Исследования по использованию инфразвука на очистке дымовых газов

Существующие методы пылегазоулавливания с применением в качестве аппарата грубой очистки батарейного циклона позволяют очистить воздух от пыли с КПД = 80...85% /16/. При этом улавливаются частицы размером от 5 мкм, а улавливание отработанных газов SO₂, NО_X , СО не осуществляется.

Распространение сжатий и разряжении от слоя к слою называется упругой волной в воздухе. Когда распространяется упругая волна, то в каждой точке атмосферы, которой она достигает, происходит периодическое изменение величины атмосферного давления. Частота колебаний величины атмосферного давления зависит от частоты колебаний тела, которое порождает упругую волну. Различные тела могут совершать колебания с различными частотами, порождая в воздухе упругие волны различных частот. Восприятие изменений акустического давления нашим ухом происходит только тогда, когда частота этих изменений достигает 20-30 Гц и не превышает 30 кГц /19/. Упругие волны, частота которых находится в этих пределах, называют звуковыми волнами или просто звуком.

Неслышимые «звуки» - это упругие волны, частота которых лежит либо ниже 16 Гц, либо выше предела 30 кГц. Такие частоты не воспринимаются ухом человека.

Если тело колеблется с частотой менее 30 Гц, оно излучает инфразвук, а если более
30 кГц - то ультразвук. Практически использовать неслышимые «звуки» люди научились не так давно. Однако были созданы высокочувствительные приборы для приема низких и высоких длин волн; обнаружилось, что эти звуки распространены в природе также широко, как и слышимые.

Изучение эффекта экранирования потока излучения материалами (при удалении источника излучения от водной поверхности на 10 см) показало, что пластины из стекла и полипропилена толщиной 3 мм снижают эффект излучения на 25%, медная фольга толщиной 0,5 мм - на 50%, герметичная резиновая пробка, закрывающая стеклянный
бокс, - на 65%. Эти исследования показали, что нет материала, который бы
экранировал инфразвуковое излучение на 100 %, и что инфразвук взаимодействует с материей в любом её физическом состоянии - твёрдом, жидком, газообразном /3/.
Оптимальные параметры воздействия инфразвука фиксируется на расстоянии 5-10 см в центре облучаемой поверхности на площади 10 см², и эффект возрастает при уменьшении объёма воды. То есть при увеличении мощности инфразвукового излучения увеличивается сдвиг рН. При увеличении времени экспозиции от 0 до 1 часа происходило нарастание эффекта сдвига рН в дистиллированной воде (в максимальных значениях до 2-х единиц рН в щелочную область), однако в дальнейшем при увеличении времени облучения с одного часа до 6 часов, изменение рН не происходило.

Под руководством академика Казакова О.А. разработан прибор

- инфразвуковой облучатель ИФС-1, состоящий из следующих элементов: генератора (прерывателя) с частотой от 1 до 30 Гц и излучателя, соединенных в электрическую цепь.

Новшеством данного прибора является то, что в облучателе находится редкоземель-ный элемент, состоящий из сплавов редких металлов, которые в совокупности обладают уникальными свойствами. Одно из таких свойств заметил и изучил академик Казаков О.А.

Данные свойства были отмечены в докладе на Республиканской конференции 14 февраля 2003г. в г.Алматы, суть которых состоит в том, что при прохождении упругих волн низкой частоты, образуемых низкочастотным генератором, через редкоземельный элемент образуется поток частиц - пептонов (казонов). Лептоны - это частицы, входящие в лептонный газ - эфир, которым заполнено межядерное пространство микрокосмоса.
Эти частицы меньше атома и обладают большой энергией. Лептонные частицы возможно уловить только специализированной аппаратурой. Такие опыты проводились во многих странах (России, Канаде, Японии). Одним из таких приборов является «Невод».

Академик Казаков О.А. проводил исследования, в основе которых изучалось воздействие потока пептонов на молекулы воды. Он установил, что при прохождении потока пептонов, обладающего колоссальной энергией, происходит разрыв связей в молекуле воды, т.е. появляется ион водорода Н+ и ОН /3/. При этом разрыве наблюдается выделение новой энергии, которую можно наблюдать на различных установках. Полученные результаты подтверждены патентом РК №2634 - Способы обработки воды и водных систем внешним физическим силовым воздействием применяются и в медицине.

