Способ очистки дымовых газов

 

Изобретение может быть использовано для очистки дымовых газов от высокоомной пыли. Способ основан на введении в пылегазовый поток химического реагента, в качестве которого использован метан, перед подачей газов в электрофильтр их пропускают через зоны барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоско-параллельных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика и установленных в газоходе вдоль газового потока и интервалом по ходу газа. Восстановление металлов из содержащихся в составе частиц пыли оксидов приводит к резкому снижению электрического сопротивления пыли, что положительно сказывается при последующем улавливании пыли электрофильтром. Эффективная коагуляция пыли при прохождении зон барьерного разряда позволяет улавливать частицы пыли с размером менее 1 мкм, что может позволить использовать механические аппараты очистки. 1 ил.

Изобретение относится к электрической очистке газов от пыли и может быть применено на предприятиях металлургической, химической, нефтеперерабатывающей, горной и других отраслях промышленности.

Известны способы очистки газов от пыли в электрофильтрах с предварительной обработкой пылегазового потока химическими реагентами и распыленной водой (Ужов В. Н. и др. Подготовка промышленных газов к очистке. -М.: Химия, 1975, с. 23-30).

Однако способы не обеспечивают эффективную очистку газов от пыли и вызывают коррозию оборудования применяемыми реактивами.

Известен также способ очистки газов от пыли, заключающийся в том, что перед подачей в электрофильтр пылегазовый поток обрабатывают раствором карбамида CO/NH₂.

Использование в качестве химических реагентов карбамида и его производных позволяет при очистке горячих пылегазовых потоков уменьшить вредное воздействие на окружающую среду, повысить срок службы очистных сооружений и эффективность их работы по сравнению с другими реагентами, например, хлористый аммоний и др.

Положительное действие карбамида основано на том, что продукты его разложения при высокой температуре газа (200-400^oC) упрочняют электрически межэлектродный промежуток и одновременно снижают удельное электрическое сопротивление слоя пыли на осадительном электроде, исключая возможность возникновения обратной короны (авторское свидетельство СССР N 589023, кл. B 03 C 3/01, 1978).

Однако известный способ не обеспечивает высокую эффективность очистки газа от высокоомной пыли при температурах ниже 2000^oC, а также не оказывает влияние на осаждение частиц пыли размером менее 1 мкм.

Задачей, решаемой описываемым изобретением является повышение эффективности очистки дымовых газов от пыли.

Для решения поставленной задачи согласно способу очистки дымовых газов от пыли, содержащей в составе в основном оксиды металлов (Al, Si, Fe, K, Ca и др. ), с введением в поток очищаемых газов химического реагента и очистке газов в электрофильтре, в качестве химического реагента применяют метан и перед очисткой газов в электрофильтре их пропускают через зоны барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика и установленных в газоходе вдоль газового потока с интервалом по ходу газа.

При воздействии электронных лавин барьерного разряда на пылегазовый поток, происходит активация частиц пыли и их очистка от закоксованных загрязнений, в результате чего, распределенный в газовой среде высокодисперсный материал эффективно осуществляет гетерогенный катализ химических реакций в газовой фазе, каталитическая активность, которого увеличена развитой поверхностью и неупорядочной структурой.

В этих условиях в потоке дымового газа происходит эффективная конверсия углеводородов с получением газов-восстановителей CO, H₂, NH₃, C и большого количества свободных радикалов CH, HCN, HCO, OH, HO₂, NH, NH₂, N₂H₄, HNO и др. с минимальным содержанием кислорода, что существенно увеличивает их восстановительную способность.

Осаждение на частицах пыли молекул реагента и адсорбция на их поверхности влаги обеспечивает восстановление металлов из содержащихся в составе оксидов, что приводит к резкому снижению их электрического сопротивления. Улавливание частиц пыли размером менее 1 мкм осуществляется за счет их эффективной коагуляции при прохождении потоком зон барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, и расположенных в газоходе вдоль газового потока с интервалом по ходу газа.

Это достигается за счет существования в зоне барьерного разряда между электродами значительного униполярного объемного заряда, вызванного электронными ливнями, приводящего к появлению неоднородного электрического поля, воздействующего на дипольные моменты поляризованных частиц пыли. Результирующая сила, воздействующая на диполь в неоднородном поле, стремится передвинуть его в область с большей напряженностью (к электродам).

В результате в промежутках, разделяющих систему плоскопараллельных электродов, формируются области повышенной плотности биполярно заряженных аэрозолей, что приводит к интенсивной их коагуляции.

Из-за невысокой адгезии многих диэлектрических покрытий при скоростях потока более 1 м/с, пыль, осажденная на электродах, отрывается в виде агрегатов, увеличивая процесс коагуляции за электродами.

По мере прохождения аэрозольным потоком разрядных зон степень коагуляции растет и может быть реализована при больших скоростях газового потока (до 10 м/с).

На чертеже представлена схема установки для реализации предлагаемого способа.

Газообразное углеводородное сырье, в качестве, которого использован метан, попадает в основной газоход 1 через соответствующие распылительные системы, установленные в рабочей части 2. Далее поток попадает в разрядный блок, состоящего из распределительной решетки 3 для выравнивания линий тока, газохода 4, сообщающимся последовательно с основным газоходом и корпуса 5, покрытого внутри слоем диэлектрика.

В разрядном блоке имеется система плоско-параллельных электродов 6, покрытых слоем однородного диэлектрика, например, стеклом. Электроды расположены в газоходе вдоль газового потока и интервалом по ходу газа.

Электроды в одном сечении находятся на расстоянии 20 мм друг от друга и к ним в чередующимся порядке подведено высокое напряжение промышленной частоты 30-35 кВ. Затем газы поступают на чистку в электрофильтр 7.

Способ реализуется в широком диапазоне температур очищаемых газов, а в качестве химического реагента могут быть использованы промышленные отходы углеводородов технологических линий.

Резкое снижение электрического сопротивления пыли после обработки в разрядном блоке, без применения значительного увлажнения пылегазового потока позволяет исключить явление пыли на конструктивных элементах электрофильтра. Насыщение очищаемых газов заряженными радикалами и ионами молекул увеличивает зарядку пыли, что облегчает их осаждение на электродах.

Способ осуществляли на дымовых газах ТЭС, содержащих высокоомную пыль, представленную в основном составом в виде высших окислов Al₂O₃, SiO₂, CaO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ и небольшим количеством других соединений и компонентов; FeO, K₂CO₃, KOH, Ti₂O₃, TiO, MgSiO₃, Si, Ca, Mg, C и др. Температура газового потока 150^oC.

В очищаемые газы перед разрядным блоком вводят метан в количестве 0,002 в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов. Эффективность очистки составила 99%.

Введение, в горячий газ перед разрядным блоком водного раствора карбамида в том же количестве дает эффективность очистки 97%, а без облучения в разрядном блоке - 93%.

Снижение электрического сопротивления пыли в указанных случаях с облучением в разряде составило 3-4 порядка.

Таким образом, предлагаемый способ очистки газов может эффективно применяться для очистки газов от высокоомной пыли в электрофильтре, обеспечивая высокую степень улавливания мелких фракций пыли с размером менее 1 мкм. Могут использоваться также и механические пылеулавители.

Формула изобретения

Способ очистки дымовых газов от пыли, содержащей в составе в основном оксиды металлов, включающий введение в поток очищаемых газов химического реагента и очистку газов в электрофильтре, отличающийся тем, что в качестве химического реагента применяют метан и перед подачей газов в электрофильтр их пропускают через зоны барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика и расположенных в газоходе вдоль газового потока с интервалом по ходу газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1