УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Полезная модель относится к вентиляционным установкам и предназначена для очистки воздуха от вредных примесей, а также газообразных соединений и может быть использована на предприятиях в любой отрасли народного хозяйства.
Известна установка для очистки воздуха от вредных примесей, содержащая входной патрубок, камеру предварительной очистки, газоразрядную камеру, соединенные последовательно непосредственно или с помощью рукавов, камеру окончательной очистки, на выходе которой расположен выходной патрубок, причем газоразрядная камера имеет корпус с входным и выходным отверстиями, внутри которого установлены газоразрядные ячейки с разрядными парами, соединенными с источником питания (Полезная модель РФ №79038, кл. A61F 9/015, 01.08.2008).
Однако данная установка для очистки воздуха от вредных примесей не позволяет обеспечивать эффективную очистку воздушных выбросов от вредных примесей, в том числе вредных газообразных соединений, например, газообразных соединений хлора, особенно при их высоких концентрациях, а фильтры, которые использованы в камере предварительной очистки требуют частой замены или очистки от накопившихся загрязнений.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности очистки воздушных выбросов в окружающую среду от вредных примесей и вредных газообразных соединений.
Техническим результатом является создание установки для очистки воздуха от вредных примесей, которая обеспечивает эффективную очистку воздушных выбросов в окружающую среду от вредных примесей и вредных газообразных соединений, в том числе при их высоких концентрациях.
Решение указанной задачи достигается тем, что установка для очистки воздуха от вредных примесей, содержащая входной патрубок, камеру предварительной очистки, газоразрядную камеру, соединенные последовательно непосредственно или с помощью рукавов, камеру окончательной очистки, на выходе которой расположен выходной патрубок, причем газоразрядная камера имеет корпус с входным и выходным отверстиями, внутри которого установлены газоразрядные ячейки с разрядными парами, соединенными с источником питания, дополнительно имеет электродвигатель с вентилятором, установленный между газоразрядной камерой и камерой окончательной очистки, при этом со стороны входного отверстия газоразрядной камеры параллельно его плоскости расположена панель, на которой укреплены один или несколько рядов газоразрядных ячеек с разрядными парами, и средство для осаждения ионов, причем последнее размещено между панелью с газоразрядными ячейками и выходным отверстием газоразрядной камеры, а каждая из разрядных пар содержит электроды, между которыми расположен диэлектрический элемент.
Кроме того, в установке для очистки воздуха от вредных примесей камера предварительной очистки по первому варианту выполнения содержит корпус с входным и выходным патрубками, патрубок для залива воды, патрубок для залива жидкости, магнитные структуризаторы воды и жидкости, установленные на патрубках для залива соответственно воды и жидкости, средство для нагрева воды, вход которого соединен с первым патрубком для залива воды, а выход - с форсунками, установленными на панели для форсунок, средство для охлаждения жидкости, вход которого соединен с патрубком для залива жидкости, а выход - с конденсатором, фильтр грубой очистки, брызгоуловитель, внутри корпуса камеры предварительной очистки между входным и выходным патрубками установлены последовательно панель для форсунок, фильтр грубой очистки, конденсатор и брызгоуловитель, при этом корпус камеры предварительной очистки снабжен резервуаром для сбора конденсата между конденсатором и брызгоуловителем.
