Устройство для очистки воздуха
Изобретение относится к системам воздухоочистки, а именно к электрическим воздухоочистителям, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки воздуха от загрязнений. Устройство содержит генератор высоковольтных импульсов, осадительный электрод, выполненный в виде металлической трубы и коронирующий электрод. Осадительный электрод выполнен с заземлением. Коронирующий электрод выполнен в виде металлического стержня и жестко закреплен вдоль оси трубы с помощью элементов крепления. Коронирующий электрод расположен с зазором относительно выходного электрода генератора высоковольтных импульсов. Размер зазора обеспечивает его пробой импульсами генератора высоковольтных импульсов. Технический результат: расширение арсенала электрофильтров за счет очистки газа стриммерным коронным разрядом и подачи импульса высокого напряжения на коронирующий электрод за счет пробоя зазора. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к системам воздухоочистки, а именно к электрическим воздухоочистителям, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки воздуха от загрязнений.
Известны трубчатые промышленные электрофильтры, в которых вдоль оси осадительного электрода, выполненного в виде трубы, располагается коронирующий электрод, выполненный в виде провода диаметром 1,5 - 2,2 мм (стр. 49-50 в [1]).
Недостатком известного решения является применение постоянного высоковольтного напряжения, формирующего коронный разряд постоянного тока.
Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является расширение арсенала электрофильтров за счет создания трубчатого электрофильтра с жестко отцентрированным коронирующим электродом, в котором очистка осуществляется стриммерным коронным разрядом.
Технический результат достигается в устройстве для очистки воздуха содержащем генератор высоковольтных импульсов, осадительный электрод, выполненный в виде металлической трубы с заземлением, и жестко закрепленный вдоль оси трубы с помощью элементов крепления коронирующий электрод, выполненный в виде металлического стержня, который расположен с зазором относительно выходного электрода генератора высоковольтных импульсов, причем размер зазора обеспечивает его пробой импульсами генератора высоковольтных импульсов.
Предпочтительно выполнение выходного электрода генератора высоковольтных импульсов в виде острия, направленного в сторону коронирующего электрода
Предпочтительно выполнение коронирующего электрода заостренным в сторону выходного электрода генератора высоковольтных импульсов.
Предпочтительно выполнение коронирующего электрода, в виде металлического стержня диаметром 2,5 - 5 мм.
Предпочтительно выполнение трубы осадительного электрода длиной из диапазона 1 - 1,5 м и внутренним диаметром из диапазона 200 - 300 мм.
Предпочтительно выполнение коронирующего электрода с выходом его концов на расстояние 50-100 мм за пределы трубы осадительного электрода.
Предпочтительно выполнение элементов крепления коронирующего электрода в виде одно-, двух- или трехзаходного шнека, размещенного на его участке, расположенном внутри трубы осадительного электрода, винтовая поверхность при этом выполнена из металлической полосы, соединенной своим внешним краем с осадительным электродом через изоляторы.
Предпочтительно выполнение устройства с возможностью регулировки размера зазора между концом коронирующего электрода и выходного электрода генератора высоковольтных импульсов.
Предпочтительно выполнение устройства с возможностью подключения к системе газоудаления, обеспечивающей прохождение потока очищаемого воздуха через устройство со стороны генератора высоковольтных напряжений.
На фиг.1 показана схема устройства для очистки воздуха, где 1 - осадительный электрод в виде металлической трубы, 2 - коронирующий электрод, 3 - генератор высоковольтных импульсов, 4 - выходной электрод генератора высоковольтных импульсов, 5 - зазор между концами электродов 2 и 4, 6 - элемент крепления коронирующего электрода в виде однозаходного шнека, 7 - изоляторы, 8 - лопасть однозаходного шнека, 9 - поток загрязненного воздуха, 10 - поток очищенного воздуха.
Изобретение может быть реализовано в устройстве, содержащем генератор высоковольтных импульсов 3, осадительный электрод 1, выполненный в виде металлической трубы с заземлением, и установленный вдоль оси трубы 1 с помощью элемента крепления 6 коронирующего электрода 2, расположенный с зазором 5 относительно выходного электрода генератора высоковольтных импульсов 4. При этом элемент крепления 6 коронирующего электрода 2 выполнен в виде однозаходного металлического шнека с лопастью 8, соединенной с осадительным электродом 1 через изоляторы 7. Устройство подключается к системе газоудаления (на фигурах не показана), обеспечивающей движение потока очищаемого воздуха через устройство со стороны выходного электрода 4 генератора высоковольтных импульсов 3.
