RU2164175C1

RU2164175C1 - Gas cleaning unit

Info

Publication number: RU2164175C1
Application number: RU99117937A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Голованчиков; М.Ю. Ефремов; В.А. Козловцев; М.Б. Орлинсон; М.И. Позднякова
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2001-03-20

Abstract

FIELD: devices for cleaning sanitary and ventilation air emissions, flue gases, gas-and-air mixtures from finely- dispersed solid and liquid media and toxic homogeneous admixtures; chemical petrochemical, paint-and-varnish industries; metallurgy, mechanical engineering and other industries. SUBSTANCE: unit has cylindrical housing with corona-forming electrode mounted axisymmetrically inside it; housing is also provided with branch pipes for delivery and discharge of liquid and gas. Corona-forming electrode is made in form of perforated tube. Upper portion of cylindrical housing is additionally provided with waveguide to ensure resonance oscillations with molecules of admixtures in cleaned gases and their selective ionization. EFFECT: enhanced cleaning of gas or air from molecules of admixtures; reduced power requirements due to resonance oscillations of molecules of admixtures and forced oscillations of waveguide. 1 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки санитарных и вентиляционных воздушных выбросов, дымовых газов, паровоздушных смесей от тонкодисперсной твердой и жидкой фазы и вредных гомогенных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, лакокрасочной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки. The proposed solution relates to devices for cleaning sanitary and ventilation air emissions, flue gases, vapor-air mixtures from finely divided solid and liquid phases and harmful homogeneous impurities and can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, engineering, paint and varnish and other industries, as well as in environmental gas cleaning processes.

Известна конструкция двухступенчатого электрофильтра с водяной пленкой, состоящего из корпуса с установленными внутри осадительными и коронирующими электродами, системами притока воды и дренажа, распределительной пластинки, шинами высокого напряжения с токоприемным электродом и изоляторами (Дж. Перри/ Справочник инженера-химика. Том 2. - Л.: Химия, 1969, с. 319-321). Known for the design of a two-stage electrostatic precipitator with a water film, consisting of a housing with internally installed precipitation and corona electrodes, water supply and drainage systems, a distribution plate, high voltage buses with a current-receiving electrode and insulators (J. Perry / Chemical Engineer Handbook. Volume 2. - L .: Chemistry, 1969, p. 319-321).

К причинам, препятствующим достижению заданного результата, относятся слабый эффект дезодорации и массообмена при поглощении молекул вредных примесей из-за малой скорости массопередачи от газовой фазы к жидкой через границу раздела фаз, когда пленка жидкости стекает по внутренней стенке осадительных электродов, и высокие затраты энергии из-за ионизации не только молекул вредных гомогенных примесей, но и молекул воздуха. The reasons that impede the achievement of the desired result include the weak effect of deodorization and mass transfer during the absorption of harmful impurity molecules due to the low mass transfer rate from the gas phase to the liquid phase through the interface, when the liquid film flows down the inner wall of the precipitation electrodes, and high energy expenditures from due to the ionization of not only molecules of harmful homogeneous impurities, but also air molecules.

Известна конструкция электрического фильтра, содержащего корпус с осадительным электродом и крышку с коронирующим электродом, снабженную направляющим патрубком с размещенными на наружной поверхности в спиральных пазах электродами бегущего поля (Авт.св. СССР N 886944, B 01 D 35/06, 1981). A known design of an electric filter comprising a housing with a precipitation electrode and a lid with a corona electrode, equipped with a guide pipe with traveling field electrodes placed on the outer surface in spiral grooves (Aut. St. USSR N 886944, B 01 D 35/06, 1981).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень улавливания молекул вредных примесей и высокие энергозатраты из-за ионизации молекул воздуха, тормозящих основной процесс массопереноса молекул вредных примесей. The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient capture of harmful impurity molecules and high energy consumption due to ionization of air molecules, which inhibit the main process of mass transfer of harmful impurity molecules.

