Способ очистки и деструкции газов
Владельцы патента RU 2780095:
Общество с ограниченной ответственностью "Современные Исследовательские Технологии" (RU)
Изобретение относится к области очистки газов, образующихся при утилизации промышленных и/или коммунальных отходов, а именно к обезвреживанию дымовых газов, полученных при сжигании органических бытовых и промышленных отходов при температуре выше 1000°C. Изобретение может быть использовано в любой отрасли промышленности преимущественно как элемент техногенной безопасности мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводов. Способ очистки и деструкции газов характеризуется тем, что осуществляют воздействие на поток газа в форме плазмохимического и газодинамического воздействия, нагревание газа, создание конвекционных потоков и очистку газа от микрочастиц. Обработку газа осуществляют плазменной струей, создаваемой микроволновым излучением. При этом газ последовательно быстро проходит в «горячую» область плазмы, где реализуются плазмохимические реакции, и попадает в «холодную» область, обеспечивая закалку продуктов плазмохимических реакций и вывод обработанных продуктов. Включает сжигание отходов в реакторе в присутствии окислителя, в качестве которого используется воздух из системы охлаждения с температурой от 15 до 350°С. Обеспечивают подачу горючего в околоколосниковую зону смешивания с окислителем. Термический нагрев до температур 900 – 1400°С газа, образующегося при сгорании отходов. Создание вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, в вихревой трубе с поворотом потока газа на 30° в горизонтальной плоскости относительно стенки реактора при расходе окислителя от 0,1 до 1,2 кг/с. Акустическое резонансное возбуждение вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива. После акустического резонансного возбуждения вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, осуществляют выдержку газа при температуре в диапазоне от 900 до 1400°С в течение времени не менее 2 с при давлении не выше атмосферного. Затем осуществляют охлаждение газа до температуры не более 100°С за время не более 0,6 с при давлении не выше атмосферного. Изобретение обеспечивает повышение степени очистки и деструкции газов до 99%, повышение технологичности, упрощение способа очистки и деструкции газов, повышение экологичности способа за счет полноты сгорания газов, расширение функциональных возможностей способа за счет возможности его применения для очистки и деструкции газов любого химического состава и происхождения, повышение надежности способа. 4 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.
Изобретение относится к области очистки газов, образующихся при утилизации промышленных и/или коммунальных отходов., а именно: к обезвреживанию дымовых газов, полученных при сжигании органических бытовых и промышленных отходов при температуре выше 1000oC,изобретение может быть использовано в любой отрасли промышленности, преимущественно, как элемент техногенной безопасности мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводов.
Из изобретения по патенту РФ № 2614999 известен способ высокотермического обезвреживания жидких, пастообразных, их смесей и твёрдых отходов, включающий загрузку и сжигание отходов, дожигание газообразных продуктов при подаче воздуха, активированного коронным разрядом, и выброс отходящих газов, отличающийся тем, что после дожигания осуществляют закалку газов с последующей абсорбцией, при этом активацию воздуха коронным разрядом на этапе дожигания осуществляют с режимом 350-450 разрядов в секунду при напряжённости электрического поля до 8 кВ/см и дополнительно подачу воздуха, активированного коронным разрядом, осуществляют при загрузке отходов с режимом воздействия коронного разряда 500-650 разрядов в секунду при напряженности электрического поля до 11 кВ/см, при закалке с режимом воздействия коронного разряда 350-450 разрядов в секунду при напряженности электрического поля до 8 кВ/см, при абсорбции с режимом воздействия коронного разряда 350-450 разрядов в секунду при напряженности электрического поля до 8 кВ/см, при выбросе отходящих газов с режимом воздействия коронного разряда 250-350 разрядов в секунду при напряженности электрического поля до 6 кВ/см. Воздух на этапах загрузки отходов и выброса отходящих газов в атмосферу подают непрерывно. Воздух на этапах дожигания, закалки и абсорбции газов подают импульсно. Сжигание отходов осуществляют при температуре 900-1000 ºС. Дожигание газообразных продуктов осуществляют при температуре 1200-1500°С. Закалку газообразных продуктов проводят до температуры порядка 200 С в течение порядка 2 с.
Недостатком способа по патенту № 2614999 является его недостаточная эффективность, сложность.
