Устройство для очистки выхлопных газов (варианты)

(51) 01 53/60 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ размещены, по меньшей мере, три слоя реагентов,причем перед слоем активированного угля 8 по ходу движения газов в ней размещены слой из частиц пероксида кальция и слой из частиц бентонита 7, а перед кассетой 3 по ходу движения газов выполнено устройство для увлажнения газов 2. Отличие предлагаемого варианта устройства также заключается в том, что устройство снабжено блоком из, по меньшей мере, трх перфорированных кассет 10, 11, 12, причем перед кассетой 12, в полости которой размещены частицы активированного угля,по ходу движения газов в корпусе размещены перфорированная кассета 10, в полости которой размещены частицы пероксида кальция, и перфорированная кассета 11, в полости которой размещены частицы бентонита, а перед блоком перфорированных кассет 10, 11, 12 по ходу движения газов установлено устройство для увлажнения газов 2 . Преимуществом предлагаемого устройства для очистки выхлопных газов является то, что в нм используются в качестве реагентов доступные материалы, оно имеет несложную конструкцию и высокую эффективность очистки газов.(72) Акбасова Аманкул Джакановна Раимбердиев Талжан Пердешевич Саинова Гаухар Аскеровна Кожамбердиев Куатбек Оспанович Шанлаяков Аркен Советжанович(73) Учреждение Международный КазахскоТурецкий университет имени Ходжи Ахмеда Ясави(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ (ВАРИАНТЫ)(57) Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки выхлопных газов различных энергетических и технологических установок в разных областях промышленности от твердых и газообразных примесей. Устройство содержит корпус 1 с приспособлением для подачи выхлопных газов 4 и приспособлением для вывода очищенных газов 5 и размешенную в корпусе перфорированную кассету 3, в полости которой размещены частицы активированного угля. Отличие предлагаемого устройства заключается в том, что кассета 3 размещена в корпусе горизонтально и в е полости Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки выхлопных газов различных энергетических и технологических установок в разных областях промышленности от твердых и газообразных примесей. Известно устройство для очистки дымовых газов(Патент Российской Федерации 2254161, МПК 01 53/60, публ.20.06.2005). Оно содержит корпус с приспособлениями для подачи выхлопных газов и вывода очищенных газов, размещенные в корпусе блок горизонтальных перфорированных кассет,выполненных из коррозионно стойкого материала,покрытого слоем негашеной извести Са(ОН)2,озонатор, теплообменные секции. Устройство позволяет очистить дымовые газы от окислов азота , серыи двуокиси углерода (СО 2), но имеет сложную и громоздкую конструкцию. Известно устройство для очистки газов,используемое в системе квартирного теплоснабжения и выбранное в качестве наиболее близкого аналога (Патент Российской федерации 2321445, МПК 01 53/60, публ. 10.11.2007). Оно содержит корпус с приспособлениями для подачи выхлопных газов и вывода очищенных газов и размещенные по ходу движения газов вертикальные перфорированные кассеты, в полости которых размещены частицы дробленной негашеной извести Са(ОН)2 и в качестве второй ступени очистки вертикальные перфорированные кассеты, в полости которых размещены частицы активированного угля,причем кассеты расположены внутри газовых каналов, отделенных вертикальными перегородками от воздушных каналов, соединенных с щелями для забора воздуха, и наклонные лотки для удаления конденсата. Каждая перфорированная кассета состоит из отбортованной вертикальной перфорированной стенки с днищем и вставленной в не вертикальной перфорированной съемной боковой крышкой. Устройство имеет сложную конструкцию и недостаточную эффективность очистки газов. В основу настоящего изобретения положена задача разработки устройства для очистки выхлопных газов, в которой используются в качестве реагентов доступные материалы и которая имеет несложную конструкцию и высокую эффективность очистки газов. Технический результат упрощение конструкции и повышение эффективности очистки газов при использовании доступных материалов. Для достижения указанного результата в устройстве для очистки выхлопных газов,содержащем корпус с приспособлениями для подачи