УСТАНОВКА ФИЛЬТРОВАЛЬНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Изобретение относится к аэрозольным фильтрам для очистки технологических воздушных сред и может быть использовано в атомной, химической, медицинской промышленности.
Известен аэрозольный фильтр [патент РФ на изобретение № 2200615. Аэрозольный фильтр и фильтровальный материал. Дата подачи заявки 13.03.2001. Опубл. 20.03.2003 г.].
Аэрозольный фильтр содержит корпус, фильтрующий элемент тонкой очистки, выполненный из волокнистого материала, уложенного складками с установленными между складками гофрированными сепараторами. Перед фильтрующим элементом тонкой очистки в корпусе дополнительно установлен фильтрующий элемент предварительной очистки. Соотношение фильтрующих поверхностей фильтрующих элементов тонкой и предварительной очистки составляет от 4:1 до 6:1. В качестве фильтрующего элемента тонкой очистки используют фильтровальный материал на основе стекловолокна, содержащий связующее и состоящий из трех последовательно расположенных фильтрующих сдоев с различными диаметрами волокон. Выполненный из стекловолокон с наибольшим диаметром слой фильтрующего элемента тонкой очистки установлен в корпусе со стоны фильтруемого потока.
Недостатком аэрозольного фильтра является то, что он не позволяет очищать воздушный поток от вредных газов.
Наиболее близким техническим решением является установка для очистки загрязненного воздуха [заявка на изобретение РФ № 2003108505. Установка для очистки загрязненного воздуха. Опубликована 10.11.2004 г.].
2
Установка для очистки загрязненного воздуха, содержащая расположенные в технологической последовательности пылеуловитель, адсорбер, и всасывающее устройство, соединенные сквозным каналом подачи очищаемого воздуха с входным и выходным патрубками и установленные каждый на отдельной секции передвижной платформы с возможностью взаимного соединения, дополнительной секцией, передвижной платформой с замковыми приспособлениями для соединения с основными секциями и смонтированным на ней устройством тонкой очистки воздуха, устанавливаемым в технологической цепочке после адсорбера, выполненным в виде корпуса с последовательно вертикально установленными в нем сетками, ячейки которых имеют размер, не превышающий 0,6 мм, и расположенными между ними слоями химпоглотителей, толщина каждого слоя составляет 50-80 мм. При этом удельная газовая нагрузка каждого из слоев не более 1,5 л/(мин с). Причем устройство для тонкой очистки снабжено механизмом выгрузки использованных химпоглотителей.
Недостатками указанной установки являются увеличение гидравлического сопротивления, относительно малые ресурс работы установки и эффективность очистки воздушного потока, обусловленные попаданием присутствующих в нем капель жидкости на химпоглотитель.
Перед авторами стояла задача устранить указанных недостатков, а именно, снижение гидравлического сопротивления проточной части установки, увеличение ресурса работы, установки и повышении эффективности очистки потока воздуха.
Технический результат изобретения состоит в расширении функциональных возможностей установки, обеспечении экономичности и эффективности ее работы.
Для решения указанной задачи в установке фильтровальной комбинированной для очистки воздуха, установленной на платформе и содержащей расположенные в технологической последовательности по ходу очищаемого потока воздуха входной патрубок, секцию грубой очистки, внутри корпуса которой размещен фильтроматериал, адсорбер, внутри корпуса которого размещен сорбент, примыкающую к адсорберу секцию высокоэффективной очистки, в корпусе которой расположен фильтроматериал высокоэффективной очистки, и соединенный с ней выходной патрубок, предлагается:
- установку дополнительно снабдить секциями тонкой и высокоэффективной очистки, последовательно расположенными по ходу очищаемого потока между секциями грубой очистки и адсорбером, секциями каплетуманоуловителя, внутри корпуса которого установлены по меньшей один пористый элемент со сквозными каналами, нагревательной секцией, в корпусе которой установлен по меньшей мере один нагреватель;
- каплетуманоуловитель и нагревательная секция расположить последовательно по ходу очищаемого потока между входным патрубком и секцией грубой очистки,
- контактирующие друг с другом съемные элементы установки герметично соединить между собой с помощью соединений;
- пористость фильтрующих материалов секций грубой, тонкой и высокоэффективной очистки выполнить с уменьшением по ходу очищаемого потока воздуха;
- внутри корпусов секций тонкой и высокоэффективной очистки расположить фильтроматериалы соответственно тонкой и высокоэффективной очистки. В частных исполнения устройства предлагается:
- во входной и выходной частях проточной части секции каплетуманоуловителя, секций грубой, тонкой, высокоэффективной очистки и (или) адсорбера вертикально установить входную и выходную сетки;
- в качестве пористого элемента в секции каплетукманоуловителя использовать систему сеток;
- пористость сеток в секции каплетуманоуловителя выполнить с уменьшением по ходу очищаемого потока воздуха.