Из изобретения по патенту РФ №2486719известен способ очистки, деструкции и конверсии газов, характеризующийся тем, что осуществляют плазмохимическое и газодинамическое воздействие на газ, при этом воздействуют высоковольтным импульсно-периодическим кольцевым разрядом, приводящим к образованию низкотемпературной плазмы и УФ излучения, инициирующих плазмохимические реакции, создание ударной волны, нагревание газа, создание конвекционных потоков, и очистку газа от микрочастиц, кроме того, обработку газа осуществляют плазменной струей, создаваемой микроволновым излучением, при этом газ последовательно быстро проходит в «горячую» область плазмы, где реализуются плазмохимические реакции, и попадает в «холодную» область, обеспечивая закалку продуктов плазмохимических реакций.
Недостатком способа по патенту РФ № 2486719 является его недостаточная эффективность, низкое качество очистки дымовых газов, обусловленное невозможностью достижения высокой плотности облучения продукта при заданной производительности и недостаточной степенью деструкции.
Способ по патенту № 2486719 выбран в качестве наиболее близкого аналога.
Техническая проблема, решаемая изобретением – создание технологичного способа очистки и деструкции газов с высокой степенью их очистки, исключающей попадание вредных веществ в атмосферу, особенно в условиях непостоянного, периодического (с перерывами) поступления отходящих газов, обусловленных технологическими особенностями производств, например, в конверторных производствах и т.п. В такой ситуации, при отсутствии отходящих газов или при снижении в них вредных компонентов до предела допустимой концентрации любое устройство утилизации, в особенности теплоэнергетическое, переходит из нормального состояния в режим остановки, что создает напряжения в элементах конструкции, нередко превышающих допустимые.
Технический результат, достигаемый изобретением – повышение эффективности процесса очистки и деструкции газов, повышение степени очистки и деструкции газов до 99%, повышение технологичности, упрощение способа очистки и деструкции газов, повышение экологичности способа за счет полноты сгорания газов, расширение функциональных возможностей способа за счет возможности его применения для очистки и деструкции газов любого химического состава и происхождения, повышение надежности способа.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе очистки и деструкции газов осуществляют воздействие на поток газа в форме плазмохимического и 3
газодинамического воздействия, нагревание газа, создание конвекционных потоков, и очистку газа от микрочастиц, кроме того, обработку газа осуществляют плазменной струей, создаваемой микроволновым излучением, при этом газ последовательно быстро проходит в «горячую» область плазмы, где реализуются плазмохимические реакции, и попадает в «холодную» область, обеспечивая закалку продуктов плазмохимических реакций, вывод обработанных продуктов, согласно изобретению включает сжигание отходов в реакторе в присутствии окислителя, в качестве которого используется воздух из системы охлаждения с температурой от 15 до 350°С, обеспечивают подачу горючего в около колосниковую зону смешивания с окислителем, термический нагрев до температур 900 – 1400 °С газа, образующегося при сгорании отходов, создание вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, в вихревой трубе с поворотом потока газа на 30º в горизонтальной плоскости относительно стенки реактора при расходе окислителя от 0,1 до 1,2 кг/с, акустическое резонансное возбуждение вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, после акустического резонансного возбуждения вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, осуществляют выдержку газа при температуре в диапазоне от 900 до 1400 °С в течение времени не менее 2 сек при давлении не выше атмосферного, затем осуществляют охлаждение газа до температуры не более 100°С за время не более 0,6 сек при давлении не выше атмосферного.
После охлаждения могут осуществлять доочистку газа в скрубере или циклоне.
Акустическое резонансное возбуждение вихревых потоков газа могут осуществлять в механическом генераторе колебаний при частоте в диапазоне от 0,1 до 5 кГц.
Окислителем может являться воздух.
Охлаждение газа могут осуществлять в потоке воздуха.
В качестве окислителя могут использовать воздух из системы охлаждения при температуре от 15 до 350 °С.
Охлаждение газа могут осуществлять в теплообменнике.
Выдержку газа могут осуществлять в течение времени в диапазоне 2 – 5 сек.
Заявляемый способ осуществляется в реакторе, внутри которого обеспечивается осуществление необходимых реакций, и включает следующие основные технологические этапы:
- термический нагрев поступающих в реактор газов, образовавшихся при сгорании отходов, до температур в диапазоне (900 – 1400)°С, посредством горючего, которым являются сжигаемые отходы в присутствии окислителя (воздуха). При этом горючее подается в зону смешивания с окислителем, например, в зону вокруг колосника. В заявляемом способе не используется дополнительный источник тепла (дизельное топливо или природный газ), все необходимые реакции обеспечиваются в процессе сжигания отходов.
