for an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2689020C1 (ru) 2019-05-23
DE112019005401T5 (de) 2021-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Matsumoto et al. Energy efficiency improvement of nitric oxide treatment using nanosecond pulsed discharge
US9366219B2 (en) System, circuit, and method for controlling combustion
Vinh et al. Fundamental study of NO x removal from diesel exhaust gas by dielectric barrier discharge reactor
CN105201657A (zh) 一种低温等离子体点火电源及点火系统
WO2020091624A1 (ru) Устройство плазменной очистки выбросов двигателей от оксидов азота
RU2361095C1 (ru) Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от оксидов азота
Bhattacharyya et al. Performance of helical and straight-wire corona electrodes for NOx abatement under AC/pulse energizations
US20150000253A1 (en) Vehicle and method of treating an exhaust gas
CN102705108B (zh) 一种周期性交流驱动低温等离子体点火方法及系统
Mohapatro et al. Study of pulsed plasma in a crossed flow dielectric barrier discharge reactor for improvement of NOx removal in raw diesel engine exhaust
CN106246296A (zh) 空气等离子体处理汽车尾气的装置及方法
JP2009047149A (ja) 複合放電方法および複合放電装置
CN108194293B (zh) 一种同轴式感应触发脉冲等离子体推进器
Arai et al. Investigation of discharge appearance in reactor and removal ratio on NOx treatment using nanosecond pulsed powers
RU199195U1 (ru) Плазменный нейтрализатор токсичных газов
US9089815B2 (en) Catalyst-free removal of NOx from combustion exhausts using intense pulsed electron beams
RU2406865C2 (ru) Пульсирующий реактивный двигатель в режиме детонационного сгорания топлива с дополнительным ускорением газовых объемных зарядов силой электромагнитной индукции
Chirumamilla et al. Experimental investigation on NOx removal using pulsed dielectric barrier discharges in combination with catalysts
Roslan et al. Application of dimensional analysis for prediction of NO x removal
Matsumoto et al. Performances of nanosecond pulsed discharge
RU141124U1 (ru) Вихревой электрический активатор воздуха
RU2008127128A (ru) Способ прямого преобразования энергии импульсного детонационного сгорания топлива в электрическую энергию и генератор переменного тока для его реализации
Mohapatro et al. A core study on NO X removal in diesel exhaust by pulsed/AC/DC electric discharge plasma
Mohapatro et al. Study on the effect of electrode configurations on nox removal from diesel engine exhaust
Tropina et al. Advanced ignition system for internal combustion engines

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19879426

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19879426

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1