способ очистки выхлопных газов и устройство для осуществления способа

Формула изобретения

1. Способ очистки выхлопных газов, предусматривающий подачу химического реагента в газы, отличающийся тем, что выхлопные газы пропускают через первый ряд коронирующих электродов, где они насыщаются отрицательными ионами, пропускают через второй ряд установленных в активированном угле коронирующих электродов, заряженных положительно, для очистки от тяжелых примесей и заряжения аэроионами, затем смешивают с наружным воздухом, поступающим через отверстия в корпусе устройства, установленного на выхлопную трубу, с образованием углекислого газа и пропускают через третий ряд коронирующих электродов с отрицательным зарядом, установленных после активированного угля, где они насыщаются ионами.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее корпус, источник питания, систему электродов, отличающееся тем, что в корпусе устройства выполнены отверстия с направляющими планками для забора наружного воздуха, при этом в корпусе размещены активированный уголь и коронирующие электроды, часть из которых установлена в активированном угле с положительным зарядом, а электроды с отрицательным зарядом установлены перед и за активированным углем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке газов преимущественно от автомобилей.

Известен способ очистки газов по патенту RU 2098191 от 10.12.1997 г. Он заключается в заполнении очищаемого потока газа униполярным объемным зарядом и осаждении частиц аэрозоля в электрическом поле переменного напряжения между плоскими осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика. Объемный заряд между осадительными электродами получают за счет извлечения носителей отрицательного заряда из зоны барьерного разряда, возбуждаемого между основным осадительным электродом и дополнительным электродом, покрытым слоем однородного диэлектрика и перфорированным по рабочей поверхности. Зоны барьерного разряда включены последовательно с основным осадительным промежутком. Напряженность электрического поля в зоне барьерного разряда устанавливают в интервале (1040)·10⁵ В/м.

Однако получения значительного объемного заряда в межэлектродном промежутке не происходит из-за высокой скорости рекомбинаций разноименно заряженных частиц на выходе из разрядника, поэтому эффективность осаждения невелика.

Известен способ очистки газа по патенту RU 2121881 от 20.11.1998, основанный на пропускании очищаемого потока газа через электрическое поле переменного напряжения. Способ заключается в заполнении газа униполярным отрицательным объемным зарядом от электрического разряда и осаждении частиц аэрозоля в электрическом поле переменного напряжения между плоскими осадительными электродами, покрытыми слоем однородного диэлектрика. В рабочем промежутке между осадительными электродами создают зоны плазмы барьерного разряда, возбуждаемого в системе плоскопараллельных электродов, покрытых диэлектриком, установленных вдоль силовых линий электрического поля, и в зоны плазмы разряда подают химический реагент для подключения в составе плазмы электроотрицательных компонентов с высоким сродством к электрону. Осадительные электроды и зоны барьерного разряда питают параллельно от общего источника высокого переменного напряжения. Количество подаваемого в разряд химического реагента, например фреоны, углеводороды и др., в объемных процентах по отношению к объему очищаемых газов выбирают в интервале 0,001÷0,01.

Недостатком этого способа является его сложность и громоздкость.

Известен по патенту 2008099, МПК B03C 3/08, опубл. 29.10.1991, электрофильтр для очистки газов. Он состоит из ряда полей, разделенных на секции с размещенными в каждой секцией системами коронирующих и осадительных электродов, соединенных с источниками униполярного и импульсного напряжения. Источник импульсного напряжения выполнен короткоимпульсным, формирующим импульсы, длительностью 0,1-5 мкс при амплитуде напряженности электрического поля в зазорах фильтра 3-10 кВ/см, а электрофильтр снабжен установленным перед каждым полем и между секциями фильтра перпендикулярно к плоскостям соединительных электродов конденсатором, выполненным в виде двух сетчатых пластин с живым сечением 35-45%, расположенных одна от другой на расстоянии, большем пробойного. Конденсатор удален от секции на расстояние больше пробойного, одна из его пластин заземлена, а вторая изолирована от корпуса и подключена к импульсному источнику напряжения.

Однако этот электрофильтр сложно применить для очистки выхлопных газов, к тому же он будет там малоэффективен.

Известен аппарат для очистки газов (патент RU 2132238 от 27.06.1999). Аппарат включает источник питания, ионизатор, систему пластинчатых плоскопараллельных осадительных электродов, перфорированных на рабочей поверхности, покрытых диэлектриком и установленных вдоль потока на рабочем расстоянии друг от друга. Осадительные электроды размещены с переменным расстоянием между ними, при этом обеспечивают чередование пробивного зазора для получения разрядной плазмы и основных рабочих промежутков в заданном численном соотношении. Соседние осадительные электроды подключены к противоположным выводам источника переменного тока высокого напряжения. Численное соотношение чередования зон разрядной плазмы и основного рабочего промежутка выбирают в ряду значений 1:1, 1:2, , 1:5.

