Михаил Бармин - Как обезвредить воздух?

• Название: Как обезвредить воздух?
• Автор: Михаил Бармин
• Жанр: Детская образовательная литература

Пошаговое руководство посвящено вопросам экологии. Представлены возможности создания удобной, переносной установки для обезвреживания вредных выбросов, сохранения урожая. Предназначена для широкого круга читателей: экологам, химикам, дачникам, студентам, аспирантам, фермерам, работникам сельского хозяйства, предпринимателям и всем творческим людям. Проблема защиты окружающей среды, возникающая с особой остротой в последние годы, обусловлена, главным образом, загрязнениями атмосферного воздуха, водного бассейна, а также почвы токсичными веществами и отходами производств. В России насущной является проблема восполнения таких ресурсов, как рекреационные, сельскохозяйственные и экологические (вода, воздух). Чистота воздушного бассейна оказывает влияние на все стороны жизни, особенно в условиях большой концентрации промышленных предприятий и людей. Своевременная нейтрализация газовоздушных смесей вентиляционных выбросов промышленных предприятий от стирола, ацетона, изопропанола с помощью легко тиражируемых на действующем оборудовании региона газоразрядных реакторов позволит внести достойную лепту в частичное лечение экологии региона.

---

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:

Расход воздуха в системе 100…1000 м3/час

Концентрация паров стирола в воздухе 0…20 мг3/м

Напряжение питания реактора 0…15 кВ

Ток, потребляемый реактором 0…150 мА

Скорость воздуха в реакторе 0…10 м/с

Мощность двигателя вентилятора 0…1,75 кВт

3.2.РЕАКТОР-ОЗОНАТОР

Основной частью лабораторной установки является реактор– озонатор. ( Приложение 3)

Корпус озонатора выполнен в виде каркаса из уголков, скрепленных между собой косынками, и обшит листовым железом по ходу движения вентиляционных выбросов.

Все элементы модуля реактора размещены и закреплены внутри его корпуса.

Электродная ячейка содержит высоковольтные электроды (трубки) 6, заглушки 7, гайки, шайбы и изоляционные прокладки 4.

Устройство ввода высокого напряжения содержит разъем высоковольтный 5, который посредством фиксатора крепится к электроду. Другой его конец соединен винтом с пружинным контактом.

В качестве электродов трубчатой формы по желанию заказчика используются трубки с содержанием, %:

SiO2 – 55; Na2O – 3; K2O – 9,2; Al2O3 – 2; PbO – 30, согласно ОСТ 11. 027. 010 – 75 (сортамент изделия ОСТ 11 ПО 735002-73) с наружным диаметром (39,1 + 1,4) мм и толщиной стенки (2 + 0,5) мм.

Их внутренняя поверхность покрыта токопроводящим слоем. На наружной поверхности трубчатых электродов размещена токопроводящая спираль.

Система крепления электродной ячейки к корпусу реактора содержит две решетки, которые выполнены в виде плат с отверстиями для фиксации трубчатых электродов 6.

Устройство токораспределителя и подачи высокого напряжения на внутреннюю поверхность трубчатых электродов предусмотрено для распределения тока по разрядным трубкам. Оно содержит токопроводящие шины, связанные со стержнями, на которых закрепляются контактные пружины. Токопроводящие шины выполняются в виде трубок для исключения коронирования их на внутреннюю поверхность корпуса реактора. Они крепятся к стержням специальными гайками с полусферической головкой. Стержень предусматривается для крепления токопроводящих шин с пружинными контактами. Токопроводящие пружины выполняют роль контакта и токопровода высокого напряжения к внутренней поверхности трубчатых электродов.

3.1.1. НАНЕСЕНИЕ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ НА ВНУТРЕННИЮ ПОВЕРХНОСТЬ СТЕКЛЯННЫХ ТРУБОК-ЭЛЕКТРОДОВ

На рис.1 изображен высоковольтный электрод, который представляет собой стеклянную трубку, покрытую внутри токопроводящим слоем.

Величина сопротивления токопроводящего слоя должна находиться от 30 Ом до 30 КОм.

Токопроводящий слой на обрезанную под размер стеклянную трубку сначала наносят следующим образом. Стеклянную трубку сначала обезжиривают путем ее опускания в мерный цилиндр вместимостью 1 л с хромовой смесью на 15-20 мин. при температуре 30-40. С, после чего трубку промывают холодной водой на воздухе(1). Для выдерживания длины токопроводящего слоя в трубке концы последней покрывают предохранительным слоем, поочередно опуская их на необходимую длину в стакан с химически стойким лаком с последующим высушиванием его на воздухе(2). Токопроводящий состав готовят перемешиванием до получения однородной массы следующих компонентов, %: Жидкое стекло – 55; активированный уголь или графит, пропущенный через сито 0,25 – 40 мм; порошок меди – 5.

Приготовленный таким способом токопроводящий состав в виде суспензии в жидком стекле во избежание его высыхания как можно быстрее наносят поролоновым ершиком на внутреннюю поверхность стеклянной трубки, размазывая равномерно состав по периметру. В процессе высыхания жидкого стекла в трубке, ее постоянно поворачивают вокруг собственной оси для получения равномерного нанесения в ней токопроводящего слоя. После высыхания жидкого стекла визуально оценивают качество нанесенного покрытия, которое должно плотно прилегать (без раковин и пузырей) к внутренней поверхности трубки и составлять не менее 95% от общей площади покрываемой поверхности. Если такого нет, нанесенный токопроводящий слой удаляют из трубки вымачиванием его в 5-10 % растворе едкого натра при температуре 30-40 °С до возможности его удаления ершиком(3). Далее трубку промывают холодной водой от остатков токопроводящего покрытия, снова обезжиривают хромовой смесью и повторяют нанесение токопроводящего слоя вновь по приведенной выше технологии. Если токопроводящий слой нанесен удовлетворительно, то измеряют его величину сопротивления по длине тестером. При сопротивлении менее 30 Ом наносят описанным выше способом второй слой покрытия и т.д. пока величина сопротивления нанесенного токопроводящего слоя не окажется в указанных выше пределах. После окончания операций по нанесению токопроводящего слоя на стеклянную трубку, вручную снимают предохранительный слой лака с ее обоих концов(4).