Спосіб нейтралізації відпрацьованих газів і пристрій для його здійснення

1. Спосіб нейтралізації відпрацьованих газів шляхом подачі вторинного повітря у відпрацьовані гази, підігріву каталізатора під час запуску двигуна, підігріву вторинного повітря перед змішуванням з відпрацьованими газами, відмінний тим, що процес нейтралізації розділено на два ступені, причому на першому ступені проходять реакції термічного розкладу і окислення вуглеводню і реакції, внаслідок яких збільшується вміст окису вуглецю і водню у відпрацьованих газах, а на другому ступені подають підігріте вторинне повітря до відпрацьованих газів і протікають реакції окислення вуглецю, окису вуглецю і решти вуглеводнів до двоокису вуглецю і води. 2. Спосіб по п. 1 відмінний тим, що другий ступінь складається з двох періодів, в першому з яких відпрацьовані гази розігрівають за рахунок виділення A (54) СПОСІБ НЕЙТРАЛІЗ АЦІЇ ВІДПРАЦ ЬОВАНИХ ГАЗІВ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 28761 ступенях активації, причому ступінь активації збільшують в ході руху потоку суміші, при цьому на останньому ступені активації змінюють напрям руху потоку суміші принаймні один раз (див. а.с. СРСР № 1224418 МКВ F01N3/08, 1984 р.) Недоліком способу є те, що відпрацьовані гази, потрапляючи в нейтралізатор, відразу змішуються з вторинним підігрітим повітрям, в результаті чого відбувається насичення суміші киснем і починають протікати реакції окислення, які спричиняють зменшення вмісту у складі відпрацьованих газів окису вуглецю, який служить відновлювачем при протіканні реакції. 2NO+2CO=N 2+2CO2. Внаслідок цього менша частина окису азоту нейтралізується. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого пристрою є пристрій нейтралізації відпрацьованих газів, що складається з циліндричного корпусу з впускним і випускним патрубками і розташованим у ньому шаром каталізатора, розміщеним між зовнішньою і внутрішньою решітками, а також коронуючий і некоронуючий електроди. Пристрій обладнаний спіральним електродом, розміщеним в шарі каталізатора, принаймні двома циліндричними стінками, розташованими коаксіально з зазором між зовнішньою решіткою і корпусом так, що один із торців першої стінки прилягає до торцевої поверхні корпусу із зазором, а торці другої стінки розміщені протилежно торцям першої. Корпус має на зовнішній поверхні повітроприймний кожух. Спіральний електрод міститься в оболонці з термостійкого діелектрика. Корпус із впускним і випускним патрубками, внутрішня і зовнішня решітки та циліндричні стінки виготовлені з термостійкого діелектрика, а його повітроприйомний кожух - з металу (див. а.с. СРСР № 1224418 МКВ F01N3/08, 1984 р.). Недоліком пристрою є те, що каталізатор, розміщений між внутрішньою і зовнішньою решітками, чинить великий опір проходу відпрацьованих газів, що погіршує характеристики двигуна, внаслідок чого відпрацьовані гази містять велику кількість окису азоту і окису вуглецю. В основу даного винаходу поставлено завданні у відомому способі нейтралізації відпрацьованих газів шляхом заміни технологічного процесу нейтралізації відпрацьованих газів отримати новий технічний результат, виражений у підвищенні ступеня нейтралізації токсичних газів. Це ж завданні поставлено в основу другого об'єкта винаходу - пристрою нейтралізації відпрацьованих газів, в якому шляхом зміни конструкції можна отримати новий технічний результат, виражений у підвищенні нейтралізації токсичних газів. Обидва об'єкти винаходу охоплені єдиним творчим задумом і тому пропонуються разом. Поставлене завданні вирішується таким чином. Процес нейтралізації відпрацьованих газів, що включає подачу вторинного повітря у відпрацьовані гази, підігрів каталізатора під час запуску двигуна, підігрів вторинного повітря перед змішуванням з відпрацьованими