RU2445475C1

RU2445475C1 - Waste gas neutraliser

Info

Publication number: RU2445475C1
Application number: RU2010131615/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев (RU); Дмитрий Яковлевич Носырев; Александр Игоревич Плетнев (RU); Александр Игоревич Плетнев
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-03-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed gas neutraliser comprises case with covers arranged on its faces and furnished with inlet branch pipe with swirler and outlet branch pipe, and perforated cylindrical container containing active substance arranged along the neutraliser case axis. Note here that perforated cylindrical container outer surface is furnished with corona-forming radial needles. Cylindrical ring container is rigidly secured in the case and aligned with neutraliser wall and filled with active substance, for example, permanganates of alkaline and alkaline-earth metals. Container inner perforated wall is provided with radial corona-forming needles rigidly secured thereon. Precipitation electrode is arranged between ring and cylindrical containers and aligned with the case. Said cylindrical electrode is made from metal grid. Note also that perforated cylindrical container and precipitation electrode are secured on both ends to container with active substance by cylindrical spokes.

EFFECT: higher quality of cleaning exhaust gases.

2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам нейтрализации токсических составляющих отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, например дизельных.The invention relates to means for neutralizing the toxic components of the exhaust gases of internal combustion engines, for example diesel engines.

Известен нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус, снабженный впускным и выпускным патрубками, два катализатора на сотовой основе, дожигатель отработавших газов, рабочие полости обоих катализаторов сообщены между собой кольцевым каналом, выполненным с возможностью поворота потока на 180° в месте размещения дожигателя [а.с. СССР №1746000, МПК F01N 3/10, опубл. 07.07.92, БИ №25, авторы Ивлиев А.В. и др. «Нейтрализатор отработавших газов»].A known exhaust gas converter comprising a housing provided with inlet and outlet nozzles, two honeycomb-based catalysts, an exhaust gas afterburner, the working cavities of both catalysts are interconnected by an annular channel configured to rotate the stream through 180 ° at the location of the afterburner [a.c . USSR No. 1746000, IPC F01N 3/10, publ. 07.07.92, BI No. 25, authors Ivliev A.V. and other "exhaust gas Converter"].

Недостатком нейтрализатора отработавших газов является низкое качество очистки выхлопных газов от продуктов неполного сгорания топлива.The disadvantage of the exhaust gas catalyst is the low quality of exhaust gas purification from products of incomplete combustion of fuel.

Известен нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус, впускной и выпускной патрубки, завихритель, дожигатель и катализатор на сотовом носителе, размещенный в корпусе, носитель активного вещества, который выполнен в виде цилиндра с отверстиями малого диаметра в верхней части, с установленным внутри него нагревательным элементом и съемной пробкой, а дожигатель имеет две ступени, каждая из которых представляет собой электрический нагреватель, выполненный в виде сетки, но с разной величиной ячеек и закрепленный в корпусе нейтрализатора [Патент РФ №2175391, МПК F01N 3/02, опубл. 27.10.2001, БИ №30, авторы Гордивский В.Н. и др. «Нейтрализатор отработавших газов»].A known exhaust gas converter comprising a housing, an inlet and outlet nozzles, a swirler, an afterburner and a catalyst on a honeycomb carrier located in the housing, an active substance carrier, which is made in the form of a cylinder with holes of small diameter in the upper part, with a heating element installed inside it and a removable plug, and the afterburner has two steps, each of which is an electric heater made in the form of a grid, but with a different size of cells and fixed in the housing torus [RF patent №2175391, IPC F01N 3/02, publ. 10.27.2001, BI No. 30, authors Gordivsky V.N. and other "exhaust gas Converter"].

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.

Техническим результатом является повышение качества очистки выхлопных газов от продуктов неполного сгорания топлива.The technical result is to improve the quality of purification of exhaust gases from products of incomplete combustion of fuel.

Технический результат достигается тем, что в нейтрализаторе отработавших газов, содержащем корпус по концам с крышками с впускным патрубком с завихрителем и выпускным патрубком и перфорированный цилиндрический контейнер с активным веществом, который установлен по оси корпуса нейтрализатора, наружная поверхность перфорированного цилиндрического контейнера выполнена с коронирующими радиальными иглами, в корпусе коаксиально стенке нейтрализатора жестко закреплен цилиндрический кольцевой контейнер, который заполнен активным веществом, например перманганатами щелочных и щелечноземельных металлов, внутренняя стенка контейнера выполнена перфорированной и на ней жестко закреплены радиальные коронирующие иглы, между кольцевым и цилиндрическим контейнерами соосно корпусу установлен осадительный электрод, который выполнен из металлической сетки в форме цилиндра, причем перфорированный цилиндрический контейнер и осадительный электрод закреплены с обоих концов к контейнеру с активным веществом диэлектрическими спицами.The technical result is achieved in that in the exhaust gas catalyst, comprising a housing at the ends with caps with an inlet pipe with a swirl and an outlet pipe and a perforated cylindrical container with active substance, which is installed along the axis of the catalyst body, the outer surface of the perforated cylindrical container is made with corona radial needles , a cylindrical annular container that is filled with an active substance is rigidly fixed in the housing coaxially to the wall of the converter for example, with permanganates of alkali and alkaline earth metals, the inner wall of the container is perforated and radial corona needles are rigidly fixed on it, between the ring and cylindrical containers, a precipitation electrode is installed coaxially to the body, which is made of a metal mesh in the form of a cylinder, with a perforated cylindrical container and a precipitation electrode fixed at both ends to the container with the active substance by dielectric spokes.

