ПЛАЗМЕННЫЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к устройствам для плазменной обработки и нейтрализации токсичных газов и может быть использована для очистки вентиляционных выбросов предприятий и промышленного оборудования, при работе которых образуются вредные (ядовитые) или дурнопахнущие газы органической природы, а также в выхлопных системах автомобилей.
Из уровня техники известно устройство для нейтрализации вредного газа, содержащее плазменный реактор, с первым диэлектрическим элементом, вторым диэлектрическим элементом, расположенным напротив первого диэлектрического элемента, разделителем зазора, расположенным между первым и вторым диэлектрическими элементами так, что между ними образуется плазменная область, причем первый и второй электродные элементы расположены на первом и втором диэлектрических элементах для генерирования коронного разряда, при этом первый и второй элементы подводящей линии соединены с первым и вторым электродными элементами так, что первый и второй электродные элементы получают электрическое напряжение от первого и второго элементов подводящей линии соответственно (см. US7211227 В2, кл. МПК B01D53/56, оп. в 2003). Его недостаток заключается в том, что в результате неоднородности разряда по объему реактора не все вредные вещества в потоке газа успевают нейтрализоваться.
Известен плазмохимический реактор для переработки газа, содержащий реакционную камеру с окнами для ввода газа и вывода переработанного газа и с расположенными в ней электродами, один электрод имеет заостренную форму, а другой электрод - форму гладкой поверхности, предназначенными для создания между ними плазменного разряда, воздействующего на поток движущегося через реакционную камеру газа, причем электроды подключены к различным полюсам источника высокого напряжения, а электрод, имеющий заостренную форму, подключен к положительному полюсу источника высокого напряжения, и другой электрод, имеющий форму гладкой поверхности, подключен к отрицательному полюсу источника высокого напряжения (см. патент на изобретение RU №2184601, кл. МПК B01D 53/32, оп. в 2002 году). Такой плазмохмический реактор при невысокой пропускной способности имеет достаточно сложную конструкцию.
Известна система очистки выхлопных газов автомобильного двигателя, содержащая впускные каналы с открытым передним концом и закрытым задним концом, выпускные каналы с закрытым передним концом и открытым задним концом, катализатор окисления, содержащий слой катализатора пропитанный материал на переднем конце впускных каналов, и система плазменного разряда катализатора-регенератора, содержащая электроды, которые встроены в диэлектрический барьер на заднем конце впускных каналов и соединены с поставка электричества (см. ЕР 1574680, кл. F01N3/022, оп. в 2005 г.). Известная система отличается сложностью конструкции и высокой энергоемкостью.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является устройство для плазменной очистки газов, образующихся при сгорании топлива, включающее трубопровод для отвода газов с ионизатором с электродами, в котором ионизатор образован реактором с установленной в нем газоразрядными камерами, снабженными электродами, выполненными комбинированными из металла и диэлектрика, причем металлическая часть комбинированного электрода выполнена секционной, и каждая газоразрядная камера дополнительно снабжена токоограничителем, а сам реактор установлен по потоку газов (см. патент на изобретение RU№2127400, кл. МПК F23C 11/00, оп. в 1999 году). Такое устройство для плазменной очистки газов предполагает повышенный расход электроэнергии на нейтрализацию газов при высокой материалоемкости конструкции.
Технической проблемой является сложность конструкции и материалоемкость существующих плазменных нейтрализаторов, а также необходимость в использовании химических катализаторов.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи упрощения конструкции плазменного нейтрализатора при повышении эффективности очистки газов от вредных выбросов и запахов и низком потреблении электроэнергии.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в плазменном нейтрализаторе токсичных газов, включающем корпус с входным и выходным отверстиями, снабженный расположенной во внутренней полости группой электродов с изоляторами, выполненных в виде разнополярных диэлектрических разрядников, связанных с токопроводами переменного тока, электроды расположены в корпусе вертикально и размещены в шахматном порядке таким образом, что занятое ими сечение потока газа меньше зоны разряда.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен плазменный нейтрализатор токсичных газов, вертикальное сечение. На фиг. 2 - то же, горизонтальное сечение. На фиг. 3 изображен пример использования плазменного нейтрализатора в выхлопной системе автомобиля, в изометрии.
Плазменный нейтрализатор токсичных газов (см. фиг. 1 и 2) включает корпус 1 с входным отверстием 2 и выходным отверстием 3. Внутри корпуса 1 вертикально размещена группа электродов 4 с изоляторами 5. Причем электроды 4 установлены на изолированных токопроводах 6 рядами в шахматном порядке: каждый ряд относительно следующего смещен на определенный шаг. Электроды 4 выполнены в виде разнополярных диэлектрических разрядников диаметром менее 3 мм и расположены таким образом, чтобы занятое ими сечение потока газа было меньше зоны разряда.
Крышка 7 представляет собой керамический изолятор для предотвращения пробоев между встроенными в нее токопроводами 6. Плазменный нейтрализатор может быть снабжен блоками предварительной очистки и финишной доочистки газа (на рисунке не показано). Электроснабжение плазменного нейтрализатора можно осуществлять от высокочастного источника питания высокого напряжения.
2
2
Такой плазменный нейтрализатор с барьерным разрядом может быть использован для очищения вентиляционных и технологических выбросов от газообразных загрязнений органической природы путем полного их разложения и окисления атомарным кислородом до образования СО (углекислый газ) и НО в виде испарений, уничтожения несгоревших остатков топлива и удаления токсичных продуктов неполного сгорания из выхлопных и топочных газов. Пример использования плазменного нейтрализатора в выхлопной системе автомобиля показан на фиг. 3. Выхлопная система автомобиля с выпускными коллекторами 8 двигателя 9, трубопроводами 10, резонатором 11 и глушителем 12 может быть оснащена блоком 13 плазменного нейтрализатора, расположенного в трубопроводе 10 перед резонатором 11 по ходу движения выхлопных газов.
Плазменный нейтрализатор токсичных газов используют следующим образом. Через входное отверстие 2 внутрь корпуса 1 подают газ, предназначенный для очистки и нейтрализации. Газ движется волнообразно между электродами 4, постоянно находясь в зоне воздействия плазмы. Окисление газа происходит в результате воздействия объемного барьерного разряда между разнополярными электродами 4. Близкое расположение электродов 4 в шахматном порядке, когда сечение потока газа меньше зоны разряда, обеспечивает интенсивное тотальное воздействие на весь, проходящий через нейтрализатор, газ. Вертикальное расположение электродов позволяет исключить «мертвые зоны» (куда не достигает разряд) в потоке газа, а также упрощает токоснабжение электродов 4. Это особенно важно при использовании плазменного нейтрализатора в выхлопной системе автомобиля (см. фиг. 3). Благодаря шахматному расположению электродов 4 с небольшим расстоянием между ними повышается однородность и эффективность обработки потока проходящего между ними токсичного газа. В свою очередь, это способствует снижению энергопотребления и повышению равномерности обработки потока газа.
Таким образом, технический результат, достигаемый с использованием заявленной полезной модели, заключается в упрощении конструкции плазменного нейтрализатора и повышении эффективности очистки газов от вредных выбросов и запахов при низком потреблении электроэнергии.