Михаил Бармин - Как обезвредить воздух?

1.1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Достичь увеличения нейтрализации вредных вентиляционных выбросов, обезвреживания, освежения воздуха помещений, снижение концентраций нефтепродуктов, фенолов, метанола, формальдегида, стирола и др. органических соединений на 70-85%. Улучшение экологического состояния воздушного, водного бассейна за счет модернизации конструкции озонатора.

ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ

Получены предварительные результаты по нейтрализации ряда вредных органических соединений с помощью озона, вырабатываемого на электрических озонаторах, что позволяет применить этот метод в промышленных условиях. Предполагаемый подход предусматривает

Рис. 1 Общий модуля и кассеты газащелевого озонатора:

Модуль в сборе,

Кассета,

Корпус кассеты,

Изолятор,

Разъем высоковольтный,

Трубка,

Заглушка.

применение озонатора оригинальной конструкции, который может быть выполнен из дешевых и широко распространенных элементов промышленного изготовления, позволяет отказаться от громоздких и дорогих промышленных озонаторов, в которых необходима сложная предварительная подготовка воздуха. Применение установок данной конструкции позволит снизить в вентиляционных выбросах содержание фенола, формальдегида, метанола на 80-95%, а также спиртов, ацетона, нефтепродуктов. Предварительные исследования, проведённые на озонаторах предлагаемой конструкции (рис. 1), показали, что при соблюдении заданных технологических режимов обеспечивается оговоренная выше степень очистки, что подтверждается 95%-ной воспроизводимостью полученных результатов.

КРАТКИЙ ОБЗОР КОНСТРУКТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОРАЗРЯДНЫХ РЕАКТОРОВ-ОЗОНАТОРОВ

Нейтрализация паров стирола осуществляется окислением с помощью озона. В настоящее время известно несколько способов получения озона:

1)

Электрический, использующий хлорную кислоту с добавлением фторида [1], является очень сложным и дорогостоящим.

2)

Метод, использующий электроды-катализаторы – не позволяет получить высокую концентрацию озона [2-4].

3)

Наиболее эффективный– с помощью тихого электрического разряда, так называемые реакторы– озонаторы, различающиеся конструкционно: игольчатые, пластинчатые и трубчатые [5-12].

Озонаторы трубчатого типа дают большой выход озона и, в свою очередь, также имеют различную конструкцию. Например:

1)

Наружный электрод выполнен в виде изогнутых пластин, охватывающих внутренние трубчатые электроды, что увеличивает производительность и снижает энергозатраты. [6,7]

2)

В качестве электроразрядного элемента озонатора применяют коаксиальный кабель с воздушным каналом, что уменьшает массы и габариты устройства.

[

8

]

3)

Устройство, в котором озонирующий элемент состоит из соединенных с источником питания полых трубок, расположенных одна в другой. Наружный электрод выполнен в виде цилиндра, а внутренний имеет форму тела вращения с переменным диаметром цилиндра так, что сечение разрядного промежутка изменяется вдоль его длины по направлению газового потока, что позволяет регулировать концентрацию озона.[9,10]

4)

Реактор, содержащий корпус, в котором размещены внутренний и наружный электроды, разделенные между собой диэлектрическими барьерами, охватывающими внутренние трубчатые электроды. Зазор между электродами составляет от 1 до 5 мм.

[

6

]

5)

Наружные электроды могут быть выполнены из сетки [11], ленты, спирали, быть рифлеными.

6)

Трубка с запаянными концами, из которой откачан воздух, конструктивно объединенная с внутренним электродом – не обеспечивает сохранение количества полученного озона в течение времен эксплуатации.[12]

7)

Образование коронного разряда, возникающего у проволоки (аналогично конструкции подобной острию) и дающего неоднородное электрическое поле.[13]

В предлагаемой авторами конструкции электрода озонатора повышается надежность, увеличивается срок службы и упрощается способ изготовления реактора.[15]

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОЗОНАТОРА

В результате исследования проблемы очистки вентвыбросов от стирола с помощью газоразрядного реактора-озонатора (рис. 1) установлены следующие параметры:

– начальная концентрация стирола не более 20 мг/м3

– конечная концентрация стирола не более о. оо2 мг/м3

– расход воздуха в вентсистеме 1000-6000 м3/час

– напряжение питания реактора не более 12 кВ

– потребляемая мощность не более 8 кВт

– масса реактора не более 150 кг

– относительная влажность воздуха не более 90%

– температура окружающего воздуха -23. С – +47. С

– атмосферное давление ~ 760 мм рт. ст.

Необходимо предусмотреть контур заземления, к которому в обязательном порядке подключен корпус реактора.

Установка для очистки вентвыбросов от стирола должна состоять из трех основных частей: реактора, блока питания, блока управления.

Установка должна обеспечивать безопасное ведение прочеса, а также отключение при аварии. Срабатывание блокировок должно сопровождаться световой сигнализацией.

Газоразрядный реактор должен быть разработан в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД, ЕСТД и требований ПУЭ.

При испытании и эксплуатации установки должны применяться стандартные средства измерения.

В установке должны быть использованы типовые профили материалов, стандартизованные элементы, серийно выпускаемые комплектующие узлы и детали, приборы, датчики, электрооборудование.

.1.

ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕАКТОРА-ОЗОНАТОРА

Для исследования конструктивных и режимных параметров реактора разработана лабораторная установка (рисунок 2).

Рис. 2 Схема установки для отборы проб:

Склянка,

Трубка Дрекселя,

Призометр,

Тройник с краном,

Компрессор.

Установка состоит из вентилятора 1, камеры 2 и воздуховода 3. В камере 2, снабженной съемным окном 4, горизонтально установлен реактор 5. Потенциальный электрод реактора выведен наружу через изолятор 6. В воздуховоде имеются три отверстия 7, обозначенные точками для отбора воздуха на анализ. Расход воздуха в системе измеряется крыльчатым анемометром 8 для испарения стирола используется мензурка 9 с пробковым краном и испаритель 10 с подогревом. Расход воздуха регулируется шибером 11.

Установка имеет следующие основные технические параметры: