Способ очистки отработавших газов от вредных веществ

 

Использование: изобретение касается охраны окружающей среды от вредных веществ, образующихся при снижении углеводородного топлива в различных энергетических установках. Сущность изобретения: в поток отработавших газов вводят газ, содержащий кислород, с частичным дожиганием неокисленных компонентов при температуре не ниже 850^oС, воздействуют на поток отработавших газов химически активной средой и повторно вводят газ, содержащий кислород, с дожиганием неокисленных компонентов при температуре не ниже 350^oС. Причем между воздействием на поток химически активной средой и повторным вводом газа, содержащего кислород, в поток подают водородсодержащее вещество. 5 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается охраны окружающей среды, а точнее защиты воздушного бассейна от вредных веществ, образующихся при сжигании углеводородного топлива в различных энергетических установках.

Известен способ дожигания отработавших газов путем регулируемого ввода подогретого воздуха при поддержании температуры в зоне горения в пределах 950.1300^оС [1] Этот способ пригоден только для очистки газов в основном от СО и несгоревших углеводородов и малоэффективен при очистке их от сажи.

Известен также способ очистки отработавших газов от вредных веществ, в соответствии с которым производится частичное дожигание неокисленных компонентов в потоке газов при температуре не ниже 850^оС за счет ввода в поток газов газа, содержащего кислород, уменьшение концентрации NO_х за счет воздействия на поток газов химически активной средой, повторное дожигание неокисленных компонентов при температуре потока отработавших газов не менее 350^оС за счет ввода в их поток газа, содержащего кислород [2] Известный способ очистки газов от вредных веществ направлен в основном на уменьшение концентрации СО, NO_х и несгоревших углеводородов и также малоэффективен при очистке отработавших газов от сажи.

Установлено, что сажа, образующаяся при горении топлива, содержит ≈ 20% NO_х от содержания NO_х в газовой фазе. Поэтому кроме дымности сажа является источником вредных веществ, в том числе канцерогенов.

В соответствии с известным способом снижение содержания сажи в ОГ осуществляется в основном только за счет ее газификации при температуре выше 850^оС. Однако при сжигании тяжелых топлив с уменьшенным содержанием в них водорода эффективность такого способа борьбы с сажей слишком низка.

Целью изобретения является увеличение эффективности очистки от сажи.

Указанная цель достигается тем, что между воздействием на поток химически активной средой и повторным вводом в него газа, содержащего кислород, в поток подают водородсодержащее вещество, водородсодержащее вещество перед подачей в поток отработавших газов нагревают до температуры, близкой к температуре последних, в качестве водородсодержащего вещества используют воду, в качестве водородсодержащего вещества используют водород, в качестве водородсодержащего вещества используют перекись водорода, в качестве водородсодержащего вещества используют спирты.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа очистки отработавших газов от вредных веществ.

Устройство очистки газов содержит корпус 1, теплообменник 2, форсунки 3 для ввода газа, содержащего кислород, химически активную среду и водородсодержащее вещество, запорный орган 5, датчики 10 и 11 температуры, анализаторы 12 и 13, блок 14 сравнения, задатчик 15 концентрации водорода, задатчик 16 регулятора, регулятор 17, блок 18 управления исполнительным механизмом, исполнительный механизм 19, пробоотборники 20, 21 и 24 и чувствительные элементы 22 и 23 датчиков температуры.

Реализация способа очистки газов от вредных веществ в устройстве осуществляется следующим образом.

Газы 8 поступают из энергоустановки в устройство очистки. Содержание водорода в газах может изменяться в широких пределах. Концентрацию водорода в газах на входе в устройство очистки определяют с помощью пробоотборника 20 и стандартного анализатора 12.

Неокисленные компоненты, содержащиеся в отработавших газах, вначале частично дожигают при температуре не ниже 850^оС путем ввода через форсунку 3 газа 4, содержащего кислород. Дожигание производится так, что оставшееся количество СО больше, чем количество NO_х. Концентрации СО после дожигания и NO_x определяются с помощью анализатора 12 и пробоотборников 24 и 20 соответственно.

Затем уменьшают в газах концентрацию NO_х за счет воздействия на поток газов химически активной средой 7 через форсунку 3 и концентрацию сажи за счет регулируемого ввода в поток газов с помощью запорного органа 5 и форсунки 3 подогретых в теплообменнике 2 водородсодержащих веществ 6. Концентрация NO_х и сажи на выходе устройства очистки определяется с помощью пробоотборника 21 и анализатора 13.

Система регулирования ввода водородсодержащего вещества 6 функционирует так. С помощью задатчика 16, регулятора 17, блока 18 управления и исполнительного механизма 19 производится установка рабочего положения запорного органа 5, при этом разностный сигнал задатчика 16 воздействует через регулятор 17 и блок 18 управления на исполнительный механизм 19 запорного органа 5. Сигнал от анализатора 13 о концентрации водорода поступает в блок 14 сравнения, где сравнивается с заданным значением концентрации водорода, поступающим из задатчика 15. В случае отклонения значения концентрации водорода в отработавших газах от заданного из блока 14 сравнения поступает сигнал на изменение уставки задатчика 16 и в блок управления 18 исполнительным механизмом 19 на открытие или закрытие запорного органа 5 в зависимости от знака разностного сигнала.

Далее производится повторное дожигание неокисленных компонентов (в основном СО и углеводородов, NO_x практически "заморожены") в ОГ при температуре не ниже 350^оС путем ввода в поток газов через форсунку 3 газа 4, содержащего кислород. Расход газа 4 для повторного дожигания устанавливается с учетом показаний датчика 11 температуры, чувствительный элемент 23 которого помещен в области повторного дожигания ОГ.

Очищенные от вредных веществ ОГ 9 затем отводят в атмосферу.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ОТ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ путем ввода в поток отработавших газов газа, содержащего кислород, с частичным дожиганием неокисленных компонентов в потоке отработавших газов при температуре не ниже 850^oС, воздействия на поток отработавших газов химически активной средой и повторного ввода в поток отработавших газов газа, содержащего кислород, с дожиганием неокисленных компонентов при температуре не ниже 350^oС, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса очистки от сажи, между воздействием на поток химически активной средой и повторным вводом в него газа, содержащего кислород, в поток подают водородсодержащее вещество.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водородсодержащее вещество перед подачей в поток отработавших газов нагревают до температуры, близкой к температуре последних.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве водородсодержащего вещества используют воду.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве водородсодержащего вещества используют водород.

5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве водородсодержащего вещества используют пероксид водорода.

6. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве водородсодержащего вещества используют спирты.

РИСУНКИ

Рисунок 1