Устройство для очистки газа

 

Изобретение относится к устройствам для очистки санитарных и вентиляционных воздушных выбросов, дымовых газов, паровоздушных смесей от тонкодисперсной твердой и жидкой фаз и вредных гомогенных примесей. Устройство для очистки газа содержит корпус, внутри которого установлен коронирующий электрод, патрубки для подачи и отвода жидкости и газа. Коронирующий электрод выполнен в виде цилиндрической пружины. На нижнем конце пружины закреплен груз, образующий с ней вибрационный узел, обеспечивающий резонансные колебания пружины с очищаемым газом. Изобретение позволит увеличить степень очистки газа от мельчайших частиц примесей. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для очистки санитарных и вентиляционных воздушных выбросов, дымовых газов, паровоздушных смесей от тонкодисперсной твердой и жидкой фаз и вредных гомогенных примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки.

Известна конструкция двухступенчатого электрофильтра с водяной пленкой, состоящего из корпуса с установленными внутри осадительными и ионизирующими электродами, системами притока воды и дренажа, распределительной пластинки, линии высокого напряжения с токоприемным электродом и изоляторами.

(Дж. Перри. Справочник инженера-химика. Том 2. -Л.: Химия 1969, с. 319-321).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень улавливания частиц тонкодисперсной фазы, 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.

Известна конструкция электрического фильтра, содержащая 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, В 01 D 35/06, 1981).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень улавливания тонкодисперсных частиц и капель, а также молекул вредных примесей из- за необходимости периодической очистки осадительного электрода и в связи с потерями уловленных частиц при этой операции. Кроме того, необходимость регенерации осадительного электрода уменьшает производительность и увеличивает стоимость очистки газа.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является 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. Центробежная сила обеспечивает миграцию частиц из газа в пленку жидкости, которая вымывает их из трубы, а электростатическое поле, образующееся около коронирующего электрода при подаче на него высокого напряжения, обеспечивает генерацию электронов и ионов, заряжающих частицы и увеличивающих скорость их движения из газа в пленку жидкости (Патент США N 4388089, В 03 С 3/16, 1984).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень очистки газа из-за малой скорости массопередачи от газа к жидкости через границу раздела, особенно для дисперсных частиц тонких фракций и молекулярных вредных примесей (CO, H₂S, SO₂, HCl, NO₂ и др.).

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства, позволяющего интенсифицировать процесс очистки газа от тонкодисперсных частиц и молекул примесей за счет резонансных колебаний столба газа в цилиндрическом корпусе и коронирующего электрода.

Техническим результатом является увеличение степени очистки газа от мельчайших частиц и молекул примесей за счет вовлечения их в процесс вибрации при резонансных колебаниях очищаемого газа в цилиндрической трубе и коронирующего электрода.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки газа, состоящем из цилиндрического корпуса с осесимметрично установленным внутри него коронирующим электродом, патрубков для подачи и отвода жидкости и газа, коронирующий электрод выполнен в виде цилиндрической пружины, имеющей возможность продольных колебаний, на свободном нижнем конце которой закреплен груз, образующий с ней вибрационный узел, обеспечивающий резонансные колебания пружины с очищаемым газом.

Выполнение коронирующего электрода в виде цилиндрической пружины и закрепление на ее свободном нижнем конце груза, образующих с ней вибрационный узел, обеспечивающий резонансные колебания пружины с очищаемым газом, позволяет вести очистку газа в режиме резонансных колебаний очищаемого газа в цилиндрическом корпусе и коронирующего электрода.

Собственная частота колебаний газа в цилиндрической трубе длиной 1 определяется формулой f=C/2l, (1) где C - скорость звука в газе, м/с; l - длина трубы, м; f - частота колебаний, 1/с.

(Яворский В. М., Детлаф А.А. Справочник по физике- М.: Гос.изд. Физ-матем. литературы, 1963, с.495).

Собственная частота колебаний пружинного маятника , (2) где а - жесткость пружины, н/м; M - масса груза на свободном конце пружины.