- акустическое воздействие на газ посредством акустических излучателей для создания резонансного возбуждения газов;
- выдержка газов при температуре в диапазоне (900-1400)°С в течение времени не менее 2 сек при давлении не выше атмосферного;
- охлаждение (закалка) газов до температур не более 100°С за время не более 0,6 сек при давлении не выше атмосферного.
В отходящих газах при сжигании промышленных и/или бытовых отходов под воздействием ультразвука большой интенсивности «озвучивания» нарушаются связи в молекулах рабочего тела, вследствие чего происходят изменения физико-химического состава (изменение молекулярного веса, температуры кристаллизации и др.). Деструкция осуществляется в реакционной зоне реактора, при этом возбуждение процессов акустической деструкции осуществляется за счет конструкции акустического канала, а именно: акустическое резонансное возбуждение осуществляется в вихревой трубе переменного сечения для создания вихревого потока. Таких вихревых труб может несколько для интенсификации процесса за счет формирования нескольких вихревых потоков. Способы и устройства (вихревые трубы) для создания вихревых потоков (вихревой эффект) хорошо известны (эффект Ранка — Хилша). Также известно, что вихревые потоки могут быть созданы в трубах, например, конического сечения (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%85%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82); в вихревых трубках Ранке (https://cncprogress.ru/publications/vikhrievaya_trubka_trubka_rankie_ ).
Зона акустической активации представляет собой резонатор, снабженный излучателями акустических колебаний. Питание излучателей осуществляется от специальных генераторов вне рабочей зоны. В качестве источников акустического излучения используются механические генераторы колебаний, рабочие параметры которых (частота, мощность, амплитуда модулирующих импульсов) выбираются в зависимости от технологической задачи с учетом физико-химических характеристик отходов, а именно: процесс резонансного поглощения подводимой в зону активации ультразвуковой энергии достигается предварительным подбором частот спектра в соответствии с параметрами поступающими на очистку газов, а также интенсивности его составляющих.
Использование в качестве источника акустического излучения механических генераторов колебаний обусловлено тем, что механический генератор колебаний обладает более простой конструкцией по сравнению с иными типами акустических колебаний, при этом механический генератор колебаний позволяет создать акустические колебания в диапазоне от 0,1 до 5 кГц, что достаточно, чтобы обеспечить резонансное возбуждение очищаемых газов, поскольку собственная частота колебаний молекул газов находится в диапазоне f = 15 - 5000Гц (1. Двигатели ракетные жидкостные. Методика оценки высокочастотной устойчивости рабочего процесса. ОСТ В92-9000-78, НИИХИММАШ, 1978, 105 с.; 2.Бирюков В.И., Мосолов С.В. Динамика газовых трактов жидкостных ракетных двигателей. - М.: Изд-во МАИ, 2016, 168с.; 3. «Экспериментальные исследования влияния высокочастотных колебаний на продольную акустическую неустойчивость ракетного двигателя на твердом топливе», Е.Н. Петрова, А.Ф. Сальников, УДК 621.454.3.026.8.001.57, изд. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, сер. Машиностроение, 2009 г., № 4).При этом механические генераторы колебаний менее чувствительны к воздействию температур, что позволяет их эффективно использовать при высоких температурах в системах для очистки газов.
В качестве механического генератора колебаний может служить механический генератор колебаний SF-9324 фирмы Pasco (https://www.polymedia.ru/upload/iblock/4b9/SF-9324%20%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9%20%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%20%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B1%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B9%20PASCO.pdf).
Предварительное перед этапом выдержки и охлаждения акустическое воздействие на продукты горения (газы), подаваемых в реактор в виде вихревых потоков (через вихревые трубки) позволяет создать временное или безвозвратное изменение молекулярного состава компонентов (деструкция) на более легкие молекулы за счет вихревого потока с максимальной энергией акустического резонансного возбуждения в заданном частотном диапазоне, что позволяет:
- создать достаточную для деструкции длительность и мощность резонансного возбуждения продукта за счет оптимального деформационно-сдвигового взаимодействия потока с поверхностью вихревых труб и, как следствие, возбуждением вынужденных виброакустических колебаний. Оптимальное деформационно-сдвиговое взаимодействие потока с поверхностью вихревых труб может быть обеспечено, например, в вихревой трубе прямоугольного сечения с размерами (высота, ширина) 100 х 20 мм с поворотом потока 300 в горизонтальной плоскости относительно стенки реактора при расходе окислителя от 0,1 до 1,2 кг/с.
