Cпociб oчищeння диmobиx гaзib biд пилу, so2 i noх в електрофільтрах

Спосіб очищення димових газів від пилу, SО2 і NОx в багатопільних електрофільтрах за допомогою імпульсних електронних пучків, який включає опромінення потоку суміші димових газів з водяними парами електронним пучком у напрямку, перпендикулярному потоку, з оптимальними величинами щільності струму й тривалості імпульсу, достатніми для здійснення плазмохімічних реакцій доокислення SO2 до H2SO4, a NOx до НNО3, який відрізняється тим, що подають водяну пару перед кожним полем електрофільтра, подають на осаджувальні й коронуючі електроди двонапівперіодно випрямлену напругу, електронні пучки утворюють у стримерному імпульсному коронному розряді по всьому перерізу електрофільтра, накладають на двонапівперіодно випрямлену напругу у фазі її амплітудного значення імпульсну напругу із крутістю переднього фронту імпульсу напруги, погодженої із власною частотою поглинання SO2 і NO, a двонапівперіодно випрямлену напругу підтримують оптимальною для ефективного очищення від пилу. UA (21) a200900459 (22) 22.01.2009 (24) 27.02.2012 (46) 27.02.2012, Бюл.№ 4, 2012 р. (72) ІВАНОВ СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ПАПИРІН АНАТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, СМІРНОВ ІГОР ХРИСТОФОРОВИЧ, ЛАРІОНОВ ВІКТОР ФЕДОРОВИЧ, ГУЗ ЮРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, РЯДІНСЬКИЙ ВАСІЛІЙ ІВАНОВИЧ (73) ІВАНОВ СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ПАПИРІН АНАТОЛІЙ ФЕДОРОВИЧ, СМІРНОВ ІГОР ХРИСТОФОРОВИЧ, ЛАРІОНОВ ВІКТОР ФЕДОРОВИЧ, ГУЗ ЮРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, РЯДІНСЬКИЙ ВАСІЛІЙ ІВАНОВИЧ (56) RU 2102152 C1; 20.01.1998 SU 1780817 А1; 15.12.1992 RU 2077371 С1; 20.04.1997 SU 1736612 А1; 30.05.1992 RU 2006268 С1; 30.01.1994 RU 2077391 С1; 20.04.1997 RU 2083293 С1; 10.07.1997 RU 2121881 С1; 20.11.1998 RU 2140810 С1; 10.11.1999 JP 2000325745 А; 28.11.2000 C2 2 (19) 1 3 ронних пучків у спеціальному пристрої з високим значенням енергії електронів для реалізації ланцюгового процесу плазмохімічних реакцій, що спричиняє підвищену витрату електроенергії. Ускладнено уведення потоку електронів по всій довжині або його значної частини газоходу. Крім того, потрібні додаткові площі й спеціально навчений персонал. В основу винаходу поставлено задачу створення способу очищення димових газів від пилу, SO2 і NOx в електрофільтрах без необхідності їхньої істотної модернізації шляхом реалізації плазмохімічних реакцій безпосередньо в них. Поставлена задача вирішується тим, що в способі очищення димових газів від пилу, SO2 і NOx в електрофільтрах за допомогою імпульсних електронних пучків, що включає опромінення потоку суміші димових газів з водяними парами електронними пучками в напрямку, перпендикулярному потоку, з оптимальними величинами щільності струму й тривалості імпульсу, достатніми для здійснення плазмохімічних реакцій доокисления SO2 до H2SO4, а NOx до HNO3, відповідно до винаходу, подають водяну пару перед кожним полем електрофільтра, подають на осаджувальні й коронуючі електроди двонапівперіодно випрямлену напругу, електронні пучки утворюють у стримерному імпульсному коронному розряді по всьому перерізу електрофільтра, накладають на двонапівперіодно випрямлену напругу у фазі її амплітудного значення імпульсну напругу із крутістю переднього фронту імпульсної напруги, погодженої із власною частотою поглинання SO2 і NO, а двонапівперіодно випрямлену напругу підтримують оптимальною для ефективного очищення від пилу. Істотними відмітними ознаками способу, що заявляється, є: - водяну пару подають перед