Блок-схема установки фильтровальной комбинированной представлена на фигуре. На фигуре приняты следующие обозначения: 1 - входной патрубок; 2 - выходной патрубок; 3 - корпус адсорбера; 4 - корпус каплетуманоуловителя; 5 - корпус нагревательной секции; 6 - корпус секции высокоэффективной очистки; 7 - корпус секции грубой очистки; 8 - корпус секции тонкой очистки; 9 - нагреватель; 10 - платформа; 11 -пористый элемент со сквозньми каналами; 12 - сорбент; 13, 14 и 15 - фильтроматериалы высокоэффективной, грубой и тонкой очистки, соответственно.
Установка фильтровальная комбинированная для очистки воздуха выполнена следующим образом.
Установка расположена на платформе 10.
В установке в технологической последовательности по ходу очищаемого потока воздуха расположены входной патрубок 1, секция каплетуманоуловителя, нагревательная секция, секция грубой очистки, секция тонкой очистки, первая секция высокоэффективной очистки, адсорбер, вторая секция высокоэффективной очистки и выходной патрубок.
Входной патрубок 1 предназначен для подвода очищаемого потока воздуха в проточную часть установки.
Секция каплетуманоуловителя обеспечивает очистку воздушного потока от капельной влаги.
Нагревательная секция предназначена для подогрева воздушного потока и снижения его относительной влажности.
Секции грубой, тонкой и высокоэффективной очистки обеспечивает очистку воздушного потока от частиц размером соответственно более 3,0 мкм, 0,7-3,0 мкм и 0,3-0,7 мкм.
3
Адсорбер предназначен для очистки воздушного потока от газовых примесей, в том числе от радиоактивного йода (I-131, СНI и др.).
Выходной патрубок 2 предназначен для отвода очищенного потока воздуха из установки.
В качестве пористого элемента со сквозными каналами 11 каплетуманоуловителя используют сепараторы. Сепараторы выполнены гофрированными из нержавеющей сетки и уложены в пакеты с чередованием направления гофр.
В качестве фильтроматериала грубой очистки 14 может быть использован полиэфирный материал «ФЛ-150-Х-G2» или стекловолокнистый «Тгох», в качестве фильтроматериала тонкой очистки 15 - стекломат «М20-УТВ-0,6Р» или стеклобумагу «БмД-ФВ-40», а в качестве фильтроматериала высокоэффективной очистки 13 -стеклобумага «МФВЭ-3».
Первая секция высокоэффективной очистки, расположенная до адсорбера, предназначена для очистки воздушного потока от аэрозольных частиц, а вторая секция -для предотвращения попадания в очищенный поток частиц сорбента.
Внутри корпусов секций грубой 7, тонкой 8 и высокоэффективной 6 очистки размещены соответственно фильтроматериалы грубой 14, тонкой 15 и высокоэффективной 13 очистки, внутри корпуса адсорбера 3 - сорбент 12, внутри корпуса нагревательной секции 5 - по меньшей один нагревательный элемент 9, в корпусе каплетуманоуловителя 4 - по меньшей один пористый элемент со сквозными каналами 11.