- создать, посредством подачи в реактор газа через вихревые трубки, турбулентные вихри и кавитационный процесс в вихревом потоке, приводящий к акустической деструкции дисперсно-агрегатного состояния продукта и преобразованию химических связей;
- использовать тепломассоэнергообменный процесс вихревого потока для проведения преобразований продукта.
После этапа акустического воздействия, на котором возбуждаются процессы акустической деструкции, осуществляется выдержка газов при температуре в диапазоне (900-1400) °С в течение времени не менее 2 сек для обеспечения полной деструкции газов.
Процесс деструкции после резонансной активации идет при атмосферном давлении или в разряженной среде без использования катализаторов при термическом нагреве. Деструкция молекулярных связей молекул продуктов горения происходит в тот момент, когда частота колебаний внешнего поля вступает в резонанс с собственной частотой колебаний ядер молекул, в результате происходит нарушение равновесного состояния молекулярных связей, вследствие чего образуются свободные атомы и радикалы.
Зона реакции в реакторе ограничена с одной стороны горелкой, с другой – зоной охлаждения (закалки) газов. После быстрого охлаждения газы выходят из реактора.
Быстрым охлаждением (закалкой) газов при указанных выше параметрах обеспечивается стабилизация состояния очищенного газа, позволяющая осуществлять его выброс в атмосферу с соблюдение всех требований экологии. Быстрое охлаждение газов может осуществлять любым известным способом, например, водой (источники «Технология связанного азота», Андреев Ф.А. и др., М, изд. «Химия», 1974 г., стр. 77; «Окислительный пиролиз метана до ацетилена», Харламов В.В. и др., М, изд. «Химия», 1968 г., стр. 13) или путем поверхностного теплообмена (источник «Технология нефтехимического синтеза», Паушкин Я.М. и др., М, изд. «Химия», 1973 г., стр. 33).
Выдержка и охлаждение газа осуществляется при давлении, не превышающем атмосферного, что позволяет упростить заявляемый способ и сохранить его эффективность (качество очистки газов).
Заявляемое изобретение позволяет обеспечить повышение эффективности (за счет упрощения способа и обеспечения очистки газов любой плотности) и надежности процесса деструкции отходов, т.к. процесс деструкции осуществляется при температурах в пределах 900-1400 0С и стехиометрическом соотношении окислителя и горючего в пределах 1:1. При этом окислителем является воздух из системы охлаждения с температурой от 15 до 350 0С, а горючим - непосредственно продукты утилизации, например, твердые коммунальные отходы. В заявляемом изобретении не требуется соблюдения каких – либо специальных соотношений окислителя и горючего, что упрощает его осуществление.
Рабочие параметры полей в зоне активации обеспечивают переход молекул, подвергшихся активации, в состояние с более высоким уровнем энергии орбит электронов, оставляющих их внешнюю электронную оболочку и именуемую далее возбужденное состояние. Уровень возбуждения, период времени нахождения в этом состоянии зависят от соотношения энергии воздействующего акустического поля, времени нахождения в зоне активации. Переход молекулы в возбужденное состояние определяется величиной энергии, поглощенной из энергии поля в зоне активации. Эффективное поглощение энергии волновых полей молекулами происходит на частотах, именуемых далее резонансными частотами. Наступление резонансного поглощения энергии внешних волновых полей происходит при достижении пороговых значений как параметров этих полей, так и внешнего статического давления на активируемые продукты горения.