(Яворский В. М., Детлаф А.А. Справочник по физике.- М.: Гос.изд. физ.-матем. литературы, 1963, с.102).

Совместное решение уравнений (1) и (2) приводит к соотношению, обеспечивающему резонансные колебания очищаемого газа в трубе и пружинного маятника с грузом, образующего вибрационный узел.

Резонансные колебания очищаемого газа в трубе и коронирующего электрода вовлекают в вибрационный процесс ионы газа и микрочастицы дисперсной фазы, который интенсифицирует массоперенос при их движении через границу раздела фаз пленки жидкости и очищаемого газа. Кроме того, резонансные колебания турбулизируют поток газа, создавая в нем микровихри, которые воздействуя на пленку жидкости, увеличивают ее поверхность, что также способствует увеличению скорости массопереноса.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по литературным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Общий вид предлагаемого устройства для очистки газа показан на чертеже.

Устройство для очистки газа состоит из цилиндрического корпуса 1 длиной l с патрубком 2 для подачи загрязненного газа 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 цилиндрической пружины. Верхний конец коронирующего электрода 7 соединен с токопроводом 8 высокого напряжения, а на нижнем свободном конце закреплен груз 9, образующий с пружиной вибрационный узел токопровод 8 соединен с одним полюсом высоковольтного источника постоянного тока 10. Для предотвращения короткого замыкания токопровод 8 отделен от цилиндрического корпуса 1 изолятором 11, a сам цилиндрический корпус 1 соединен токопроводом с другим полюсом высоковольтного источника постоянного тока или с заземлением 12.

Устройство для очистки газа работает следующим образом. На токопровод 8 подают напряжение от высоковольтного источника постоянного тока, превышающее напряжение коронного разряда в зазоре между коронирующим электродом 7 и корпусом 1. По патрубку 4 через распределительное устройство 5 подают жидкость для равномерного орошения стенок корпуса 1. Запыленный газ подают снизу через патрубок 2. Очищенный газ выходит сверху через патрубок 3, в жидкость стекает по стенкам корпуса 1 через патрубок 6.

Так как геометрические и технологические параметры коронирующего электрода 7, выполненного в виде цилиндрической пружины, масса груза 9 и длина l цилиндрического корпуса 1 связаны соотношением (1) и (2), то цилиндрическая пружина коронирующего электрода 7 и груз 9, образующий вибрационный узел, создают с очищаемым газом, движущимся в цилиндрическом корпусе 1, резонирующие продольные колебания. Мельчайшие частицы дисперсной фазы и ионы газов вибрируют вместе с ними, что увеличивает интенсивность массопереноса от газа к жидкости через границу раздела фаз. Кроме того, микровихри от вибрации создают волнообразование на поверхности жидкости, что также увеличивает скорость массопереноса.

Пример. Промышленные электрофильтры имеют высоту труб 3000- 5400 мм. Скорость звука в воздухе C 330 м/с. При длине цилиндрического корпуса l = 4 м и жесткости пружины а = 10 Н/м масса груза 9 должна составить согласно соотношениям (1) и (2) M= = 10⁵(4/3,14·330)²≈1,5 кг при этом резонансная частота цилиндрической пружины и звуковой волны в воздухе может быть определена по формулам (1) и (2)
f≈41 Гц
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении и использовании в заявленном изобретении следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования при очистке санитарных и вентиляционных выбросов, дымовых газов и паровоздушных смесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах газоочистки;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Устройство для очистки газа, состоящее из корпуса, внутри которого осесимметрично установлен коронирующий электрод, патрубков для подачи и отвода жидкости и газа, отличающееся тем, что коронирующий электрод выполнен в виде цилиндрической пружины, имеющей возможность продольных колебаний, на нижнем конце которой закреплен груз, образующий с ней вибрационный узел, обеспечивающий резонансные колебания пружины с очищаемым газом.

РИСУНКИ

Рисунок 1