Способ и устройство для очистки газа

 

Повышение эффективности очистки газа от диэлектрической примеси достигается тем, что обработку потока газа осуществляют между плоскопараллельными осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика и перфорированными по рабочей поверхности, а межэлектродный промежуток заполняется униполярным объемным зарядом, извлекаемым из зоны плазмы барьерного разряда. Плазму барьерного разряда возбуждают в виде плазменных столбов над перфорационными отверстиями одного из осадительных электродов. Устройство содержит дополнительные пластинчатые электроды, один из которых выполняют в виде металлической пластины с иглами, острые кромки которых находятся над центрами перфорационных отверстий осадительного электрода на равном их удалении от поверхности осадительного электрода, а другой дополнительный электрод, покрытый слоем однородного диэлектрика, устанавливают на допробивном расстоянии от поверхности противоположного осадительного электрода. Повышенная температура в плазменных столбах, сформированных на острых кромках игл одного из дополнительных электродов, препятствует образованию молекул озона и увеличивает концентрацию заряженных частиц в плазме разряда, а расположение столбов плазмы разряда над перфорационными отверстиями осадительного электрода обеспечивает совпадение направлений движения носителей заряда с направлением силовых линий электрического поля между осадительными электродами. Это способствует большему извлечению носителей заряда в межэлектродный промежуток в течение полуволны напряжения, более высокой степени зарядки дисперсной диэлектрической примеси и лучшему их осаждению на осадительных электродах в соответствующие промежутки времени. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к очистке газа от диэлектрической примеси и может быть использовано в металлургической, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки газа, основанный на пропускании очищаемой среды через постоянное электрическое поле, создаваемое между пластинчатыми осадительными электродами и ионизирующими электродами, в качестве которых использовалась система скрещивающихся рядов оголенных и покрытых диэлектриком проводов. При подаче переменного напряжения на ионизирующие электроды в областях их перекрытия возникала плазма барьерного разряда. Из зоны плазмы под действием постоянного электрического поля выносятся носители заряда, частицы пыли заряжаются ими и осаждаются на осадительных электродах.

(Авторское свидетельство СССР N 956019, М.кл. B 03 C 3/08, 07.09.82).

Недостатком известного способа очистки газа является наличие высокой вероятности искровых пробоев между оголенными ионизирующими проводами и осадительным электродом, также не имеющим диэлектрического покрытия. Вероятность искровых пробоев увеличивается при улавливании диэлектрической примеси из-за возникновения "обратного коронирования" в слое пыли на осадительном электроде.

Известен также способ очистки газа от диэлектрической примеси, включающий обработку потока газа электрическим полем переменного напряжения между плоскими осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика и перфорированными по рабочей поверхности, при котором межэлектродный промежуток заполняется униполярным объемным зарядом за счет извлечения носителей заряда из зоны плазмы барьерного разряда, возбуждаемого между осадительными электродами и пластинчатыми дополнительными электродами, также покрытыми слоем диэлектрика.

(Патент РФ N 2098191, кл. B 03 C 3/08, 10.12.97).

Этот способ имеет небольшую эффективность очистки газовых потоков при высокой концентрации диэлектрической примеси из-за невысокой степени извлечения носителей заряда из зоны плазмы, не образующейся в объемах над перфорационными отверстиями - областях истечения из плазмы носителей заряда. Кроме того, образование в плазме разряда большого количества молекул озона требует дополнительного оборудования для его каталитического разложения.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности улавливания диэлектрической примеси.

Для решения поставленной задачи согласно способу очистки газа от диэлектрической примеси, включающему обработку потолка газа электрическим полем переменного напряжения между плоскими осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика и перфорированными по рабочей поверхности, при котором межэлектродный промежуток заполняется униполярным объемным зарядом, извлекаемым из зоны плазмы барьерного разряда, возбуждаемого между осадительными и дополнительными электродами, плазму барьерного разряда возбуждают в виде плазменных столбов над перфорационными отверстиями одного из осадительных электродов.

Известно устройство для очистки газа от диэлектрической примеси, содержащее корпус, систему плоскопараллельных осадительных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика и перфорированных по рабочей поверхности, пластинчатые дополнительные электроды, также покрытые слоем диэлектрика, и источник переменного тока.

(Патент РФ N 2098191, кл. B 03 C 3/08, 10.12.97).

Однако данное устройство также недостаточно эффективно.

Повышение эффективности очистки устройством по изобретению достигается тем, что в устройстве для очистки газа от диэлектрической примеси, содержащем корпус, систему плоскопараллельных осадительных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика и перфорированных по рабочей поверхности, дополнительные пластинчатые электроды и источник переменного тока, один из дополнительных электродов выполняют в виде металлической пластины с иглами, которую устанавливают над одним из осадительных электродов, обеспечивая положение острых кромок игл над центрами перфорационных отверстий на равном удалении от поверхности осадительного электрода, а другой дополнительный электрод, покрытый слоем однородного диэлектрика, устанавливают на допробивном расстоянии от поверхности противоположного осадительного электрода. Расстояние острых кромок игл от поверхности осадительного электрода выбирают в интервале 0,05 - 0,15 м. Диаметр перфорационных отверстий в осадительных электродах выбирают в интервале 0,02 - 0,1 м.

Осадительные электроды подключены к противоположным выводам источника переменного тока, а соответствующие им дополнительные электроды подключены к этим выводам источника в обратном порядке.

Повышенная температура газа в плазменных столбах, сформированных на острых кромках игл дополнительного электрода, препятствует образованию молекул озона и способствует получению более высокой плотности заряженных частиц.