Камера предварительной очистки по второму варианту выполнения содержит электродвигатель, блок подачи моющей жидкости и корпус, разделенный перегородкой на две камеры входящего и выходящего воздушных потоков, перегородка в нижней части снабжена отверстием, каждая из камер входящего и выходящего воздушных потоков в верхней части имеет отверстие с патрубками соответственно входящего и выходящего воздушных потоков, в нижней части камеры выходящего воздушного потока на уровне отверстия в перегородке расположен конденсатор, выполненный в виде двух барабанов из металлической сетки, расположенных соосно один внутри другого, причем ось вращения одного барабана соединена непосредственно с электродвигателем, а ось вращения другого барабана соединена с электродвигателем через редуктор, в верхней части камеры выходящего воздушного потока перед патрубком выходящего воздушного потока установлен брызгоулавливатель, блок для подачи моющей жидкости содержит емкость для моющей жидкости, снабженную средствами регулирования температуры и уровня моющей жидкости, блок управления, а также трубу для подачи моющей жидкости, снабженную магнитным структуризатором воды и соединенную через электромеханический клапан с емкостью для моющей жидкости в ее верхней части, при этом блок управления соединен с электромеханическим клапаном, а также со средствами регулирования температуры и уровня моющей жидкости, внутренняя полость камеры выходящего воздушного потока в ее нижней части соединена с внутренней полостью блока для подачи моющей жидкости.
Причем электроды разрядной пары в газоразрядных ячейках могут быть выполнены в виде проволоки, или ленты, или шины, а диэлектрический элемент может иметь пластинчатую или трубчатую форму, причем диэлектрический элемент трубчатой формы имеет сечение круглой или овальной формы, внутри диэлектрического элемента трубчатой формы может быть расположен один из электродов разрядной пары, выполненный в виде проволоки, или ленты, или шины, или в виде токопроводящего наполнителя, или в виде токопроводящего слоя на внутренней стенке диэлектрического элемента. Кроме того, корпусы камеры предварительной очистки, газоразрядной камеры и камеры окончательной очистки выполнены из магнитомягкого материала и снабжены постоянными магнитами или электромагнитами.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что предлагаемая установка для очистки воздуха от вредных примесей неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию "новизна".
Предлагаемая установка для очистки воздуха от вредных примесей несложная в изготовлении, удобная при эксплуатации и может быть использована в любой отрасли народного хозяйства, где необходима очистка воздушных выбросов в окружающую среду от вредных примесей и газообразных соединений.
Следовательно, заявленное техническое решение является доступным и практически применимым.
В предлагаемой установке для очистки воздуха от вредных примесей использованы свойства пара для абсорбции вредных примесей, а также способность тлеющего разряда очищать воздух, причем конструктивное выполнение газоразрядных ячеек позволяет создать стабильный тлеющий разряд в газоразрядной камере, что обеспечивает высокую эффективность очистки от вредных примесей и вредных газообразных соединений воздушных выбросов в окружающую среду, в том числе при их высоких концентрациях, при одновременном снижении веса и габаритов установки.
Таким образом, предлагаемая совокупность признаков установки для очистки воздуха от вредных примесей обеспечивает повышение эффективности очистки воздушных выбросов в окружающую среду вредных примесей и вредных газообразных соединений.
На чертеже изображена установка для очистки воздуха от вредных примесей
На фиг.1 изображена установка для очистки воздуха от вредных примесей, общий вид, на фиг.2 - газоразрядная камера в разрезе, на фиг.3 - тоже, разрез А-А фиг.2, на фиг.4 - первый пример конструктивного выполнения камеры предварительной очистки, в разрезе, на фиг.5 - второй пример конструктивного выполнения камеры предварительной очистки, в разрезе, на фиг.6 - тоже, разрез В-В фиг.5, на фиг.7 - фрагмент газоразрядной ячейки с разрядной парой, диэлектрические элементы которой выполнены трубчатой формы с сечением в виде эллипса, а электроды - в виде проволоки или ленты, на фиг.8 - тоже, разрез С-С фиг.7, на фиг.9 - фрагмент газоразрядной ячейки с разрядной парой, диэлектрический элемент которой выполнен трубчатой формы с сечением в виде круга, а электроды - в виде проволоки или ленты, на фиг.10 - тоже, разрез D-D фиг.9, на фиг.11 - фрагмент газоразрядной ячейки с разрядными парами, диэлектрические элементы которых выполнены трубчатой формы с сечением в виде круга или эллипса, а электроды - в виде токопроводящего слоя на внутренней стенке диэлектрического элемента, на фиг.12 - тоже, разрез Е-Е фиг.11, на фиг.13 - фрагмент газоразрядной ячейки с разрядной парой, диэлектрический элемент которой имеет пластинчатую форму, а электроды выполнены в виде проволоки или ленты, на фиг.14 - тоже, разрез F-F фиг.13, на фиг.15 - камера окончательной очистки в разрезе.