Контактирующие друг с другом съемные элементы установки, а именно, входной патрубок 1, секция каплетуманоуловителя, нагревательная секция, секция грубой очистки, секция тонкой очистки, первая секция высокоэффективной очистки, адсорбер, вторая секция высокоэффективной очистки и выходной патрубок 2 герметично соединены между собой с помощью соединений.
Пористость фильтрующих материалов секций грубой 14, тонкой 15 и высокоэффективной 13 очистки выполнены с уменьшением по ходу очищаемого потока воздуха.
В частных случаях исполнения установки предусмотрено следующее.
Во-первых, во входной и выходной частях проточной части секции каплетуманоуловителя, секций грубой, тонкой, высокоэффективной очистки и (или) адсорбера вертикально установлены входная и выходная сетки.
Во-вторых, в качестве пористого элемента 11 в секции каплетуманоуловителя использована система сеток, а их пористость выполнена с уменьшением по ходу очищаемого потока воздуха.
Установка фильтровальная комбинированная для комплексной очистки воздуха работает следующим образом. Через входной патрубок 1 в проточную часть установки подается очищаемый воздух. Поток воздуха последовательно проходит через секцию каплетуманоуловителя, нагревательную секцию, секции грубой, тонкой, высокоэффективной очистки, адсорбер, секцию высокоэффективной очистки и выходит из установки через отводящий патрубок 2.
В настоящее время создан опытный образец и показана его работоспособность.
Пример конкретного выполнения установки
Установка фильтровальная комбинированная имеет следующие характеристики:
- номинальная производительность установки, м<sup>3</sup>/чac
3500
- степень очистки при номинальной производительности, %
о эффективность улавливания радиоактивных аэрозолей по частицам наиболее проникающих размеров (0.2 - 0.3 мкм)
99,97
о молекулярного йода
131 99,9
о органических соединений йода (метилйодида)
99
- рабочая температура воздуха, °С
до 150
- относительная влажность воздуха на входе в установку, %
до 100
- сопротивление потоку воздуха. Па
о начальное
2400
о максимально допустимое
6000
- общая мощность электронагревателей, кВт
15
- подогрев потока в нагревательной секции, °С
на 5
- ширина, мм
1200
- высота, мм
1620
- длина, мм
6455
- масса, кг
1470.
Корпус каплетуманоуловителя 4 прямоугольной формы имеет фланцы для присоединения к соответствующим секциям установки. На передней стенке корпуса каплетуманоуловителя 4 размещена герметичная дверь, установленная на петлях. Уплотнение двери осуществляется четырьмя откидными болтами с рукоятками. Уплотнительная прокладка установлена в канавке по периметру двери.
В корпусе каплетуманоуловителя 4 установлены два фильтр-пакета. Фильтр-пакеты выполнены в виде набора гофрированных сепараторов, уложенных с чередованием направления гофр, изготовленных из коррозионностойкой стальной сетки с разным размером в свету ячеек. Первым по ходу воздуха устанавливается фильтр-пакет с размером ячеек 2×2 мм и диаметром проволоки 0,6 мм, после него устанавливается фильтр-пакет с размером ячеек 0,4×0,4 мм и диаметром проволоки 0,1 мм и завершает слой толщиной 6 мм иглопробивного полотна металловолокон.
На переднюю стенку корпуса каплетуманоуловителя 4 выведен валик с рукояткой для управления механизмом, который обеспечивает перемещение фильтра-пакетов для герметизации прилегания торцевой поверхности фильтра-пакета с уплотняющей прокладкой к рамке установленной внутри корпуса каплетуманоуловителя 4.
Вращательное движение ходового винта преобразовывается в прямолинейное движение прижимной рамки с помощью рычажно-винтового механизма.
Выходной валик, соединённый с ходовым винтом, герметизируется в месте прохода на передней стенке манжетным комбинированным уплотнением.
Для обеспечения возможности контроля герметизации прилегания фильтра-пакета к рамке в канавке последней предусмотрено отверстие, в которое вварен штуцер с трубкой, выведенной через верхнюю часть корпуса. На конце трубки установлен вентиль, через который можно подавать воздух для проверки герметичности.
