Фильтр для очистки воздуха от оксида углерода

Полезная модель относится к средствам очистки воздуха от оксида углерода и может быть использована в системах приточной вентиляции помещений наземных и подводных обитаемых объектов при заборе воздуха в местах его высокого загрязнения оксидом углерода.
Известно устройство для очистки воздуха подводного обитаемого объекта от оксида углерода [US 3706535, НКИ 23-288, 1972], содержащее катализатор окисления оксида углерода (гопкалит), последовательно соединенные трубчатый теплообменник предварительного подогрева, спиральный электрический подогреватель очищаемого воздуха и теплообменник для охлаждения очищенного от оксида углерода воздуха перед подачей его в помещение.
Недостатком такого устройства являются повышенный расход электроэнергии, связанный с необходимостью разогрева всего потока очищаемого воздуха и неудобство в пользовании из-за высокой температуры после его очистки.
Известна также система для очистки воздуха, подаваемого на дыхание [DE 3233156, А62В 7/10, 1983], включающая устройство для очистки воздуха от оксида углерода с использованием катализатора (например, гопкалита). Устройство содержит корпус, в котором размещен слой катализатора и нагревательное приспособление, состоящее из трех нагревательных элементов, изготовленных из полупроводящего керамического материала (например, допированный титанат бария), имеющего максимальное сопротивление в области температур от+102°С до+110°С. Верхние поверхности нагревательных элементов покрыты электродным материалом, который контактирует с медным кольцевым электродом. Система снабжена регулирующим приспособлением, обеспечивающим работу нагревательных элементов в диапазоне 101-110°С. Такая система позволяет получать пригодный для дыхания воздух с требуемой для дыхания степенью очистки от оксида углерода.
Особенностью такого устройства является необходимость подогрева воздуха до 130°С и выше для снижения относительной влажности подаваемого на очистку потока воздуха. Это связано со значительным расходом энергии, затрачиваемой на разогрев воздуха, а также с необходимостью охлаждения очищенного воздуха до комфортной температуры. Проведение этих работ требует соответственно и дополнительных энергозатрат и дополнительных площадей для размещения оборудования из-за сложности устройства.
Таким образом, недостатком такого устройства являются относительно низкая экономичность, вызванная повышенным расходом электроэнергии, связанного с необходимостью разогрева всего потока очищаемого воздуха и неудобство в пользовании из-за высокой его температуры после очистки.
Кроме того, известен фильтрующий модуль для очистки воздуха от оксида углерода по заявке [RU 2004120688/15, A, B01D 53/86, B01D 53/04, 10.01.2006], содержащий адсорбер, который на выходе соединен с патроном, в котором помещен катализатор окисления оксида углерода, на входе которого установлен второй адсорбер, оба адсорбера соединены с переключателем воздушного потока и выполнены с внутренним оребрением, соединенным с термоэлектрическими элементами, подключенными к источнику питания через переключатель направления электрического тока.
Особенностью этого технического решения является то, что, зазор между ребрами адсорбера не превышает трех диаметров гранул адсорбента, который изготовлен в виде гранул с размером не более 2 мм, а адсорбент нанесен на поверхность теплообменника слоем от 0,1 до 1,5 мм.
Недостатком этого устройства является сложность, вызванная применением двух теплообменников и двух патронов с адсорбентом. Необходимое изменение потока воздуха применимо не во всех системах приточной вентиляции, что так же является недостатком данного модуля. Малый объем очищаемого воздуха ограничивает его использование в подземных и подводных обитаемых объектах.
Наиболее близким к предлагаемому является фильтрующее устройство для очистки воздуха от оксида углерода и сопутствующих ему вредных примесей [фильтр морской термокаталитический ФМТ-200Г(М), паспорт устройства №ВД 250.221 ПС, К-3021а], в котором очищаемый воздух вначале нагревается до температуры ПО°С при прохождении через ТЕНы и далее подается на кассеты с катализатором, где в процессе термокаталитической реакции происходит его очищение от оксида углерода и других примесей.