газами, згідно з пропонованим винаходом розділений на два ступені. При цьому на першому ступені відбуваються реакції термічного розкладу і окислення вуглеводнів, що не згоріли в процесі робочого циклу в двигуні внутрішнього згоряння, і реакції, що збільшують вміст окису вуглецю і водню у відпрацьованих газах, 2С+О2=2СО, С+СО2=2СО, С+Н 2О=СО+Н2 а також реакції відновлення окису азоту 2NО+2CО=N2+2СO2, 2NO+2Н2=N2+2Н2O. А на другому ступені подають підігріте вторинне повітря до відпрацьованих газів і протікають реакції окислення вуглецю, окису вуглецю і решти вуглеводнів до двоокису вуглецю і води. Другий ступінь складається з двох періодів, в першому з яких відпрацьовані гази розігріваються за рахунок виділення тепла реакціями окислення, а в другому періоді охолоджуються шляхом передачі тепла вторинному повітрю. Для підтримання теплового режиму зону першого ступеня і першого періоду другого ступеня нейтралізації екранують. На кресленнях схематично показано пристрій для здійснення способу нейтралізації відпрацьованих газів. На фіг. 1 - схема пристрою з осьовим підводом відпрацьованих газів. На фіг. 2 - схема пристрою з радіальним підводом відпрацьованих газів. Пристрій складається з корпусу 1, виготовленого з подвійними стінками, що утворюють порожнину 2, всередині корпусу розміщений екран 3 з каналами для проходу відпрацьованих газів 4 і каталітичний стакан 5 з каналами для проходу відпрацьованих газів 6. Канали 6 розташовані з протилежного боку від входу відпрацьованих газів. Всередині каталітичного стакана знаходиться електронагрівач 7. Нагрівач 7 зроблено, наприклад, у вигляді спіралі і розміщено в оболонці з термостійкого діелектрика. Для підведення і відведення відпрацьованих газів служать патрубки 8 і 9. Патрубок 10 призначений для підведення повітря у порожнину 2, а трубка 11 - для підведення повітря у зону реактора. Контроль теплового режиму здійснюється за допомогою датчика температури 12. Каталітичний стакан 5 у випадку виготовлення його двошаровим складається з термостійкого діелектрика, на поверхню якого нанесено шар каталізатора. При одношаровій конструкції каталізатор вводять до складу термостійкого діелектрика. Пристій нейтралізатора відпрацьованих газів працює таким чином. Відпрацьовані гази через вхідний патрубок 8 потрапляють всередину каталітичного стакана 5, де при запуску двигуна і в період його прогрівання відпрацьовані гази підігріваються електронагрівачем 7, а по досягненні температури 750-1000°С електронагрівач відключають, а нагрівання поступаючих відпрацьованих газів здійснюють за рахунок нагрівання від каталітичного стакана, тепло- і масообміну з раніше нагрітими відпрацьованими газами і тепла від реакцій окислення продуктів неповного згоряння. В порожнині каталітичного стакана протікають реакції термічного розкладу вуглеводнів, окислення вуглеводнів і вуглецю та реакції відновлення азоту з окису азоту, основна частина яких протікає на поверхні каталізатора, нанесеного як на внутрішній і зовнішній поверхні стакана, так і в каналах 6. 3 порожнини каталітичного стакана, пройшовши через канали 6, відпрацьовані гази потрапляють в порожнину, утворену зовнішньою стінкою стакана 5 і екраном 3. В цю порож 2 28761 нину з порожнини 2 через трубку 11 підводять нагріте повітрі, яке примусово подають до патрубка 10. Тут протікають остаточні окислювальні реакції, які продовжуються в порожнині 13. Проходячи через порожнину 13, відпрацьовані гази починають охолоджуватися, передаючи своє тепло стінкам порожнини 2, в який знаходиться повітря, що нагрівається. На виході з порожнини 13 відпрацьовані газі мають мінімальний вміст токсично шкідливих речовин таких як окис азоту, окис вуглецю і вуглеводні. Фіг. 1 Фіг. 2 3 28761 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 4