ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВОГО ПОТОКА
FILTER DEVICE AND METHOD OF CLEANING GAS STREAM

Изобретение относится к фильтрующему устройству для фильтрации насыщенного загрязнениями газового потока с:
а) содержащим фильтрующую среду адсорбционным фильтрующим узлом, который выполнен с возможностью протекания через него потока таким образом, что газовый поток вступает в контакт с фильтрующей средой, причем фильтрующая среда адсорбирует загрязнения при температуре адсорбции в диапазоне температур адсорбции, и при температуре десорбции в диапазоне температур десорбции снова десорбирует их,
б) по меньшей мере одним регенерирующим устройством, посредством которого фильтрующая среда является доводимой до температуры десорбции, так что освобождается от адсорбированных до этого загрязнений,
в) адсорбционное фильтрующее устройство включает в себя, по меньшей мере, первый фильтрующий модуль и второй фильтрующий модуль с соответственно собственным модульным корпусом, в которых соответственно имеется фильтрующая среда и которые соответственно выполнены с возможностью протекания сквозь них газового потока,
г) регенерирующее устройство выполнено таким образом, что первый фильтрующий модуль является регенерируемым независимо от второго фильтрующего модуля.
Подобные фильтрующие устройства используются, например, в автомобильной индустрии для того, чтобы освобождать отработанный воздух от загрязнений, который может включать в себя как твердые вещества, так и газообразные соединения. Адсорбционный фильтрующий узел предназначен для освобождения отработанного воздуха от газообразных загрязнений, прежде всего, от летучих органических соединений.
Подобный адсорбционный фильтрующий узел известен, например, из DE 69932398 Т2. Там адсорбент смешан с катализатором, благодаря чему улавливаемые загрязнения, с одной стороны, снова десорбируются выше определенной температуры и, с другой стороны, в ходе каталитической реакции преобразуются в такие безвредные соединения, как вода и двуокись углерода. В известных на рынке фильтрующих устройствах названного в начале типа, которые работают без катализатора, десорбированные загрязнения выводятся и обрабатываются в удаленном от фильтрующего устройства месте.
Существуют, например, фильтрующие устройства такого типа, в которых фильтрующая среда может переворачиваться посредством регенерирующего устройства так, что один участок фильтрующей среды всегда направляется мимо регенерирующего устройства. Соответствующий участок фильтрующей среды для регенерации пронизывается горячим десорбционным воздухом, посредством которого фильтрующая среда на соответствующем участке доводится до температуры десорбции и отдает впитанные загрязнения. Десорбированные загрязнения захватываются потоком воздуха и посредством этого выводятся.
Однако при такой конструкции существует опасность того, что, с одной стороны, посторонний воздух, который соседствует с подлежащим очистке участком фильтровальной среды, попадает к десорбционному воздуху. Посредством этого результат десорбции и тем самым эффективность регенерации могут ухудшиться.
С другой стороны, а это представляет собой уже серьезную проблему с точки зрения качества полученного чистого воздуха, десорбционный воздух, который содержит десорбированные загрязнения, также может попасть в чистый воздух, который после этого загрязнен. По этой причине известные адсорбционные фильтры не используются, если очищенный воздух через циркуляцию должен быть снова подан к своему исходному предназначению.
В этой связи изобретение, кроме того, относится к способу очистки направляемого через циркуляцию потока газа, прежде всего воздушного потока, в котором газовый поток направляют по меньшей мере через одну фильтрующую ступень.
Например, в автомобильной индустрии отработанный воздух освобождается от загрязнений, которые возникают при обработке поверхности автомобильных кузовов, прежде всего при окрашивании и сушке. Для поддержания расходов на минимально возможном уровне давно стало обычным возвращать очищенный воздух через циркуляцию в качестве чистого воздуха в имеющуюся обрабатывающую камеру.
В то время как для отделения твердых частиц, капель жидкости или дисперсных систем от отработанного воздуха, который должен быть снова использован в циркуляции, известно много решений, прежде всего отделение газообразных, прежде всего уже упомянутых выше, летучих органических соединений, все еще представляет собой относительно большие трудности.
Поэтому задачей изобретения является предложить фильтрующее устройство названного в начале типа, с помощью которого обеспечено, прежде всего, эффективное и надежное отделение газообразных загрязнений из потока газа.
Данная задача в фильтрующем устройстве названного в начале типа решена посредством того, что:
д) каждый фильтрующий модуль представляет собой фильтрующий узел или содержит несколько фильтрующих узлов, причем фильтрующие узлы имеют собственный корпус и являются устанавливаемыми друг на друга и рядом друг с другом.
Прежде всего, посредством того, что каждый фильтрующий модуль имеет собственный корпус, находящаяся в нем фильтрующая среда может быть регенерирована как замкнутая единица, без возникновения опасности того, что десорбированный воздух, который уже насыщен загрязнениями, попадет к чистому воздуху. К тому же весь фильтр может работать непрерывно, так как посредством регенерирующего устройства могут регенерироваться участки фильтрующей среды, в то время как другие участки фильтрующей среды пока еще работают как адсорбционный фильтр.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эксплуатационной технологичности фильтрующего устройства за счет обеспечения возможности независимого извлечения и замены каждого фильтрующего узла, что позволяет сократить время простоя оборудования для обслуживания.
Особо благоприятно, если фильтрующие модули выполнены с возможностью пропускания сквозь них десорбционного воздуха посредством регенерирующего узла.
Преимущественным образом этого можно достичь, если регенерирующий узел включает в себя узел подачи десорбционной текучей среды и узел отвода десорбционной текучей среды, которые выполнены с возможностью позиционирования на двух сторонах фильтрующего модуля так, чтобы сквозь него, по меньшей мере, местами, могла протекать десорбционная текучая среда.