Известное фильтрующее устройство для очистки воздуха от оксида углерода и сопутствующих ему вредных примесей отличается высокими энергозатратами, из-за необходимости производить подогрев всего очищаемого воздуха, во избежание отравления катализатора влагой. Кроме того, устройство обладает относительно низкой оперативностью при эксплуатации, так как перед началом использования необходимо осуществлять полный прогрев устройства, что, в свою очередь, обусловливает и его повышенное энергопотребление и снижение ресурса катализатора.
Задачей полезной модели является создание фильтра для очистки воздуха от оксида углерода, обладающего повышенной оперативностью при использовании с одновременным уменьшением энергопотребления и повышением ресурса катализатора.
Требуемый технический результат заключается в повышении оперативности использования фильтра с одновременным уменьшением энергопотребления и повышением ресурса катализатора.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в фильтр для очистки воздуха от оксида углерода, содержащий, размещенную в корпусе кассету с катализатором, согласно полезной модели, введен патрон с восстанавливаемым адсорбентом для удаления влаги из очищаемого воздуха, установленный в корпусе перед кассетой с катализатором, а также генератор индукционных токов для нагрева катализатора, выполненный в виде индуктора, охватывающего катализатор из электропроводящего материала.
На чертеже представлен фильтр для очистки воздуха от оксида углерода.
На чертеже обозначены:
1 - корпус;
2 - патрон с восстанавливаемым адсорбентом;
3 - кассета с катализатором;
4 - генератор индукционных токов.
Фильтр для очистки воздуха от оксида углерода содержит размещенную в корпусе 1 кассету 3 с катализатором, а также патрон 2 с восстанавливаемым адсорбентом для удаления влаги из очищаемого воздуха и установленный перед кассетой 3 с катализатором, а также генератор 4 индукционных токов, предназначенный для нагрева катализатора и выполненный в виде индуктора, охватывающего находящийся в кассете 3 катализатор из электропроводящего материала.
Используется фильтр для очистки воздуха от оксида углерода следующим образом.
Средства приточной вентиляции направляют очищаемый воздух в корпус 1, где вначале производится очистка воздуха от паров воды при его прохождении через слой восстанавливаемого адсорбента, находящегося в патроне 2, и далее производится очистка воздуха непосредственно от оксида углерода при его прохождении через слой катализатора, находящегося в кассете 3 и нагреваемого генератором 4 индукционных токов.
Преимущества предложенного фильтра для очистки воздуха от оксида углерода заключаются в следующем.
В предложенном устройстве исключается отравление катализатора влагой, в отличие от наиболее близкого технического решения, где отравление катализатора влагой возникает за счет нагрева воздуха ТЭНами, в результате чего водяной пар высокой температуры вызывает отравление катализатора, т.к. происходит выпадение жидкой фракции воды на зерна катализатора. В предлагаемой конструкции задачу очистки воздуха от влаги выполняет адсорбент, который задерживает влагу. Адсорбент после использования может быть регенерирован.
Кроме того, в предложенном устройстве, по сравнению с наиболее близким техническим решением, обеспечивается увеличение времени эффективной очистки воздуха от оксида углерода за счет того, что в предлагаемой конструкции катализатор нагревается быстрее, увеличивая время полезного использования. В известном устройстве требуется большее время для прогрева катализатора до рабочей температуры (до 30-40 минут).
Следует указать также, что в известном устройстве существует риск отравления непрогретого катализатора в первые минуты работы, что сокращает время его работы. В предлагаемо устройстве очистка от влаги производится, практически, с первых секунд его работы независимо от прогрева катализатора.
В предложенном устройстве, по сравнению с известным техническим решением, снижается потребление электрической энергии. Используемый в известном техническом решении нагрев катализатора через нагрев воздуха ТЭНами мало эффективен в силу существенно низкого КПД и высоких потерь при передаче тепловой энергии от ТЭНов к воздуху и от воздуха к катализатору. В предлагаемой модели нагрев осуществляется посредством электромагнитной индукции при непосредственном нагреве кассеты с катализатором. При этом минимизируются потери тепла при прогреве катализатора, сокращается время прогрева и сокращаются затраты энергии на прогрев катализатора.
Это обеспечивает достижение требуемого технического результата, заключающегося в повышении оперативности использования фильтра с одновременным уменьшением энергопотребления и повышением ресурса катализатора.