Известно техническое решение, представляющее собой самоочищающийся инерционный электростатический осадитель, состоящий из цилиндрического корпуса, внутри которого осесимметрично установлен коронирующий электрод в форме провода, патрубков для подачи и отвода жидкости, впускной секции с патрубком для потока загрязненного газа и патрубка для подачи 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. A technical solution is known, which is a self-cleaning inertial electrostatic precipitator, consisting of a cylindrical body, inside which a corona electrode in the form of a wire, nozzles for supplying and discharging liquid, an inlet section with a nozzle for the flow of contaminated gas and a nozzle for supplying purified gas is 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.

Центробежная сила обеспечивает миграцию частиц из газа в пленку жидкости, которая вымывает их из трубы, а электростатическое поле, образующееся возле коронирующего электрода при подаче на него высокого напряжения, обеспечивает генерацию электронов и ионов, загрязняющих частицы и молекулы и увеличивающих скорость их движения из газа в пленку жидкости (Патент США N 4388089, B 03 C 3/16, 1984). 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 corona electrode when a high voltage is applied to it, provides the generation of electrons and ions, polluting particles and molecules and increasing their speed of movement from the gas to a liquid film (US Patent No. 4388089, B 03 C 3/16, 1984).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень очистки газа от вредных молекулярных примесей и высокие энергозатраты, связанные с ионизацией всех молекул, а не только молекул вредных примесей (CO, CO₂, H₂S, SO₂, HCl, NO, NO₂ и др.).The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient gas purification from harmful molecular impurities and high energy costs associated with the ionization of all molecules, and not just harmful impurity molecules (CO, CO ₂ , H ₂ S, SO ₂ , HCl, NO , NO ₂ , etc.).

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является устройство для очистки газа, содержащее цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода жидкости и газа и установленный осесимметрично внутри корпуса коронирующий электрод, выполненный в виде перфорированной трубки (Авт. св. СССР N 1664407, B 03 C 3/16, 1991). The closest technical solution selected for the prototype is a gas purification device comprising a cylindrical body with nozzles for supplying and discharging liquid and gas and a corona electrode mounted in the form of a perforated tube axially symmetrically inside the body (Aut. St. USSR N 1664407, B 03 C 3/16, 1991).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся недостаточная степень очистки газа от вредных молекулярных примесей и высокие энергозатраты, связанные с образованием электрически заряженных капель жидкости. Непосредственной селективной ионизации вредных молекулярных примесей в газе не происходит. The reasons that impede the achievement of a given technical result include an insufficient degree of gas purification from harmful molecular impurities and high energy costs associated with the formation of electrically charged liquid droplets. Direct selective ionization of harmful molecular impurities in the gas does not occur.

Задачей предлагаемого технического решения является селективная ионизация молекул примесей за счет генерации в очищаемом газе вблизи коронирующего электрода частот, резонансных с частотой колебаний молекул примесей. The objective of the proposed technical solution is the selective ionization of impurity molecules due to the generation of frequencies resonant with the vibration frequency of the impurity molecules in the gas being cleaned near the corona electrode.

Техническим результатом является увеличение степени очистки газа или воздуха от молекул примесей и уменьшение энергозатрат за счет резонансных колебаний молекул примесей и вынужденных колебаний волновода. The technical result is an increase in the degree of purification of gas or air from impurity molecules and a decrease in energy consumption due to resonant vibrations of impurity molecules and forced waveguide vibrations.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа, состоящем из цилиндрического корпуса с патрубками для подачи и отвода жидкости и газа и установленного осесимметрично внутри корпуса коронирующего электрода, выполненного в виде перфорированной трубки, в верхней части корпуса осесимметрично установлен волновод, обеспечивающий резонансные колебания с молекулами примесей и их селективную ионизацию в очищаемом газе. The technical result achieved is achieved by the fact that in the gas purification device, consisting of a cylindrical body with nozzles for supplying and discharging liquid and gas, and mounted on an axisymmetric inside the corona electrode, made in the form of a perforated tube, a waveguide providing resonance vibrations with impurity molecules and their selective ionization in the gas to be cleaned.