Наличие осадительного электрода и коронирующих игл позволяет ионизировать кислород и превращать его в озон.The presence of a precipitation electrode and corona needles allows oxygen to be ionized and converted into ozone.

Наличие в нейтрализаторе перфорированного цилиндрического контейнера с активным веществом позволяет доставлять кислород в зону его ионизации и превращения в озон, который является сильным окислителем, тем самым осуществлять дожигание токсичных составляющих выхлопных газов озоном.The presence in the catalyst of a perforated cylindrical container with the active substance allows oxygen to be delivered to the zone of its ionization and conversion to ozone, which is a strong oxidizing agent, thereby burning off the toxic components of the exhaust gas with ozone.

На фиг.1 - нейтрализатора отработавших газов, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.Figure 1 - exhaust gas converter, figure 2 - section aa of figure 1.

Нейтрализатор отработавших газов содержит диэлектрически корпус 1 с двумя крышками 2, входной 3 и выходной 4 патрубки, завихритель 5, перфорированный цилиндрический контейнер 6 в форме кольца с коронирующими иглами 7, заполненный активным веществом, перфорированный цилиндрический контейнер 8 с коронирующими иглами 9, осадительный электрод 10 из металлической сетки в форме цилиндра, перфорированный цилиндрический контейнер, осадительный электрод закреплен диэлектрическими спицами 11 к контейнеру с активным веществом.The exhaust gas catalyst contains a dielectric housing 1 with two covers 2, an inlet 3 and an outlet 4 nozzles, a swirler 5, a perforated cylindrical container 6 in the form of a ring with corona needles 7, filled with the active substance, a perforated cylindrical container 8 with corona needles 9, a precipitation electrode 10 from a metal mesh in the form of a cylinder, a perforated cylindrical container, the precipitation electrode is fixed by dielectric spokes 11 to the container with the active substance.

Нейтрализатор отработавших газов работает следующим образом.The exhaust gas catalyst works as follows.

Выхлопные газы поступают в корпус 1 нейтрализатора через входной патрубок 3, который расположен в крышке 2 корпуса. Во входном патрубке размещен завихритель 5. Пройдя через завихритель 5, выхлопные газы закручиваются в спираль и далее направляются в корпус 1 нейтрализатора, в кольцевой зазор, образованный перфорированным цилиндрическим кольцевым контейнером 6 и перфорированным цилиндрическим контейнером 8, которые заполнены активным веществом.Exhaust gases enter the converter housing 1 through the inlet pipe 3, which is located in the cover 2 of the housing. A swirler 5 is placed in the inlet pipe. After passing through the swirl 5, the exhaust gases are twisted into a spiral and then sent to the converter housing 1, into the annular gap formed by the perforated cylindrical annular container 6 and the perforated cylindrical container 8, which are filled with the active substance.

Между перфорированным цилиндрическим кольцевым контейнером 6, который установлен коаксиально корпусу нейтрализатора, и перфорированным цилиндрическим контейнером 8 установлен соосно корпусу нейтрализатора осадительный электрод 10, который выполнен из металлической сетки в форме цилиндра.Between the perforated cylindrical annular container 6, which is installed coaxially with the neutralizer body, and the perforated cylindrical container 8, a precipitation electrode 10, which is made of a metal mesh in the form of a cylinder, is installed coaxially with the neutralizer body.

На перфорированных контейнерах жестко установлены радиальные коронирующие иглы 7 и 9. Попав в корпус нейтрализатора выхлопной газ попадает в под действие электрического поля, которое образовано осадительным электродом 10 и коронирующими иглами 7 и 9. При прохождении выхлопного газа со взвешенными дисперсными частицами в электрическом поле дисперсные частицы и аэрозоли приобретают отрицательный заряд и под действием электрического поля перемещаются к положительно заряженному осадительному электроду 10. Дисперсные частицы приобретают отрицательный заряд при помощи коронирующих игл 7 и 9, с которых происходит сход электронов в сторону осадительного электрода 10.Radial corona needles 7 and 9 are rigidly mounted on perforated containers. Once in the neutralizer body, the exhaust gas is influenced by the electric field, which is formed by the precipitation electrode 10 and corona needles 7 and 9. When the exhaust gas with dispersed particles is suspended in the electric field, the dispersed particles and aerosols acquire a negative charge and under the influence of an electric field move to a positively charged precipitating electrode 10. Dispersed particles acquire about -negative charge by means of corona needles 7 and 9, from which electrons are converging towards precipitation electrode 10.