Если в процессе утилизации отходов образуются сложные газы (с повышенным содержанием серы и/или хлора) после этапа закалки целесообразно осуществить доочистку газов в скрубере или циклоне. При этом доочистка газов в скрубере или циклоне происходит уже с меньшими технологическими затратами.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
По обоим примерам заявляемый способ очистки и деструкции газов включает сжигание отходов в реакторе в присутствии окислителя – воздуха; акустическое резонансное возбуждение вихревых потоков газа в механическом генераторе колебаний (SF-9324 фирмы Pasco) при частоте акустических колебаний в диапазоне 0,1 до 5 кГц образующегося при сгорании топлива; вывод обработанных продуктов. Обеспечивают термический нагрев до температур в диапазоне 900 – 1400 °С газа, образующегося при сгорании отходов, после акустического резонансного возбуждения вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, осуществляют выдержку газа при температуре в диапазоне от 900 до 1400 °С в течение времени не менее 2 сек при давлении не выше атмосферного; затем осуществляют охлаждение газа до температуры не более 100°С за время не более 0,6 сек при давлении не выше атмосферного. Охлаждение осуществляют в потоке воздуха в теплообменнике, при этом в качестве окислителя используют воздух из системы охлаждения. Для экспериментальной установки, на которой проверяли эффективность заявляемого способа использовали трубу конического сечения высотой 550 мм, диаметр внизу 70 мм, диаметр вверху 40 мм, количество щелей в трубе составляло 17.В качестве реактора используют реактор, приведенный в источнике А. С. Алешина, В. В. Сергеев «Газификация твердого топлива», Санкт-Петербург, Изд. Политехнического университета, 2010, стр. 42, рис. 2.3.Частоты спектра акустических колебаний для резонансного возбуждения молекул газа определяли предварительным подбором частот спектра в соответствии с параметрами поступающими на очистку газов, а также интенсивности его составляющих.
Отходящие газы из рабочего пространства верхней части реактора подают по обычному трубопроводу в теплоизолированную камеру для обработки отходящих газов. В камере отходящие газы обрабатываются акустическим полем. Молекулы и атомы газов и твердых веществ, из которых составлены отходящие газы (оксиды металлов и др.), оказавшись неустойчивыми в этих условиях, распределяются до осколков атомов, которые взаимодействуют между собой (осколки атомов неметаллов с неметаллами, металлов с металлами и вперемежку неметаллы с металлами), образуя наиболее устойчивые в этих термодинамических условиях структуры элементов, которыми оказались металлы и неметаллы, такие как кремний (Si), углерод (C), алюминий (Al), марганец (Mn) и т.д. Таким образом, компоненты отходящих газов, как вредные, так и безвредные, исчезают, преобразуясь в полезные элементы, такие как кремний (Si), углерод (C), алюминий (Al), марганец (Mn) и т.д. которые имеют вид порошкообразного твердого вещества. О степени утилизации (очистки) отходящих газов судят по снижению объема отходящих газов и увеличению объема порошкообразного твердого вещества. Степень утилизации, как показали испытания, составляет 99,5 - 100% т.е. можно полностью уничтожить отходящие газы и получить из них полезные металлы. Если степень утилизации ниже 100% можно, не меняя параметров режима, обрабатывать отходящие газы несколько раз (2 - 3), что в промышленности целесообразно осуществлять в последовательно установленных камерах на произвольном расстоянии в непрерывном потоке. Получаемый порошок твердого вещества ссыпается в бункеры и подается на дальнейшую обработку: сортировку, сушку, компактирование в бруски и т.п.
Результаты осуществления заявляемого способа представлены в таблице 1 и таблице 2, где отражены результаты измерения концентрации загрязняющих веществ после осуществления способа по двум примерам.
Пример 1: Выдержка газов при температуре 900 град, время выдержки 2 сек, время охлаждения 0,6 сек, частота акустических колебаний от 200 до 1000 Гц, охлаждение газа осуществляют до температуры 100°С.