Обнаруженные эффекты могут быть объяснены удалением из воды и водных растворов под действием потока пептонов растворенных газов, в первую очередь - углекислого, образующего с водой нестойкую угольную кислоту; т.к. действие инфразвукового излучения нарушает равновесие: СО₂ +Н₂0=Н₂СО₃= Н++НСО₃ (1),

за счёт чего изменяется рН водного раствора в щелочную область, т.е. происходит дегазация воды - удаление из неё растворенных (свободных) газов.

Целью проведенных исследований является изучение процесса тепломассообмена и диффузии в газовых смесях в батарейных циклонах с учетом физико-химических превраще-ний и внешних воздействий. В качестве внешнего воздействия принято использование упругих волн с частотой колебаний менее 30 Гц (инфразвука).

Согласно вышеописанным эффектам был получен результат изменения химического состава воды с помощью обработки её инфразвуковой установкой, т.е. изменения её ионной силы, без добавления каких-либо реагентов.

Значительный интерес представляет использование прибора ИФС-1 для снижения выбросов вредных веществ в атмосферу с технологическими и вентиляционными газами.
С этой целью были проведены предварительные испытания этого прибора в котельной №2 Усть-Каменогорских тепловых сетей в июле 2002 года в следующем порядке:

1) При сжигании топлива в постоянном режиме образовавшийся пылегазовый поток со скоростью 18-20 м/с и температурой 182^оС, очищался в батарейном циклоне (рисунок 1). После циклона прибором МSI 150 РRО производились замеры по следующим параметрам: окислов азота NО₂ окислов серы SO₂, оксида углерода СО. Также определялась запылённость газов.

Рисунок 1 - Схема газоотводящего тракта: 1 - котлоагрегат, 2- газоход, 3 - батарейный циклон БЦ-250 60/60, 4 - дымосос, 5 - дымовая труба, А-место установки прибора ИФС-1,
Б – место проведения замеров.

2) Затем устанавливался прибор ИФС-1 в газоход до циклона так, чтобы подача инфра-звукового излучения с частотой до 30 Гц осуществлялась перпендикулярно направлению движения пылегазового потока. Облучение производилось в течение одного часа. Затем замеры прибором МSI 150 РRО повторялись по тем параметрам, а также определялась запыленность. Подученные результаты сравнивались с первоначальными. Опыт повторялся шесть раз (Таблица 4).

Таблица 4 - Результаты проведенных исследований по применению прибора ИФС -1

На основании данных, приведенных в таблице 4, установлено следующее снижение выбросов вредных веществ в атмосферу при использовании прибора ИФС-1:

1) диоксида серы - на 22-32%;

2) окислов азота в пересчете на диоксид азота - от 0 до 13%;

3) окиси углерода - на 30-50%;

4) золы угольной - на 7-13%.

Результаты проведенных исследований позволяют предположить следующее: в состав рабочего топлива входит влага, следовательно, при его сжигании полученный пылегазовый поток содержит в себе молекулы воды. Под воздействием потока лептонов, согласно уравнению (1), из воды удаляются растворённые газы с образованием иона водорода Н+, который в свободном состоянии находится лишь доли секунды. Затем, в результате химических реакций, соединяясь с газами SO₂, NO₂ и СО, образует кислоты, тем самым снижая количество газообразных выбросов вредных веществ.

2Н+ + 2ОН- + 2 SO ₂ + О₂ = 2Н₂ SO ₂

2Н+ + 2ОН- + 2 N₂O₄ + О₂ = 4Н N О₃

Н+ + ОН- + СО₂ = Н₂СО₃ =Н +НСО₃

Согласно уравнению (4) наблюдается повторное выделение иона водорода Н+ в результате разложения угольной кислоты, т.е. наблюдается эффект двойного образования иона водорода;

- образовавшаяся кислота, оседая на мелкодисперсных частицах пыли, способствует её коагуляции, что позволяет повысить эффективность работы эксплуатируемых пылеуловителей.