Расположение столбов плазмы разряда над перфорационными отверстиями осадительного электрода обеспечивает совпадение направлений движения носителей заряда с направлением силовых линий электрического поля между осадительными электродами.

На чертеже приведена принципиальная схема реализации способа очистки газа от диэлектрической примеси, изображающая также поперечный разрез устройства для его выполнения.

Устройство содержит корпус (на чертеже не показан), в котором расположены пластинчатые осадительные электроды 1 и 2. Осадительные электроды покрыты слоем однородного диэлектрика 3 (например, стеклом, фторопластом) и имеют перфорационные отверстия 4. Дополнительный пластинчатый электрод 5 покрыт слоем однородного диэлектрика и установлен на допробивном расстоянии от осадительного электрода 1. Другой дополнительный электрод 6 выполнен в виде металлической пластины с иглами 7 и установлен над противоположным осадительным электродом 2, при этом острые кромки 8 игл 7 расположены над центрами перфорационных отверстий на равном удалении от поверхности осадительного электрода. Осадительные электроды имеют со стороны газового потока полимерную защитную сетку 9 с размером ячеек, не проницаемых для дисперсной диэлектрической примеси.

Выполнение способа очистки газа осуществляется следующим образом.

Поток газа, содержащий диэлектрическую примесь, пропускают через промежуток между осадительными электродами 1 и 2. При подаче переменного высокого напряжения на электроды между осадительным электродом 2 и острыми кромками 8 игл 7 дополнительного металлического электрода 6 образуется плазма одностороннего барьерного разряда, которая вблизи острых кромок игл собрана в виде высокотемпературного плазменного столба, распадающегося затем на множественные искривленные стримерные каналы в окрестности противолежащего отверстия в осадительном электроде.

Носители заряда, извлекаемые электрическим полем между осадительными электродами из столба плазмы через перфорационные отверстия 4 в осадительном электроде 2, заполняют область промежутка между осадительными электродами униполярным объемным зарядом. Частицы диэлектрической примеси, попадая с газовым потоком в область объемного заряда, заряжаются зарядами соответствующего знака и в течение полуволны напряжения движутся к осадительному электроду 1. При изменении полярности электрического потенциала на осадительных электродах в область между осадительными электродами извлекаются носители противоположного заряда и осаждение частиц продолжается.

Осаждение диэлектрической примеси происходит также на осадительном электроде 2 из-за неполного удаления из области между осадительными электродами заряженных в течение полуволны напряжения частиц примеси.

Выполнение способа очистки газа осуществляли на следующем примере.

В экспериментальное устройство, содержащее систему плоскопараллельных осадительных электродов, покрытых стеклом, подводился газ, содержащий высокоомную золу дымовых газов ТЭС. Общая площадь осаждения составляла 2,0 м², расстояние между осадительными электродами - 0,4 м. Удаление острых кромок игл металлического дополнительного электрода от поверхности перфорированного осадительного электрода - 0,1 м. Диаметр перфорационных отверстий - 0,05 м. Расстояние между центрами перфорационных отверстий - 0,2 м. Дополнительный пластинчатый электрод, покрытый стеклом, находился на расстоянии 0,5 - 0,7 м от поверхности другого осадительного электрода. Переменное напряжение между электродами - 35 кВ. Скорость газового потока - 2 м/сек.

При выбранных параметрах испытания эффективность улавливания составила 80%, а для этих же условий, при использовании плазмы барьерного разряда между плоскопараллельными осадительным и дополнительным электродами, покрытыми стеклом, с расстоянием между ними 0,02 м эффективность очистки составляла 50%.

Низкая адгезия многих диэлектрических покрытий улучшает условия удаления осаждаемой диэлектрической примеси с осадительных электродов.

Устройство по предлагаемому способу очистки газа имеет высокую надежность и стойкость при работе в агрессивных средах и осуществляет осаждение как твердых, так и жидких диэлектрических примесей с высокими концентрациями в газовых потоках.

Формула изобретения

1. Способ очистки газа от диэлектрической примеси, включающий обработку потока газа электрическим полем переменного напряжения между плоскопараллельными осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика и перфорированными по рабочей поверхности, при котором межэлектродный промежуток заполняется униполярным объемным зарядом, извлекаемым из зоны плазмы барьерного разряда, возбуждаемого между осадительными и дополнительными электродами, отличающийся тем, что плазму барьерного разряда возбуждают в виде плазменных столбов над перфорационными отверстиями одного из осадительных электродов.

2. Устройство для очистки газа, содержащее корпус, систему плоскопараллельных осадительных электродов, покрытых слоем однородного диэлектрика и перфорированных по рабочей поверхности, дополнительные пластинчатые электроды и источник переменного тока, отличающееся тем, что один из дополнительных электродов выполняют в виде металлической пластины с иглами, которую устанавливают над одним из осадительных электродов, обеспечивая положение острых кромок игл над центрами перфорационных отверстий на равном удалении от поверхности осадительного электрода, а другой дополнительный электрод, покрытый слоем однородного диэлектрика, устанавливают на допробивном расстоянии от поверхности противоположного осадительного электрода.

3. Устройство для очистки газа по п.2, отличающееся тем, что расстояние острых кромок игл от поверхности осадительного электрода выбирает в интервале 0,05-0,15 м.

4. Устройство для очистки газа по п.2, отличающееся тем, что диаметр перфорационных отверстий выбирает в интервале 0,02-0,1 м.

5. Устройство для очистки газа по п.2, отличающееся тем, что осадительные электроды подключены к противоположным выводам источника переменного тока, а соответствующие им дополнительные электроды подключены к этим выводам источника в обратном порядке.

РИСУНКИ

Рисунок 1