Осадительный электрод 10 и коронирующие иглы 7 и 9 подключены к источнику постоянного напряжения 10 кВ.The precipitation electrode 10 and the corona needles 7 and 9 are connected to a 10 kV constant voltage source.

При прохождении выхлопных газов через корпус нейтрализатора происходит теплообмен между выхлопными газами, имеющими температуру порядка 350-400°C с активным веществом, которое расположено в контейнерах 6 и 8. Нагреваясь, активное вещество выделяет кислород, который выходит из перфорированных контейнеров и попадает в кольцевой зазор, который образован этими контейнерами. Попав в электрическое поле часть кислорода ионизируется, а другая часть кислорода превращается в озон, который является сильным окислителем. При контакте ионизированного кислорода и озона с продуктами неполного сгорания топлива происходит их доокисление и нейтрализация их токсичных свойств.When exhaust gases pass through the converter body, heat exchange occurs between exhaust gases having a temperature of about 350-400 ° C with the active substance, which is located in containers 6 and 8. When heated, the active substance releases oxygen, which leaves the perforated containers and enters the annular gap which is formed by these containers. Once in the electric field, part of the oxygen is ionized, and the other part of the oxygen is converted into ozone, which is a strong oxidizing agent. Upon contact of ionized oxygen and ozone with products of incomplete combustion of fuel, they are oxidized and their toxic properties are neutralized.

В качестве активного вещества применены перманганаты щелочных и щелочноземельных металлов, которые являются сильными окислителями и способны высвобождать кислород при их нагреве от выхлопных газов. Например, перманганат калия KMnO₄ при нагреве до температуры в 300°С бурно выделяет кислород:As the active substance, permanganates of alkali and alkaline earth metals are used, which are strong oxidizing agents and are capable of releasing oxygen when they are heated from exhaust gases. For example, potassium permanganate KMnO ₄ when heated to a temperature of 300 ° C vigorously releases oxygen:

2KMnO₄=KMnO₄+MnO₂+O₂.2KMnO ₄ = KMnO ₄ + MnO ₂ + O ₂ .

Пройдя через корпус нейтрализатора, обезвреженные выхлопные газы выходят через выходной патрубок 4.Having passed through the converter housing, the neutralized exhaust gases exit through the outlet pipe 4.

Предлагаемый нейтрализатор отработавших газов позволяет повысить качество очистки выхлопного газа от продуктов неполного сгорания топлива в 2-2,5 раза, в частности таких, как оксид углерода (не менее 85%), несгоревших углеводородов (не менее 91%), сажи (не менее 95%), и нейтрализовать токсичные составляющие выхлопных газов.The proposed exhaust gas converter can improve the quality of exhaust gas purification from products of incomplete combustion of fuel by 2-2.5 times, in particular such as carbon monoxide (not less than 85%), unburned hydrocarbons (not less than 91%), soot (not less than 95%), and neutralize the toxic components of the exhaust gases.

Claims

Нейтрализатор отработавших газов, содержащий корпус по концам с крышками с впускным патрубком с завихрителем и выпускным патрубком и перфорированный цилиндрический контейнер с активным веществом, который установлен по оси корпуса нейтрализатора, отличающийся тем, что наружная поверхность перфорированного цилиндрического контейнера выполнена с коронирующими радиальными иглами, в корпусе коаксиально стенке нейтрализатора жестко закреплен цилиндрический кольцевой контейнер, который заполнен активным веществом, например перманганатами щелочных и щелочноземельных металлов, внутренняя стенка контейнера выполнена перфорированной и на ней жестко закреплены радиальные коронирующие иглы, между кольцевым и цилиндрическим контейнерами соосно корпусу установлен осадительный электрод, который выполнен из металлической сетки в форме цилиндра, причем перфорированный цилиндрический контейнер и осадительный электрод закреплены с обоих концов к контейнеру с активным веществом диэлектрическими спицами. An exhaust gas converter comprising a housing at its ends with caps with an inlet pipe with a swirl and an exhaust pipe and a perforated cylindrical container with an active substance, which is installed along the axis of the catalyst body, characterized in that the outer surface of the perforated cylindrical container is made with corona radial needles in the case coaxially to the wall of the catalyst, a cylindrical annular container is rigidly fixed, which is filled with an active substance, for example permangan alkali and alkaline earth metals, the inner wall of the container is perforated and radial corona needles are rigidly fixed on it, between the ring and cylindrical containers, a precipitation electrode is installed coaxially to the body, which is made of a metal mesh in the form of a cylinder, and the perforated cylindrical container and the precipitation electrode are fixed from both ends to the container with the active substance by dielectric spokes.