Недостатком известного аппарата для очистки газов является сложность конструкции и значительная скорость рекомбинации разноименно заряженных носителей зарядов на выходе из зарядника, которая не позволяет заполнить пространство между осадительными электродами значительным объемным зарядом. Эффективность управления дисперсных примесей невелика, а в агрессивных средах происходит коррозия металлических электродов разрядника.

Задача, решаемая изобретениями, заключается в повышении эффективности улавливания частиц дисперсной фазы в агрессивных средах, загрязненных газах.

Единый технический результат при использовании изобретений заключается в очищении выхлопных газов автомобилей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки выхлопных газов, предусматривающем подачу химического реагента в газы, новым является то, что выхлопные газы пропускают через первый ряд коронирующих электродов, где они насыщаются отрицательными ионами, пропускают через второй ряд установленных в активированном угле коронирующих электродов, заряженных положительно, для очистки от тяжелых примесей и заряжения аэроионами, затем смешивают с наружным воздухом, поступающим через отверстия в корпусе устройства, установленного на выхлопную трубу, с образованием углекислого газа, и пропускают через третий ряд коронирующих электродов с отрицательным зарядом, установленных после активированного угля, где они насыщаются ионами.

В устройстве для осуществления способа, включающем корпус, источник питания, систему электродов, новым является то, что в корпусе устройства выполнены отверстия с направляющими планками для забора наружного воздуха, при этом в корпусе размещены активированный уголь и коронирующие электроды, второй ряд которых установлен в активированном угле с положительным зарядом, а первый и третий ряды электродов с отрицательным зарядом установлены перед и за активированным углем

На фиг.1 схематично изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 - общий вид в плане (по стрелке А показано движение выхлопных газов от автомобиля, по стрелке В - поступление наружного воздуха в устройство, по стрелке С - выход очищенных выхлопных газов).

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из трубы с внутренним диаметром, равным наружному диаметру выхлопной трубы автомобиля. На поверхности трубы 1 с двух сторон выполнены отверстия 2 прямоугольной формы. Снаружи на корпусе около отверстий 2 установлены направляющие планки 3 для направления потока встречного воздуха в отверстие трубы. В средней части корпуса 1 помещен активированный уголь 4 в сетчатой упаковке (для того, чтобы не рассыпался). Внутри корпуса 1 расположена система коронирующих электродов 5. Первый ряд коронирующих электродов 5 установлен перед активированным углем 4, второй ряд - в активированном угле, а третий ряд перед отверстиями 2 для забора воздуха. Коронирующие электроды 5, расположенные в активированном угле, подключены к плюсовому заряду источника питания автомобиля, а два других ряда - к минусу. За счет того, что внутренний диаметр корпуса 1 равен наружному диаметру выхлопной трубы автомобиля, устройство устанавливается на выхлопную трубу автомобиля и крепится, например, хомутами.

Способ очистки выхлопных газов заключается в очистке выхлопных газов путем пропускания выхлопных газов через первый ряд коронирующих электродов, где они насыщаются отрицательными ионами, затем путем пропускания их через активированный уголь, где они очищаются от тяжелых примесей и заряжаются аэроионами за счет установленных в угле коронирующих электродов, заряженных положительно, затем смешиваются с поступающим через отверстия воздухом, при этом угарный газ, содержащийся в выхлопных газах, вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя углекислый газ, и далее, проходя через третий ряд коронирующих электродов с отрицательным зарядом, насыщается ионами.

Устройство работает следующим образом

Устройство устанавливается на выхлопную трубу автомобиля и крепится, например, хомутами. При движении автомобиля выхлопные газы поступает в корпус 1, а встречный наружный воздух по направляющим планкам 3 поступает в окна 2. Выхлопные газы проходят через первый ряд коронирующих электродов 8, насыщаются отрицательными ионами, затем проходят через активированный уголь 4, где они очищаются от тяжелых примесей и заряжаются аэроионами за счет установленных в угле коронирующих электродов 5, заряженных положительно, затем смешиваются с поступающим через отверстия 3 воздухом, при этом угарный газ, содержащийся в выхлопных газах, вступает в реакцию с кислородом воздуха, образует углекислый газ и далее, проходя через третий ряд коронирующих электродов с отрицательным зарядом, насыщается ионами для увеличения сил адсорбции отходящих газов в фильтре. Очищенный выхлопной газ, более безвредный, поступает в атмосферу.

Пример. Устройство было установлено на автомобиль ГАЗ-24. Содержание выхлопных газов в одном кубометре без установки устройства 5 мл/г угарного газа СО. После установки устройства в одном кубометре выхлопных газов содержится 0,9 мл/г угарного газа СО и 4,1 мл/г CO₂.