Выполнение коронирующего электрода в виде перфорированной трубки позволяет равномерно подавать очищаемый газ в зону образования короны, а осесимметричная установка в верхней части корпуса волновода, обеспечивающего резонансные колебания с молекулами примесей в очищаемом газе, позволяет селективно ионизировать в зоне образования короны только эти молекулы примесей, которые под действием электрополя двигаются к стенке корпуса и абсорбируются жидкостью, стекающей по стенке. Использование резонансной частоты, передаваемой от волновода к молекулам примесей, увеличивает степень ионизации молекул вредных примесей, уменьшает общие затраты энергии и повышает степень очистки газа. Кроме того, абсорбция ионов вредных примесей идет быстрее и лучше, чем молекул. Поэтому затраты абсорбирующей жидкости уменьшаются, что также снижает себестоимость очистки газа. The implementation of the corona electrode in the form of a perforated tube makes it possible to uniformly supply the gas to be cleaned into the corona formation zone, and the axisymmetric installation in the upper part of the waveguide housing, which ensures resonance vibrations with impurity molecules in the gas to be cleaned, allows only these impurity molecules that under by the action of an electric field they move to the wall of the housing and are absorbed by the liquid flowing down the wall. The use of the resonant frequency transmitted from the waveguide to impurity molecules increases the degree of ionization of harmful impurity molecules, reduces the total energy consumption and increases the degree of gas purification. In addition, the absorption of ions of harmful impurities is faster and better than molecules. Therefore, the cost of the absorbing liquid is reduced, which also reduces the cost of gas purification.

Общий вид предлагаемого устройства для очистки газа показан на чертеже. A general view of the proposed device for gas purification is shown in the drawing.

Устройство для очистки газа состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубком 2 для подачи очищаемого газа, выполненным из диэлектрического материала, и патрубка 3 для отвода очищенного газа, патрубка 4 с распределительным устройством 5 для подачи жидкости и ее равномерного распределения по стенкам цилиндрического корпуса 1, патрубка 6 для отвода жидкости. Осесимметрично с цилиндрическим корпусом 1 установлен коронирующий электрод 7, выполненный в виде трубки с пористой или равномерно перфорированной боковой поверхностью. Коронирующий электрод 7 в нижней части герметично соединен с патрубком 2. Кроме того, коронирующий электрод 7 соединен проводом 8 с полюсом источника высокого напряжения 9. Для предотвращения короткого замыкания провод 8 отделен от корпуса 1 изолятором 10, а сам цилиндрический корпус 1 соединен тоководом 11 с другим полюсом источника высокого напряжения или заземлен. В верхней части осесимметричного с цилиндрическим корпусом 1 и коронирующим электродом 7 установлен волновод 12 высокочастотного генератора 13. The gas purification device consists of a cylindrical body 1 with a nozzle 2 for supplying the gas to be cleaned made of dielectric material and a nozzle 3 for discharging the purified gas, nozzle 4 with a distributor 5 for supplying liquid and its uniform distribution over the walls of the cylindrical body 1, nozzle 6 to drain fluid. Axially symmetrically with a cylindrical body 1, a corona electrode 7 is installed, made in the form of a tube with a porous or evenly perforated side surface. The corona electrode 7 in the lower part is hermetically connected to the nozzle 2. In addition, the corona electrode 7 is connected by a wire 8 to the pole of the high voltage source 9. To prevent a short circuit, the wire 8 is separated from the housing 1 by an insulator 10, and the cylindrical housing 1 is connected by a lead 11 with the other pole of the high voltage source or is grounded. In the upper part of the axisymmetric with a cylindrical body 1 and a corona electrode 7, a waveguide 12 of a high-frequency generator 13 is installed.