выхлопных газов и вывода очищенных газов и размещенную в корпусе перфорированную кассету,в полости которой размещен слой из частиц активированного угля, согласно изобретению,перфорированная кассета размещена в корпусе горизонтально и в е полости размещены, по меньшей мере, три слоя реагентов, причем перед слоем активированного угля по ходу движения газов в ней размещены слои из частиц пероксида кальция 2 и слой из частиц бентонита, а перед кассетой по ходу движения газов установлено устройство для увлажнения газов. В предпочтительных вариантах осуществления слой из частиц бентонита состоит из частиц бентонита, предварительно обработанного при температуре 500-600 в течение 15-20 мин, или из частиц бентонита, предварительно активированного соляной или серной кислотой. Кроме того, кассета может быть выполнена в виде короба с перфорированным дном и открытым верхом или в виде короба с перфорированным дном и перфорированным съмным верхом. Для достижения технического результата устройство для очистки выхлопных газов,содержащее корпус с приспособлениями для подачи выхлопных газов и вывода очищенных газов и размещенные в корпусе перфорированные кассеты,в полости одной из которых размещены частицы активированного угля,в соответствии с изобретением, устройство снабжено блоком из, по меньшей мере, трх перфорированных кассет,причем перед кассетой, в полости которой размещены частицы активированного угля, по ходу движения газов в корпусе размещены перфорированная кассета, в полости которой размещены частицы пероксида кальция, и перфорированная кассета, в полости которой размещены частицы бентонита, а перед блоком перфорированных кассет по ходу движения газов установлено устройство для увлажнения газов. В предпочтительных вариантах осуществления в полость перфорированной кассеты в качестве бентонита помещены частицы бентонита,предварительно обработанного при температуре 500-600 в течение 15-20 мин или в полость перфорированной кассеты в качестве бентонита помещены частицы бентонита, предварительно активированного соляной или серной кислотой. Кроме того, кассеты могут быть размещены в коробе горизонтально и каждая из них может быть выполнена в виде короба с перфорированными дном и открытым верхом или с перфорированным дном и перфорированным съемным верхом. Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 схематично изображено устройство для очистки выхлопных газов, поперечный разрез,вариант на фиг. 2 - устройство, поперечный разрез,вариант. Устройство для очистки выхлопных газов содержит корпус 1, который можно выполнить в сечении круглым, овальным, прямоугольным и т.п. Корпус состоит из установленных по ходу движения газа устройства для увлажнения газа 2,представляющего собой часть корпуса,заполненного водой, горизонтально установленной перфорированной кассеты 3 (фиг.1), установленной на направляющих 9, приспособления для подачи выхлопных газов в виде патрубка 4 и приспособления для вывода очищенных газов 5 в виде открытого верха корпуса. Кассета 3 представляет из себя короб с перфорированным дном, выполненным из металлической сетки с диаметром отверстий 2-3 мм, и открытым верхом или перфорированным съемным верхом,выполненным также из металлической сетки. В кассете размещены по ходу газов слой из частиц пероксида кальция 6 с размерами 5-10 мм, слой из частиц бентонита 7 с размерами 2-4 мм и слой из частиц активированного угля 8 с размерами 2-4 мм. Каждый слой насыпан высотой 0,10-0,15 м. В другом варианте осуществления в корпусе на направляющих 9 может быть установлено по ходу газа три и больше кассет - 10, 11, 12 (фиг. 2). Каждая из перфорированных кассет представляет собой короб с перфорированным дном из металлической сетки с диаметром отверстий 2-3 мм и с открытым верхом или перфорированным съмным верхом,выполненным также из вышеуказанной металлической сетки. Кассета 10 заполнена только частицами пероксида кальция. Кассета 11 - только частицами бентонита и кассета 12 - только частицами активированного угля. Эти слои имеют размеры частиц, указанные выше. В кассетах 3, 10,11, 12 выполнены отверстия для установки патрубка 4. Бентонит для повышения его активности перед засыпкой в кассету можно предварительно обработать. Измельченный бентонит прокаливают при температуре 500-600 в течение 15-20 