Устройство работает следующим образом. В устройство подается поток загрязненного воздуха 9. Генератор высоковольтных импульсов 3, подает высоковольтный импульс на выходной электрод 4, при превышении напряжения на котором напряжения пробоя зазора 5 осуществляется пробой зазора 5 и импульс высокого напряжения поступает на коронирующий электрод 2 с лопастью 8, между которыми и осадительным электродом 1, как известно из источника [2], при каждом импульсе возникает стриммерный коронный разряд, который приводит к появлению в области между электродами множества заряженных частиц, а также к наведению заряда на частицы загрязнений воздуха которые притягиваются к осадительному электроду, на котором за счет электростатической индукции наводится электрический заряд противоположного знака, и, таким образом, указанные частицы загрязнений удаляются из потока загрязненного воздуха 9. Кроме того, в присутствии в очищаемом воздухе паров воды, плазма коронного стриммерного разряда воздействует на молекулы воды, вызывая образование свободных радикалов при их разрушении H2O → OH• + H•. Кроме того, под воздействием коронного стриммерного разряда образуются и другие активные вещества О3, О2(a1Δ), H2O2, ОН, O(3P), NO, HNO2 и HNO3. Коронный разряд является также источником ультрафиолетового (УФ) излучения. Указанные активные вещества и УФ излучение оказывают разрушающее воздействие на любые органические вещества, содержащиеся в очищаемом воздухе, приводя к их полной деструкции с образованием безвредных газообразных продуктов реакции - воды и углекислого газа. Процесс окисления органических веществ в воде является цепной реакцией [3]. Неорганические составляющие загрязнения, осажденные на осадительном электроде 1, разрушаются образующимися кислотами. Инициирование цепной реакции с малой скоростью может осуществляться кислородом воздуха и озоном. С высокой скоростью цепная реакция инициируется радикалами ОН•. То есть в устройстве осуществляется плазмохимическая деструкции как органических, так и неорганических веществ, присутствующих в потоке загрязненного воздуха 9. Из устройства выходит поток очищенного воздуха 10.
Таким образом, достигается технический результат в виде создания трубчатого электрофильтра с жестко отцентрированным коронирующим электродом, в котором очистка осуществляется стриммерным коронным разрядом.
[1] Экотехника. Аппаратура процессов очистки промышленных газов и жидкостей: учебное пособие / Д. Е. Смирнов [и др.]; под общ. ред. Л.В. Чекалова, А. В. Сугака. - Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2013. - 180 с. ISBN 978-5-9914-0351-1.
[2]. Аристова Н.А., Пискарев И.М., Ивановский А.В., Селемир В.Д., Спиров Г.М., Шлепкин С.И. Инициирование химических реакций под действием электрического разряда в системе твердый диэлектрик - газ - жидкость. // Журнал физической химии. 2004. Т. 78. № 7. С. 1326-1331.
[3]. Пискарев И.М. Окислительно-восстановительные процессы в воде, инициированные электрическим разрядом над ее поверхностью. //Журнал общей химии. 2001. Т. 71. Вып. 10. С. 1622.
1. Устройство для очистки воздуха, содержащее генератор высоковольтных импульсов, осадительный электрод, выполненный в виде металлической трубы и коронирующий электрод, отличающееся тем, что осадительный электрод выполнен с заземлением, а коронирующий электрод выполнен в виде металлического стержня, жестко закреплен вдоль оси трубы с помощью элементов крепления и расположен с зазором относительно выходного электрода генератора высоковольтных импульсов, причем размер зазора обеспечивает его пробой импульсами генератора высоковольтных импульсов.
2. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что выходной электрод генератора высоковольтных импульсов выполнен в виде острия, направленного в сторону коронирующего электрода.
3. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что коронирующий электрод выполнен заостренным в сторону выходного электрода генератора высоковольтных импульсов.
4. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что коронирующий электрод в виде металлического стержня выполнен диаметром 2,5 - 5 мм.
5. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что труба осадительного электрода выполнена длиной из диапазона 1 - 1,5 м и внутренним диаметром из диапазона 200 - 300 мм.
6. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что коронирующий электрод выполнен с выходом его концов на расстояние из диапазона 50-100 мм за пределы трубы осадительного электрода.
7. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что элемент крепления коронирующего электрода выполнен в виде одно-, или двух- или трехзаходного шнека, размещенного на его участке, расположенном внутри трубы осадительного электрода, а винтовая поверхность при этом выполнена из металлической полосы, соединенной своим внешним краем с осадительным электродом через изоляторы.
8. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью регулировки размера зазора между концом коронирующего электрода и выходного электрода генератора высоковольтных импульсов.
9. Устройство для очистки воздуха по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью подключения к системе газоудаления, обеспечивающей прохождение потока очищаемого воздуха через устройство со стороны генератора высоковольтных напряжений.