Установка для очистки воздуха от вредных примесей (фиг.1) содержит входной патрубок 1, камеру 2 предварительной очистки, газоразрядную камеру 3, камеру 4 окончательной очистки, на выходе которой расположен выходной патрубок 5, а также электродвигатель 6 с вентилятором, установленный между газоразрядной камерой 3 и камерой 4 окончательной очистки и позволяющий регулировать скорость прохождения воздушного потока.
Газоразрядная камера 3 (фиг.2, 3) имеет корпус 7 с входным и выходным отверстиями 8, 9, внутри которого со стороны входного отверстия 8 размещены газоразрядные ячейки 10, расположенные на панели 11, установленной параллельно плоскости входного отверстия 8 газоразрядной камеры, средство 12 для осаждения ионов, расположенное между панелью 11 с газоразрядными ячейками 10 и выходным отверстием 9 газоразрядной камеры. На наружной поверхности корпуса 7 газоразрядной камеры укреплен источник 13 питания, электрически соединенный с газоразрядными ячейками 10. Выходное напряжение и частоту источника 13 питания подбирают в зависимости от скорости потока воздуха, его температуры, характера и концентрации загрязнений, а также от области применения и условий эксплуатации.
В подвергнутом разряду воздухе образуется большое количество ионов загрязнителей. Для их осаждения используют средство 12 для осаждения ионов, которое может быть выполнено, например, в виде многослойного сетчатого фильтра из металлической сетки, имеющей нулевой потенциал.
Камера 2 предварительной очистки, согласно примера 1 ее выполнения (фиг.4), содержит корпус 14 с входным и выходным патрубками 15, 16, патрубок 17 для залива воды, патрубок 18 для залива жидкости, магнитные структуризаторы жидкости 19, установленные на патрубках 17, 18 соответственно для залива воды и жидкости, средство 20 для нагрева жидкости, вход которого соединен с патрубком 17 для залива воды, а выход - с форсунками 21, установленными на панели 22 для форсунок, средство 23 для охлаждения жидкости, вход которого соединен с патрубком 18 для залива жидкости, а выход - с конденсатором 24, фильтр 25 грубой очистки, брызгоуловитель 26. Корпус 14 камеры 2 предварительной очистки снабжен резервуаром 27 для сбора конденсата, установленным между конденсатором 24 и брызгоуловителем 26. Камера 2 предварительной очистки позволяет осуществлять промывку воздуха от вредных примесей путем его охлаждения и конденсирования вредных примесей.
Камеру 2 предварительной очистки, выполненную согласно примера 1 (фиг.4), целесообразно использовать при малых объемах воздуха.
Камера 2 предварительной очистки, согласно примера 2 ее выполнения (фиг.5, 6), содержит электродвигатель 28, блок 29 подачи моющей жидкости и корпус 30, разделенный перегородкой 31 на две камеры 32, 33 соответственно входящего и выходящего воздушных потоков. Перегородка 31 в нижней части снабжена отверстием 34. Каждая из камер входящего и выходящего воздушных потоков в верхней части имеет отверстие с патрубками 35, 36 соответственно входящего и выходящего воздушных потоков. В нижней части камеры 33 выходящего воздушного потока на уровне отверстия в перегородке 34 расположен конденсатор, выполненный в виде двух барабанов из металлической сетки, расположенных соосно один внутри другого, причем ось вращения одного, например, внутреннего, барабана 37 соединена непосредственно с электродвигателем 28, а ось вращения другого барабана 38, соответственно наружного, соединена с электродвигателем через редуктор (на чертеже не показан). При работе внутренний и наружный барабаны вращаются в противоположных направлениях относительно друг друга. В верхней части камеры 33 выходящего воздушного потока перед патрубком 35 выходящего воздушного потока установлен брызгоулавливатель 39.
