Исследование влияния напряженности поля, влажности и скорости газового потока на процесс очистки дымовых газов от вредных компонентов

Размещено на http://www.allbest.ru/

28

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТОО «Компания Absolute Kazakstan»¹

Институт органического синтеза и углехимии РК²

Исследование влияния напряженности поля, влажности и скорости газового потока на процесс очистки дымовых газов от вредных компонентов

Борисенко А. В.¹, Гришин А. В.¹, Новик Д. В.¹, Фоменков А. С.¹, Газалиев А. М.², Фазылов С. Д.²

Для очистки отработанных промышленных газов в промышленности используются различные электрохимические методы с использованием коронирующих электродов-фильтров. Однако эти методы, очищая сбросовые газы от дисперсных пылевых частиц, не способствуют снижению выбросов в атмосферу токсичных газов - оксидов углерода, серного ангидрида и других вредных газообразных веществ, а также имеют технологически сложную конструкцию. Наиболее надежным и самым экономичным способом охраны воздушной среды от вредных выбросов является переход к безотходному производству, или к новым наукоемким технологиям, обеспечивающим высокую степень очистки. Нами разработана и испытана универсальная установка, предназначенная для очистки воздуха от промышленных загрязнений и извлечения из дымовых - технологических сбросовых газов полезных веществ (сажа, элементная сера).

В предыдущих работах нами были сделаны сообщения о конструкционных особенностях и принципах работы этих уникальных аэроионных газоочистных установок системы Борисенко А. В. [Борисенко 20042006]. В 2002-2007 гг. было изготовлено 15 образцов-моделей электрохимических установок большого радиуса анода от 1 до 5 метров (Рис. 1). Установки успешно прошли опытно-промышленные и промышленные испытания в условиях Балхашского металлургического комбината, Жезказганской ТЭЦ (модули В-5, В-7). В ходе опытно-промышленных испытаний универсальных пилотных установок получены следующие значения степени очистки технологических газов от: СО₂ - 79,8-89,7%; СО - до 99,5%; SO₂ - до 95-98%; степень очистки технологических газов от пылевых частиц - 99,95%.

В данной работе нами рассмотрены влияния ряда функциональных параметров установки на характер электрохимического восстановления оксидов углерода в газовой среде, в частности, представлял интерес исследование влияния напряженности, влажности и концентрации пыли на процесс восстановления СО₂ и образования С_n - продуктов. Для исследования запыленности обрабатываемого дымового газа, с учетом постоянной влажности 70% при 20⁰С и выход сажевых продуктов использовалась конфигурация установки В5 (Рис. 1).

Данные исследования проводились при следующих условиях: концентрации СО₂ - в пределах 1-10% (объемных) на входе в установку В5 и запыленности дымового газа 0,7-7 г/м³ и влажности на выходе составил от 5000 до 20000 м³/час. Как ранее нами было отмечено, потребляемая установкой мощность может быть произвольно изменена в пределах от 300 до 500 Вт без существенного изменения параметров очистки.

В качестве объективного показателя степени очистки воздуха от СО₂ были использованы параметры К - показатель очистки, С - концентрации СО₂ на выходе, приведенная ко входу С = С₁(Q₁/Q₂), %. В этом случае выражение К = (С/С1) ^. (Q₁/Q₂) обращается в единицу при отсутствии извлечения СО₂ в установке и приближается к нулю в соответствии с количеством извлеченного СО₂.

На Рисунках 5-7 представлены типичные зависимости показателя очистки К от напряжения E (кВ), концентрации оксидов углерода С (%),расхода газа Q₃ на выходе из установки (м³/час). Из данных Рисунков 5-7 следует, что степень очистки газового потока от СО₂ повышается при увеличении напряженности электрического поля на катоде и расходе газа на выходе. На основании зависимости К (Q₃, Е) можно уверенно говорить, что количество подаваемых в установку паров воды (поток Q₃) столь же сильно влияет на К, как и напряжение, подаваемое на инжектор.

Размещено на http://www.allbest.ru/

28

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Модуль по очистке Рис. 2. Промышленная аэроионная технологических газов В-5 установка В-7

электрохимический электрод промышленный углерод

Рис. 3. Промышленная аэроионная Рис. 4. Модуль по очистке установка В-9 технологических газов В-20

На основе зависимостей K (Q₃, C, W₁, ?) (Рис. 5-7), можно установить необходимый для практического применения баланс между степенью разбавления очищаемого газа и напряжением на инжекторе (катоде) для получения необходимой степени очистки.