На верхней части корпуса вварен штуцер для присоединения к импульсной линии измерения перепада давления.
Электронагревательная секция выполнена в виде корпуса 5 прямоугольной формы с фланцами для присоединения к соответствующим секциям установки.
На лицевой стороне корпуса электронагревательной секции 5 имеются три люка прямоугольной формы для монтажа панелей с нагревателями 9. На каждой панели смонтировано пять трубчатых нагревателей 9 типа ТЭН-140А 3/1Т220 мощностью по 1 кВт каждый, напряжением 220В. Общая мощность нагревателей 9 составляет 15 кВт. Питание нагревателя 9 трёхфазное. Корпус нагревательной секции 5 имеет бобышку для заземления.
Секция грубой очистки предназначена для грубой очистки воздуха от аэрозольных частиц диаметром d≥3.0 мкм с эффективностью Е≥80%.
Конструкция корпуса секции грубой очистки имеет фланцы для присоединения к секциям установки. На передней стенке корпуса размещена герметичная дверь, установленная на петлях. Уплотнение двери осуществляется четырьмя откидными болтами с рукоятками. Уплотнительная прокладка установлена в канавке по периметру двери.
В корпусе секции грубой очистки 7 установлен пакет фильтроматериала грубой очистки 14 из стекловолокнистого материала класса G2-G4, например типа «Тrох».
На переднюю стенку корпуса секции грубой очистки 7 выведен валик с рукояткой для управления механизмом, который обеспечивает перемещение фильтроматериала грубой очистки 14 с уплотняющей прокладкой к рамке установленной внутри корпуса секции грубой очистки 7. Вращательное движение ходового винта преобразовывается в прямолинейное движение прижимной рамки с помощью рычажно-винтового механизма. Выходной валик, соединённый с ходовым винтом, герметизируется в месте прохода на передней стенке манжетным комбинированным уплотнением.
Для обеспечения возможности контроля герметизации прилегания фильтроматериала грубой очистки 14 к рамке в канавке последней предусмотрено отверстие, в которое вварен штуцер с трубкой, выведенной через верхнюю часть корпуса. На конце трубки установлен вентиль, через который можно подавать воздух для проверки герметичности.
На верхней части корпуса секции грубой очистки 7 установлены штуцера для присоединения к импульсной линии измерения давления и подачи контрольного вещества.
Секция тонкой очистки предназначена для тонкой очистки воздуха от аэрозольных частиц диаметром d≥0.7-3.0 мкм с эффективностью Е≥90%.
Конструкция корпуса секции тонкой очистки 8 аналогична конструкции корпуса секции грубой очистки 7. В корпусе секции тонкой очистки 8 установлен пакет фильтроматериала тонкой очистки 15, представляющий собой набор скрепленных между собой гофрированных пластин из стеклобумаги класса F7-F8, например типа «БмД-ФВ-40», сложенных V-образно в 3 кармана. Глубина V-образной укладки пакета составляет 250 мм.
Секция высокоэффективной очистки предназначена для очистки воздуха от аэрозольных частиц диаметром d≥0.2-0.3 мкм с эффективностью Е≥99.95%.
Конструкция секции высокоэффективной очистки аналогична конструкции секции тонкой очистки. В качестве фильтрующего материала используется высокоэффективная стеклобумага класса HI 3, например типа «МВФЭ-3».
Секция адсорбера предназначена для очистки воздуха радиоактивного йода. Корпус секции адсорбера представляет из себя сварную конструкцию сложной формы, внутри которого размещена перегородка для разделения потоков очищаемого воздуха и очищенного. Перегородка имеет прямоугольные отверстия, оснащённые обечайками. К этим обечайкам уплотнительными прокладками герметизируются сорбент 12 с помощью десяти откидных болтов. Корпус адсорбера 3 имеет фланцы для присоединения к соответствующим секциям установки.
На передней панели корпуса адсорбера 3 размещены три герметичные двери, установленные на петлях. Герметизация дверей осуществляется с помощью шести откидных болтов и прокладки, расположенной на двери.