Таблица 1:
| Отходы | Наименование определяемого показателя | Массовая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3 | Объемный расход, м3/с | Массовая концентрация водяных паров, г/м3 |
Массовый выброс загрязняющего вещества,
г/с |
||
| Влажного газа | Сухого газа | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | Утилизация шлама угольной обогатительной фабрики, влажность 70% | Сумма оксидов азота | 108 + 15 | 0,38 | 0, 24 | 44,9 | _______ |
| Азота оксид | 70 + 10 | 0,00337 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,02074 | |||||
| Углерод оксид | 63 + 12 | 0,01512 | |||||
| Сера диоксид | 54 + 25 | 0,01296 | |||||
| 2 | Утилизация почва-грунта, загрязненного углеводородами до 7% | Сумма оксидов азота | 82 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 54 + 10 | 0,00256 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,01574 | |||||
| Углерод оксид | 61 + 12 | 0,01464 | |||||
| Сера диоксид | 49 + 25 | 0,01176 | |||||
| 3 | Утилизация автошин | Сумма оксидов азота | 123 + 15 | 0,38 | 0,4 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 80 + 10 | 0,00337 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,02632 | |||||
| Углерод оксид | 95 + 12 | 0,02280 | |||||
| Сера диоксид | 72 + 25 | 0,01728 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 4 | Утилизация твердых бытовых отходов | Сумма оксидов азота | 67+ 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | |
| Азота оксид | 44 + 10 | 0,00209 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,01286 | |||||
| Углерод оксид | 93 + 12 | 0,02232 | |||||
| Сера диоксид | 45 + 25 | 0,01080 | |||||
| Пыль (взвешенные твердые частицы) | 104 + 12 | 0,02486 | |||||
| Сажа (углерод) | 7,6 + 1,3 | 0,00209 | |||||
| Бенз(а)пирен | 0,000210 + 0,0000530 | 0,00000050 | |||||
| Фтористый водород | 0,75 + 0,19 | 0,00018 | |||||
| Хлористый водород | 0,31 + 0,08 | 0,00007 | |||||
| Формальдегид | 0,07 + 0,02 | 0,00002 | |||||
| Углеводороды С12-С19 | 1,12 + 0,28 | 0,00027 | |||||
| 5 | Утилизация медицинских отходов | Сумма оксидов азота | 70 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 47 + 10 | 0,00337 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,02074 | |||||
| Углерод оксид | 81 + 12 | 0,01512 | |||||
| Сера диоксид | 34 + 25 | 0,01296 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 6 | Утилизация почва-грунт с влажность 80% | Сумма оксидов азота | 65 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 38+ 10 | 0,00203 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,01248 | |||||
| Углерод оксид | 79 + 12 | 0,01896 | |||||
| Сера диоксид | 28 + 25 | 0,00672 | |||||
| 7 | Утилизация мокрой щепы | Сумма оксидов азота | 72 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 46 + 10 | 0,00337 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,02074 | |||||
| Углерод оксид | 83 + 12 | 0,01512 | |||||
| Сера диоксид | 39 + 25 | 0,01296 | |||||
| 8 | Утилизация свежего куриного помета | Сумма оксидов азота | 118 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 72 + 10 | 0,00368 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,02266 | |||||
| Углерод оксид | 93 + 12 | 0,02232 | |||||
| Сера диоксид | 37 + 25 | 0,00888 |
Пример 2: Выдержка газов при температуре 1200 град, время выдержки 3 сек, время охлаждения 0,5 сек, частота акустических колебаний от 2000 до 5000 Гц, охлаждение газа осуществляют до температуры 95°С.
Таблица 2:
| Отходы | Наименование определяемого показателя | Массовая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3 | Объемный расход, м3/с | Массовая концентрация водяных паров, г/м3 |
Массовый выброс загрязняющего вещества,
г/с |
||
| Влажного газа | Сухого газа | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | Утилизация шлама угольной обогатительной фабрики, влажность 70% | Сумма оксидов азота | 108 + 15 | 0,38 | 0, 24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 70 + 10 | 0,0030 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,0186 | |||||
| Углерод оксид | 63 + 12 | 0,0136 | |||||
| Сера диоксид | 54 + 25 | 0,0136 | |||||
| 2 | Утилизация почва-грунта, загрязненного углеводородами до 7% | Сумма оксидов азота | 82 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 54 + 10 | 0,0023 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,0150 | |||||
| Углерод оксид | 61 + 12 | 0,0146 | |||||
| Сера диоксид | 49 + 25 | 0,0117 | |||||
| 3 | Утилизация автошин | Сумма оксидов азота | 123 + 15 | 0,38 | 0,4 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 80 + 10 | 0,0030 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,0236 | |||||
| Углерод оксид | 95 + 12 | 0,0205 | |||||