кожним полем електрофільтра; - на осаджувальні й коронуючі електроди подають двонапівперіодно випрямлену напругу; - електронні пучки утворюють у стримерному імпульсному коронному розряді по всьому перерізу електрофільтра; - на двонапівперіодно випрямлену напругу, у фазі її амплітудного значення, накладають імпульсну напругу; - крутість переднього фронту імпульсної напруги погоджують із власною частотою поглинання SO2 і NO; - двонапівперіодно випрямлену напругу підтримують оптимальною для ефективного очищення від пилу. Виходячи з описаного рівня техніки, випливає, що зазначені відмінності є новими, є істотними й взаємозалежні між собою з утворенням сукупності істотних ознак, достатньої для одержання необхідного технічного результату. Завдяки тому, що водяну пару подають перед кожним полем електрофільтра й тому, що в електрофільтрі температура зменшується від першого поля до наступних полів, вдається уникнути різкого підвищення швидкості газу, що очищується, у порівнянні з тим, якби вся пара подавалася б тільки перед першим полем. Крім того, реалізується мо 97481 4 жливість підтримки заданої вологості перед кожним полем електрофільтра. Водяна пара, що подається в електрофільтр, виконує кілька функцій. По-перше, приводить до зниження температури газів, що відходять. По-друге, виконує функції кондиціонування газу, що очищується, знижує питомий опір пилу й підвищує ефективність роботи електрофільтра, як уловлювача дисперсної фази. По-третє, потрапляючи між електродами електрофільтра в зону стримерного розряду, пара утворює радикали і хімічно активні частки ОН , Н2O2, + О3, О, H , Н2 , O2 , Н2O , Н2O2 , О , O2 , які, взаємодіючи з молекулами шкідливих домішок, окислюють і доокислюють їх з утворенням або кислот, що осаджуються на дисперсній фазі (золі), або нешкідливих малоактивних з'єднань. Завдяки тому, що на осаджувальні й коронуючі електроди подають двонапівперіодно випрямлену напругу, як уловлювач золи пристроєм може бути використаний штатний електрофільтр без необхідності модернізації агрегатів живлення. А завдяки тому, що на двонапівперіодно випрямлену напругу, у фазі її амплітудного значення, накладають імпульсну напругу, електронні пучки утворяться у стримерному коронному розряді по всьому перерізу електрофільтра. Це дозволяє електрофільтр використати як реактор, у якому протікають плазмохімічні реакції з перетворенням шкідливих газових домішок (SO2, NOx, CO, CO2 і інших) у нешкідливі. У головці стримера в міжелектродному проміжку, за рахунок високої напруженості електричного поля, напрацьовується велика кількість вільних електронів, що мають порівняно високу енергію. Як показує досвід, цієї енергії може бути досить для активації, аж до іонізації, і перетворення шкідливих домішок. Завдяки узгодженню крутості переднього фронту імпульсної напруги (швидкості наростання напруги) із власною частотою поглинання SO2 і NO, напруженість електричного поля достатня для надавання вільним електронам енергії, необхідної для іонізації молекул SO2 і NO, що дозволяє підвищити ефективність їхнього видалення з потоку газу у вигляді або пари кислот, сорбованих на пилу (золі), або у вигляді нешкідливих речовин. Верхня границя частоти (енергії) поглинання для NO і SO2 є їхня енергія іонізації. Для NO вона дорівнює 9,5 еВ, для SO2 - 13,1 еВ, для СO2 - 14,4 еВ. Вибираючи крутість переднього фронту імпульсної напруги (швидкість наростання), погоджену зі значенням енергії іонізації, одержимо для мінімальної швидкості наростання переднього фронту імпульсної напруги вираження dU/dt = - Е  С / L  q, де Е - енергія іонізації газових домішок; С - швидкість світла у вакуумі; L - відстань між коронуючими й осаджувальними електродами; q - заряд електрона. Очищення від шкідливих газових домішок буде здійснюватися по механізму: е + (Н2O, N2, O2)  ОН, О, НO2, N SO2 + O2  SO3, SO3 + Н2O  H2SO4 SO2 + ОН  HSO3, SO3 + ОН  H2SO NO + O  NO2, NO2 + ОН  HNO3 5 97481 NO + НO2  HNO3. Завдяки тому, що двонапівперіодно випрямлену напругу між коронуючими й осаджувальними електродами підтримують оптимальною, зберігається високий рівень очищення від дисперсних часток (золи). Спосіб очищення димових газів від пилу, SO2 і NO в електрофільтрах реалізують, наприклад, у трипольному електрофільтрі продуктивністю 300 3 000 м /годину з концентрацією на виході: твердих 3 3 часток 2500 мг/м , SO2 - 3500 мг/м , NО - 2500 3 мг/м . Відстань між осаджувальними й коронуючими електродами L = 0,2 м. На електроди подається двонапівперіодно випрямлена напруга - 50 кв. Спосіб здійснюють таким чином. За формулою (1) обчислюють мінімальну необхідну швидкість наростання переднього фронту імпульсної напруги, де Е = 13,1 еВ. У результаті одержуємо dU/d t = 10 2  10 В/с. По швидкості наростання переднього фронту імпульсів напруги вибирають параметри імпульсного джерела струму: амплітудне значення 6 напруги, тривалість імпульсу, частоту проходження імпульсів і струм в амплітуді (енергію в імпуль10 сі). При dU/dt = 2  10 В/с амплітудне значення імпульсної напруги підтримується 70 кВ при тривалості імпульсу - 100 нс. Це забезпечує утворення стримерного розряду по всьому об'єму й перерізу електрофільтра. Паралельно штатному агрегату живлення електрофільтра через розділові конденсатор і індуктивність підключають імпульсне джерело струму. Подають на коронуючі й осаджувальні електроди електрофільтра двонапівперіодно випрямлену напругу, підтримують її передпробивною, і у фазі її амплітудного значення, накладають імпульсну напругу. Це приводить до утворення стримерного коронного розряду з утворенням імпульсних електронних пучків, перпендикулярних потоку газу, по всьому перерізу електрофільтра. Перед кожним полем електрофільтра подають пару, що забезпечує сталість вологості по всій довжині газоходу й підвищення ефективності плазмохімічних реакцій. Зведені результати представлені в таблиці. №№ п.п. Найменування параметра 1.Вихідні дані Витрата димових газів Концентрація твердих часток Концентрація NO Концентрація SO2 2. Підтримувані параметри Вологість перед кожним полем електрофільтра Амплітуда двонапівперіодно випрямленої напруги Амплітуда імпульсної напруги Тривалість імпульсу Крутість імпульсу напруги Отримані результати Концентрація твердих часток Концентрація NO Концентрація SO2 Використання електрофільтра одночасно для очищення димових газів від пилу, окислів сірки, окислів азоту й інших шкідливих газових домішок з утворенням електронних імпульсних пучків у стримерному імпульсному коронному розряді безпосередньо між коронуючими й осаджувальними електродами електрофільтра дозволяє: спростити технологію очищення димових газів ТЕС без необхідності будівництва нових конструкцій (прискорю Одиниці виміру Величина 3 м /година 3 мг/м 3 мг/м 3 мг/м 300000 2500 2500 3500 % кВ кВ нс В/с 3 мг/м 3 мг/м 3 мг/м 8 50 70 100 10 2×10 50 500 500 вачів), що на діючих електростанціях є досить проблематичним через відсутність площ, знижує витрату електроенергії, не вимагає додаткового персоналу, а також спрощує уведення електронних пучків по всьому тракту газоочистки. 1. RU 2102152 1998.01.20 B03C 3/00. 2. SU 1780817 1992.15.12 B01D 53/34. 3. RU 2077371 1997.04.20 B01D 53/34. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601