При рассмотрении зависимостей показателя очистки К от запыленности газового потока с (Рис. 5-7), следует, что при повышении концентрации СО₂ на входе, уменьшении напряжения на инжекторе и снижении расхода на выходе коэффициент очистки К стремится к 1, т.е. в очередной раз наблюдаем снижение эффективности работы газоразрядной установки. Таким образом, установлено, что зависимость степени и характера очистки загрязненного воздуха от его потока для конкретной установки очень жесткая, т.е. для нее существует критический поток, ниже которого степень очистки очень высокая - более 95%, а выше, резко падает, и при потоке вдвое большем критического, снижается до 50%.

Концентрация CO₂ на входе C = 3%, влажности на входе W₁ = 4,8 г/м³, при расходе на выходе. 1 - Q₃ = 1800 м³/час; 2 - Q₃ = 6000 м³/час, 3 - Q₃ = 12000 м³/час.

Рис. 5. Зависимость показателя очистки K от напряжения на инжекторе E

Влажность на входе W₁ = 4,8 г/м³, напряжение на инжекторе E = 80 кВ, высота инжектора H = 22 см.) концентрация CO₂ на входе: 1 - 1%, 2 - 3%, 3 - 5%

Рис. 6. Зависимость показателя очистки K от расхода газа Q₃ на выходе

Влажность на входе 4,8 г/см³, запыленность на входе с = 1,4 г/м³, при расходе на выходе Q₃ = м³/час: 1 - 1800, 2 - 3600, 3 - 6300, 4 - 9000, 5 - 11000, 6 - 13000. Высота инжектора 22 см.

Рис. 7. Зависимость показателя очистки K от концентрации СО₂ на входе при напряжении на инжекторе E = 80 кВ

Из полученных экспериментальных данных следует, что при постоянной влажности, повышение концентрация пыли на входе в установку снижает производительность системы, т.е. снижает степень очистки от диоксида углерода. Увеличение напряжения на инжекторе и расхода газа на выходе, наоборот, повышает эффективность процесса. Таким образом, однозначно определено, что для эффективной работы установки В5 необходимо разделить процессы пыле- и газоочистки.

Результаты лабораторных измерений содержания компонентов (оксидов и дисперсных частиц) в отходящем дымовом потоке приведены в Таблице.

Таблица. Результаты измерений содержания СО₂, СО, NO, NO₂, SO₂ в газовоздушном потоке на входе и выходе установки В5¹. Проверка включала 6 различных измерений с интервалами 10 сек.

Измерения были проведены на приборе TESTO 350 XL, оборудованном инфракрасной ячейкой, напряжение 60 кВ, ток 1,1-1,2 мА, объемная выходная мощность 815 м³/час¹. Пропускная способность установки В5 очищаемого газового потока (дымовой газ и воздух) на входе составила 735 м³/час, а объемная выходная мощность - 815 м³/час.

Список использованной литературы

1. Борисенко А. В. Универсальная установка по очистке дымовых газов // Материалы докл. Межд. научно-практ. конф. «Теоретическая и экспериментальная химия». - Караганда, 2004. - С. 203-204.

2. Борисенко А. В. Инициирование химических реакций под действием электрического разряда над поверхностью воды в среде дымовых газов // Новости науки и техники Казахстана. - 2004. - № 3. - С. 19-22.

3. Евразийский пат. 005264. Устройство для очистки газов / А. В. Борисенко, А. В. Гришин; опубл. 30.12.2004, Бюл. ЕАПВ «Изобретения (евразийские заявки и патенты)». - № 6. - 6 с.

4. Евразийский пат. 005262. Способ очистки газов / А. В. Борисенко, А. В. Гришин; опубл. 30.12.04, Бюл. ЕАПВ «Изобретения (евразийские заявки и патенты)». - № 6. - 4 с.

5. Borissenko A. V., Grishin. A. V., Novik D., Rasskazova T. N. Аeroionic Technology as an Available Ways in the Decision of Problems of the Renewed Energy // Материалы Центрально-Азиатского Европейского Международного форума по изменению климата «СAEFOCC». - Бишкек, 2006. - С. 128.

Размещено на Allbest.ru