| Сера диоксид | 72 + 25 | 0,0155 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 4 | Утилизация твердых бытовых отходов | Сумма оксидов азота | 67+ 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | |
| Азота оксид | 44 + 10 | 0,00188 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,01157 | |||||
| Углерод оксид | 93 + 12 | 0,02001 | |||||
| Сера диоксид | 45 + 25 | 0,01080 | |||||
| Пыль (взвешенные твердые частицы) | 104 + 12 | 0,0108 | |||||
| Сажа (углерод) | 7,6 + 1,3 | 0,00209 | |||||
| Бенз(а)пирен | 0,000210 + 0,0000530 | 0,00000040 | |||||
| Фтористый водород | 0,75 + 0,19 | 0,00015 | |||||
| Хлористый водород | 0,31 + 0,08 | 0,00006 | |||||
| Формальдегид | 0,07 + 0,02 | 0,000019 | |||||
| Углеводороды С12-С19 | 1,12 + 0,28 | 0,00025 | |||||
| 5 | Утилизация медицинских отходов | Сумма оксидов азота | 70 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 47 + 10 | 0,00303 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,02054 | |||||
| Углерод оксид | 81 + 12 | 0,01372 | |||||
| Сера диоксид | 34 + 25 | 0,01134 | |||||
| 6 | Утилизация почва-грунт с влажность 80% | Сумма оксидов азота | 65 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 38+ 10 | 0,00198 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,01145 | |||||
| Углерод оксид | 79 + 12 | 0,01652 | |||||
| Сера диоксид | 28 + 25 | 0,00608 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 7 | Утилизация мокрой щепы | Сумма оксидов азота | 72 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 46 + 10 | 0,00278 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,01789 | |||||
| Углерод оксид | 83 + 12 | 0,01534 | |||||
| Сера диоксид | 39 + 25 | 0,01098 | |||||
| 8 | Утилизация свежего куриного помета | Сумма оксидов азота | 118 + 15 | 0,38 | 0,24 | 44,9 | _____ |
| Азота оксид | 72 + 10 | 0,00245 | |||||
| Азота диоксид | Менее 10 | 0,01789 | |||||
| Углерод оксид | 93 + 12 | 0,01788 | |||||
| Сера диоксид | 37 + 25 | 0,00652 |
По результатам осуществления способа по обоим примерам подтверждена высокая эффективность способа, обусловленная сочетанием простоты его осуществления и высокой степени очистки газов.
Подтверждена возможность достижения заявленного технического результата – повышение степени очистки и деструкции газов до 99%, повышение технологичности, упрощение способа очистки и деструкции газов, повышение экологичности способа за счет полноты сгорания газов, расширение функциональных возможностей способа за счет возможности его применения для очистки и деструкции газов любого химического состава и происхождения, повышение надежности способа.
1. Способ очистки и деструкции газов, характеризующийся тем, что осуществляют воздействие на поток газа в форме плазмохимического и газодинамического воздействия, нагревание газа, создание конвекционных потоков и очистку газа от микрочастиц, кроме того, обработку газа осуществляют плазменной струей, создаваемой микроволновым излучением, при этом газ последовательно быстро проходит в «горячую» область плазмы, где реализуются плазмохимические реакции, и попадает в «холодную» область, обеспечивая закалку продуктов плазмохимических реакций, вывод обработанных продуктов, отличающийся тем, что включает сжигание отходов в реакторе в присутствии окислителя, в качестве которого используется воздух из системы охлаждения с температурой от 15 до 350°С, обеспечивают подачу горючего в околоколосниковую зону смешивания с окислителем, термический нагрев до температур 900 – 1400°С газа, образующегося при сгорании отходов, создание вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, в вихревой трубе с поворотом потока газа на 30° в горизонтальной плоскости относительно стенки реактора при расходе окислителя от 0,1 до 1,2 кг/с, акустическое резонансное возбуждение вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, после акустического резонансного возбуждения вихревых потоков газа, образующегося при сгорании топлива, осуществляют выдержку газа при температуре в диапазоне от 900 до 1400°С в течение времени не менее 2 с при давлении не выше атмосферного, затем осуществляют охлаждение газа до температуры не более 100°С за время не более 0,6 с при давлении не выше атмосферного.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после охлаждения осуществляют доочистку газа в скрубере или циклоне.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что акустическое резонансное возбуждение вихревых потоков газа осуществляют в механическом генераторе колебаний при частоте в диапазоне от 0,1 до 5 кГц.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение газа осуществляют в теплообменнике.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдержку газа осуществляют в течение времени в диапазоне 2 – 5 с.