минут или измельченный бентонит для повышения адсорбционной активности активируют добавкой кислоты, например, солянойили серной(24). Устройство работает следующим образом. Перфорированную кассету 3 с уложенными слоями из частиц пероксида кальция, бентонита или активированного угля или перфорированные кассеты 10, 11, 12, содержащие соответственно частицы пероксида кальция, бентонита или активированного угля, по направляющим 9 устанавливают в корпус 1. Устанавливают патрубок 4 через отверстия в кассетах, к которому присоединяют выхлопную трубу тепловоза (не показан) на станции реостатных испытаний. По патрубку 4 выхлопные газы, имеющие температуру 400-460, поступают в устройство для увлажнения газов 2 (поток газа показан пунктирными стрелками). Ударяясь о воду, газы увлажняются и частично очищаются от твердых примесей,поднимаются вверх и поступают через перфорированное дно в кассету 3 или кассету 10(фиг. 2). Выхлопные газы, двигаясь снизу вверх,проходят через слой 6 или кассету 10, содержащие частицы пероксида кальция, где протекают реакции смесис Са 2 с образованием нитрита кальция Са(2)2 и нитрата кальция (3)2 реакция СО с СаО 2 с образованием гидрокарбоната кальция Са(НСО 3)2, 03 с СаО 2 - с образованием сульфата кальция 04. Очищенные от вышеперечисленных вредных примесей газы проходят через слой из частиц бентонита 7 в перфорированной кассете 3 или перфорированной кассете 11. Активность бентонита будет повышаться при прохождении через него кислотных остатков, полученных в первом слое. В слое из бентонита 7 или 11 происходит доокисление низших оксидов в высшие, такие как СО в СО 2 и сложные адсорбционные процессы, в результате которых происходит очистка газов от оксидов углерода (СО и СО 2), оксидов азота. Каталитические и сорбционные свойства бентонитов активируются в ходе использования для очистки выхлопных газов за счет высокой их температуры и от наличия углекислого газа, оксидов азота, и серы. При поглощении кислотных оксидов происходит химическая модификация поверхности,т.е. улучшается физическая структура бентонита в результате увеличения содержания свободной кремнекислоты вследствие разрушения структуры монтмориллонита. Далее выхлопные газы проходят очистку в слое из частиц активированного угля 8 в перфорированной кассете 3 или в перфорированной кассете 12. Активированный уголь является материалом с развитой пористой структурой, на 87 97 по массе состоящего из углерода, водорода,кислорода и веществ, введенных при его получении. Для адсорбции в микропорах активированного угля,соизмеримых по размерам с адсорбируемыми молекулами, характерен механизм объемного заполнения. Механизм адсорбции основан на образовании адсорбционных слоев, поры его заполняются по механизму капиллярной конденсации. Макропоры служат транспортными каналами, подводящими молекулы поглощаемых веществ к адсорбционному пространству зерен. Проходя через слой активированного угля,выхлопные газы очищаются от остатков оксида углерода , двуокиси углерода (СО 2), и оксидов азота . Кроме этого, во всех указанных слоях происходит улавливание механических примесей сажи, пыли и т.д. По завершении активного цикла отработанные перфорированные кассеты 3, 10. 11,12 извлекают и реагенты заменяют. Пример 1. Испытания опытного образца проводились в тепловозоремонтном депо на станции реостатных испытаний при номинальном режиме работы двигателя тепловоза. В устройство была установлена кассета 3, содержащая слой из пероксида кальция, составляющий 25 мас.от общего количества реагентов в кассете, слой бентонита, составляющий 50 масот общего количества реагентов в кассете, и слой активированного угля, составляющий 25 мас.от общего количества реагентов в кассете. Частицы бентонита предварительно были подвергнуты тепловой обработке при температуре 600 в течение 15 минут. Измерялось количество вредных примесей в выхлопных газах на входе в устройство для очистки, после устройства для увлажнения газов и после прохождения через слои реагентов в перфорированной кассете на выходе из устройства. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 2. Испытания опытного образца проводились в тепловозоремонтном депо на станции реостатных испытаний при номинальном режиме работы двигателя тепловоза. В устройство были установлены кассеты 10, 11, 12 первая кассета по ходу газов, содержащая слой из пероксида кальция,3 составляющий 10 мас.