Устройство для очистки газа работает следующим образом. A device for gas purification works as follows.

По патрубку 4 через распределительное устройство 5 подают жидкость, которая в виде пленки стекает по стенке корпуса 1. Включают генератор высокой частоты 13 и устанавливают частоту, резонансную с частотой колебания молекул примесей в очищаемом газе. Зона генерации этой частоты волноводом 12 распространяется вдоль коронирующего электрода 7. По патрубку 2 подают очищаемый газ, который выходит через поры или отверстия электрода 7, и включают источник высокого напряжения, которое от полюса 9 через провод 10 передается на коронирующий электрод 7. Вблизи пористой или равномерно перфорированной боковой стенки электрода 7 под действием высокого напряжения образуется коронирующий разряд, сопровождающийся ионизацией молекул, преимущественно молекул примесей, так как их частота колебаний совпадает с частотой, генерируемой высокочастотным генератором 13 и передаваемой волноводом 12 в зону образования короны вблизи коронирующего электрода 7. A liquid is supplied through the nozzle 4 through the distributor 5, which flows in the form of a film along the wall of the housing 1. The high-frequency generator 13 is turned on and the frequency resonant with the vibration frequency of the impurity molecules in the gas being cleaned is set. The generation zone of this frequency by the waveguide 12 propagates along the corona electrode 7. A purified gas is supplied through the pipe 2, which exits through the pores or openings of the electrode 7 and includes a high voltage source, which is transferred from the pole 9 through the wire 10 to the corona electrode 7. Near the porous or uniformly perforated side wall of the electrode 7 under the action of high voltage a corona discharge is formed, accompanied by the ionization of molecules, mainly impurity molecules, since their vibration frequency coincides flushes with the frequency generated by RF generator 13 and transmitted by the waveguide 12 in the formation zone near the corona discharge electrode 7.

Ионизированные молекулы примесей под действием силы электрического поля движутся поперек основного потока газа к боковым стенкам корпуса 1 и абсорбируются пленкой стекающей жидкости. Очищенный поток газа выходит из корпуса 1 по патрубку 3, а жидкость вытекает через патрубок 6. Ionized impurity molecules under the influence of an electric field move across the main gas flow to the side walls of the housing 1 and are absorbed by the film of flowing liquid. The purified gas stream exits the housing 1 through the pipe 3, and the liquid flows through the pipe 6.

Предлагаемое устройство для очистки газа позволяет увеличить степень его очистки за счет селективной ионизации молекул примесей и интенсификации массопереноса от газа к абсорбирующей жидкости и уменьшить энергозатраты, связанные с необходимостью прокачивания через аппарат больших объемов жидкости. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства для очистки газов или воздуха с малыми концентрациями вредных примесей или обладающих дурнопахнущими свойствами. В отличие от обычных электрофильтров оно обладает комбинированной способностью улавливания как частиц или капель тонкодисперсной фазы, так и избирательной способностью преимущественной очистки на молекулярном уровне. The proposed device for gas purification allows to increase the degree of its purification due to the selective ionization of impurity molecules and the intensification of mass transfer from gas to an absorbing liquid and to reduce the energy costs associated with the need to pump large volumes of liquid through the apparatus. Especially effective is the use of the proposed device for cleaning gases or air with low concentrations of harmful impurities or having odorous properties. Unlike conventional electrostatic precipitators, it has the combined ability to capture particles or droplets of the finely dispersed phase, as well as the selective ability to predominantly purify at the molecular level.

Claims

A gas purification device comprising a cylindrical body with nozzles for supplying and discharging liquid and gas and mounted on an axisymmetric corona electrode inside the body, made in the form of a perforated tube, characterized in that a waveguide is installed in the upper part of the body, which provides resonant vibrations with impurity molecules and their selective ionization in the gas to be cleaned.