Блок 29 для подачи моющей жидкости содержит емкость 40 для моющей жидкости, снабженную средствами регулирования температуры и уровня моющей жидкости (на чертеже не показаны), блок 41 управления, а также трубу 42 для подачи моющей жидкости, снабженную магнитным структуризатором жидкости 43, соединенную ее верхней части через электромеханический клапан 44 с емкостью 40 для моющей жидкости. Блок 41 управления, средства регулирования температуры и уровня моющей жидкости обеспечивают поддержание постоянного уровня моющей жидкости и температуры моющей жидкости близкой к 0°С.
Газоразрядная ячейка 10 (фиг.7-14) газоразрядной камеры 3 может содержать две или более разрядных пар, каждая из которых включает электроды 45 и диэлектрический элемент 46 между ними. Электроды 45 могут быть выполнены в виде проволоки, или ленты, или шины, а диэлектрический элемент 46 - пластинчатым или трубчатой формы. Диэлектрический элемент 46 трубчатой формы может иметь сечение круглой или овальной формы. Внутри диэлектрического элемента 46 трубчатой формы может быть расположен один из электродов разрядной пары, выполненный в виде проволоки, или ленты, или шины, или в виде токопроводящего наполнителя, или в виде токопроводящего слоя на внутренней стенке диэлектрического элемента. Количество газоразрядных ячеек 10 на панели 11 зависит от необходимой производительности установки для очистки воздуха от вредных примесей. Диэлектрический элемент 46 в разрядной паре может быть выполнен из стекла, керамики, органического стекла и других диэлектрических материалов. Установленный между электродами, он выполняет функции балансного сопротивления.
Камера окончательной очистки (фиг.15) состоит из корпуса 47, имеющего входной и выходной патрубки 48, 49, переборок 50 с перепускными окнами 51, панели 52 с активированным углем и каталитической панели 53. Перепускные окна 51 обеспечивают прохождение очищаемого воздушного потока через панели 52 с активированным углем. Каталитическая панель 53 наполнена каталитическим материалом, который способствует распаду озона на двухатомарный кислород.
Корпусы камеры предварительной очистки, газоразрядной камеры и камеры окончательной очистки выполнены из магнитомягкого материала и снабжены постоянными магнитами или электромагнитами.
Работу установки для очистки воздуха от вредных примесей рассмотрим на примере, когда источником загрязнения воздуха является камера 54 сгорания (топка).
Устройство работает следующим образом.
Образовавшаяся в процессе горения в камере 54 сгорания смесь воздуха с продуктами горения (мелкодисперсными частицами, аэрозолями, парами и газообразными соединениями - далее воздушная смесь) по входному патрубку 1 поступает в камеру 2 предварительной очистки.
Далее рассмотрим принцип действия каждого из примеров выполнения камеры 3 предварительной очистки (фиг.4, 5, 6).
При выполнении камеры 3 предварительной очистки согласно первого примера (фиг.4), пар, вырабатываемый средством 20 для нагрева жидкости, поступает во внутрь корпуса 14 камеры 3 предварительной очистки через форсунки 21. Сюда же одновременно поступает загрязненная воздушная смесь. Пар, смешиваясь с загрязнениями, образует грязеводяную эмульсию. Создание грязеводяной эмульсии в камере предварительной очистки позволяет блокировать загрязнения, в том числе и различных химических соединений.
Для лучшего смешения используют фильтр 25 грубой очистки, на котором оседают крупногабаритные загрязнения. Он же магнитоструктурирует полученную эмульсию. Далее эмульсия поступает на конденсатор 24, где конденсируется и в капельном виде стекает в поддон 55 корпуса 14 камеры 3 предварительной очистки, а из поддона 55 - в резервуар 27 для сбора конденсата с целью дальнейшей утилизации. Частично эмульсию, которую в виде брызг воздушный поток выносит за пределы конденсатора 24, улавливает брызгоуловитель 26. Собранная брызгоуловителем 26 эмульсия в капельном виде также стекает в поддон 55 и резервуар 27 для сбора конденсата.