от общего количества реагентов в кассетах,слой бентонита,составляющий 80 мас.от общего количества реагентов в кассетах, и слой активированного угля,составляющий 10 мас.от общего количества реагентов в кассетах. Предварительно, перед тем,как поместить его в кассету измельченный бентонит был активирован соляной кислотой. Измерялось количество примесей в выхлопных газах на входе в устройство для очистки, после устройства для увлажнения газов и после прохождения через слои реагентов в кассете на выходе из устройства. Результаты испытаний приведены в таблице. Пример 3. Испытания опытного образца проводились в тепловозоремонтном депо. В устройство была установлена кассета 3, содержащая слой из пероксида кальция, составляющий 20 мас.от общего количества реагентов в кассете, слой бентонита, составляющий 60 м.от общего количества реагентов в кассете, и слой активированного угля, составляющий 20 мас.от общего количества реагентов в кассете. Предварительно, перед помещением в кассету измельченный бентонит был активирован серной кислотой. Измерялось количество примесей в выхлопных газах на входе в устройство для очистки,после устройства для увлажнения газов и после прохождения через слои реагентов в кассетах на выходе из устройства. Результаты испытаний приведены в таблице. Таблица Количество вредных Количество вредных примесей, мг/м 3 примесей в выхлопных После устройства для Примеры газах,мг/м увлажнения газов 1 2 Как показывают данные таблицы, количество указанных вредных примесей в выхлопных газах значительно уменьшилось, т.е. устройство для очистки газов имеет высокую эффективность очистки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. устройство для очистки выхлопных газов,содержащее корпус с приспособлениями для подачи выхлопных газов и вывода очищенных газов и размещенную в корпусе перфорированную кассету,в полости которой размещен слой из частиц активированного угля, отличающееся тем, что кассета размещена в корпусе горизонтально и в е полости размещены, по меньшей мере, три слоя реагентов, причем перед слоем активированного угля по ходу движения газов в ней размещены слой из частиц пероксида кальция и слой из частиц бентонита, а перед кассетой по ходу движения газов установлено устройство для увлажнения газов. 2. устройство по п. 1, отличающееся тем, что слой из частиц бентонита состоит из частиц бентонита, предварительно обработанного при температуре 500-600 в течение 15-20 мин. 3. устройство по п. 1, отличающееся тем, что слой из частиц бентонита состоит из частиц бентонита,предварительно активированного соляной или серной кислотой. 4. устройство по любому из п.п. 1-3,отличающееся тем, что кассета выполнена в виде короба с перфорированным дном и открытым верхом и/или в виде короба с перфорированным дном и перфорированным съемным верхом. 5. устройство для очистки выхлопных газов,содержащее корпус с приспособлениями для подачи выхлопных газов и вывода очищенных газов и размещенные в корпусе перфорированные кассеты,в полости одной из которых размещены частицы активированного угля, отличающееся тем, что устройство снабжено блоком из, по меньшей мере,трх перфорированных кассет, причем перед кассетой, в полости которой размещены частицы активированного угля, по ходу движения газов в корпусе размещены перфорированная кассета, в полости которой размещены частицы пероксида кальция, и перфорированная кассета, в полости которой размещены частицы бентонита, а перед блоком перфорированных кассет по ходу движения газов установлено устройство для увлажнения газов. 6. устройство по п. 5, отличающееся тем, что в полость перфорированной кассеты в качестве бентонита помещены частицы бентонита,предварительно обработанного при температуре 500-600 в течение 15-20 мин. 7. устройство по п. 5, отличающееся тем, что в полость перфорированной кассеты в качестве бентонита помещены частицы бентонита,предварительно активированного соляной или серной кислотой. 8. устройство по любому из п.п. 6-7,отличающееся тем, что кассеты размещены в коробе горизонтально и каждая из них выполнена в виде короба с перфорированным дном и открытым верхом и/или в виде короба с перфорированным дном и перфорированным съмным верхом.