В тех случаях, когда температура воздушной смеси, поступающей в установку, превышает 100°С целесообразно не подогревать воду в средстве 20 для нагрева жидкости до парообразного состояния. В горячем воздушном потоке вода быстро испаряется, образуя пар.
При выполнении камеры 2 предварительной очистки согласно второго примера (фиг.5), происходит конденсирование загрязнений путем охлаждения с одновременной промывкой моющей жидкостью.
Воздушная смесь поступает по входному патрубку 2 в камеру 32 входящего воздушного потока камеры 2 предварительной очистки, проходит через металлические сетки барабанов 37, 38, которые охлаждены до температуры близкой к 0°С. Содержащиеся в воздушной смеси смолы, масла, жиры и другие примеси конденсируются на металлических сетках, которые при вращении барабанов промываются охлажденной моющей жидкостью, при этом конденсат смывается в емкость 40 для моющей жидкости, а металлическая сетка охлаждается. При вращении барабанов 37, 38 в разных направлениях в зазоре между барабанами 37, 38 образуется турбулентный воздушный поток, и при этом воздушная смесь несколько раз проходит через металлические сетки барабанов, увеличивая степень осаждения на металлических сетках загрязнителей, содержащихся в воздушной смеси. Частично воздушную смесь с растворенными в ней загрязнителями, вынесенную в виде брызг за пределы конденсатора воздушным потоком, улавливает брызгоуловитель 39.
2
Прошедшая через камеру 2 предварительной очистки воздушная смесь содержит газообразные загрязнители (СО, CO, СН и т.д.) поступает в газоразрядную камеру 3 и проходит через газоразрядные ячейки 10. В воздушной смеси под действием высокого напряжения между электродами разрядных пар возникает лавинообразный процесс ионизации в виде тлеющего разряда. Поток ионов разрушает молекулярные соединения воздушной смеси на атомарные составляющие, которые получают при этом электрический заряд. Твердые и аморфные составляющие продукта распада осаждаются на средстве 12 для осаждения ионов, а газообразные составляющие воздушной смеси перед выбросом в окружающую среду подвергают окончательной очистке в камере 4 окончательной очистки.
В процессе газового разряда в газоразрядной камере 3 образуется большое количество озона, который является хорошим окислителем. Его можно использовать для улучшения процесса горения в камере 54 сгорания. Для этого часть воздушной смеси по дополнительному патрубку 56 (фиг.1) можно вернуть в камеру 54 сгорания в качестве воздушного потока для сжигания топлива.
Камера 4 окончательной очистки (фиг.15) обеспечивает удаление газообразных загрязнителей воздушного потока до уровня предельно допустимых концентраций. Для этого воздушная смесь проходит через перепускные окна 51 переборок 50 и панели 52 с активированным углем. Активированный уголь поглощает газообразные загрязнения воздушной смеси, например, хлор, используемый при производстве пластмасс и растворителей. Каталитическая панель 53 способствует распаду озона на двухатомарный кислород.
В выходной патрубок 5 поступает воздушный поток с содержанием вредных примесей не превышающим предельно допустимые концентрации и безопасный для окружающей среды.
Таким образом, предложенная установка для очистки воздуха от вредных примесей обеспечивает эффективную очистку воздушных выбросов в окружающую среду от вредных примесей и вредных газообразных соединений, в том числе при их высоких концентрациях. Она простая и удобная в эксплуатации. Одновременно конструктивное выполнение установки обеспечивает снижение ее веса и габаритов. Благодаря этому предложенная установка для очистки воздуха от вредных примесей может найти широкое применение в любой отрасли народного хозяйства, например, в металлургии, химической промышленности, мусоросжигательных установках, котельных всех типов, предприятиях общественного питания и т.д.