Предпочтительно, узел подачи десорбционной текучей среды включает в себя выполненные с возможностью перемещения выходные салазки для десорбционной текучей среды, а узел отвода десорбционный текучей среды включает в себя выполненные с возможностью перемещения входные салазки для десорбционной текучей среды, которые выполнены с возможностью позиционирования на противолежащих сторонах фильтрующего модуля таким образом, что десорбционная текучая среда течет сквозь фильтрующий модуль от выходных салазок для десорбционной текучей среды к входным салазкам для десорбционной текучей среды.
Хороших результатов регенерации можно добиться, если десорбционная текучая среда является воздухом, который имеет температуру, которой достаточно, чтобы довести фильтрующую среду до температуры десорбции.
Для достижения максимально высокого фильтрующего эффекта преимущественно, если несколько фильтрующих узлов образуют фильтрующую стенку.
Далее благоприятно, если фильтрующая текучая среда имеет несущую подложку, которая покрыта адсорбентом.
При этом фильтрующая среда может быть особо хорошо выполнена из ленточной или пленочной несущей подложки.
Предпочтительной является несущая подложка из металла, прежде всего из алюминия.
Если несущая подложка имеет волнистую структуру, то путем складывания ленточной или пленочной несущей подложки можно создать в фильтрующей среде каналы, которые могут пронизываться подлежащим очистке газовым потоком. В совокупности посредством этого увеличивается эффективная площадь фильтрующей среды.
При этом особо эффективно, если фильтрующая среда представлена в форме по меньшей мере одного фильтрующего блока, который включает в себя некоторое количество соседствующих слоев несущей подложки.
Если по меньшей мере один фильтрующий блок охвачен фильтрующим модулем в такой ориентации, при которой слои расположены вертикально, то процесс десорбции может быть проведен как непрерывный процесс. Это будет подробнее описано далее.
Альтернативно, может быть благоприятным, если по меньшей мере один фильтрующий блок охвачен фильтрующим модулем в такой ориентации, при которой слои расположены горизонтально.
Если же в фильтрующем блоке между слоями несущей подложки расположены сплошные разделительные слои, то при такой ориентации фильтрующего блока также возможен непрерывный процесс десорбции. Это также будет подробнее описано далее.
В способе названная выше задача решена посредством того, что по меньшей мере, в качестве одной фильтрующей ступени применяют адсорбционное фильтрующее устройство с фильтрующей средой, через которую протекает газовый поток.
Это основывается на факте, что вопреки господствующему мнению, при направляемом по циркуляции подлежащим очистке газовом потоке возможно применять адсорбционный фильтр для его очистки.
При этом, прежде всего, благоприятно, если
а) фильтрующая среда при температуре адсорбции в диапазоне температур адсорбции адсорбирует загрязнения, и при температуре десорбции в диапазоне температур десорбции снова десорбирует их,
б) фильтрующую среду регенерируют посредством регенерирующего устройства.
В данном случае процесс очистки, то есть адсорбция загрязнений, происходит непрерывно. Посредством регенерирующего устройства участки фильтрующей среды могут очищаться, в то время как другие участки фильтрующей среды все еще работают как адсорбционный фильтр.
Благоприятно, если на фильтрующую среду для ее регенерации воздействуют с помощью десорбционной текучей среды.
Для поддержания постоянного процесса фильтрации преимущественно, если десорбционная среда выделяется из одного источника, который при этом, по меньшей мере, периодически в непрерывном движении перемещают вдоль фильтрующей среды. Дополнительно, посредством этого достигается, по меньшей мере, периодическая постоянная десорбция загрязнений из фильтрующей среды.
Альтернативно, десорбционная текучая среда может выделяться источником, который перемещается вдоль фильтрующей среды, причем данное движение происходит периодически. При определенных выполнениях фильтрующей среды это может быть преимуществом.
В соответствии с приведенными выше выполнениями фильтрующего устройства является благоприятным, если, по меньшей мере, первый фильтрующий модуль и второй фильтрующий модуль применяются в собственном корпусе каждый, и первый фильтрующий модуль регенерируют независимо от второго фильтрующего модуля.
Также предпочтительно, если фильтрующая среда применяется с несущей подложкой, которая покрыта адсорбентом.
Помимо этого, предпочтительно, применяется ленточная или пленочная несущая подложка (42).
При этом, предпочтительно, применяют несущую подложку из металла, прежде всего из алюминия, и, особо предпочтительно, применяют несущую подложку с волнистой структурой.
В общем случае особо предпочтительно, если применяют фильтрующее устройство по одному из пп.14 формулы изобретения.
Далее примеры выполнения изобретения подробнее разъясняются на основании чертежей. На них показано:
Фиг.1 - схематичный перспективный вид фильтрующего устройства для фильтрации насыщенного загрязнениями газового потока, в котором в последней из нескольких фильтрующих ступеней имеется адсорбционный фильтрующий узел, который взаимодействует с десорбционным регенерирующим устройством,
Фиг.2 ступень адсорбционного фильтра фильтрующего устройства согласно фиг.1 в увеличенном масштабе,
Фиг.3 - схематично, конструкция для изготовления покрытой адсорбентом волнистой алюминиевой пленки, которая может быть сложена в фильтрующую среду,
Фиг.4 - схематично, сечение покрытой слоем адсорбента алюминиевой пленки,
Фиг.5 - схематично, полученный складыванием покрытой слоем адсорбента алюминиевой пленки фильтрующий блок в первой пространственной ориентации, причем показаны лишь два слоя алюминиевой пленки,
Фиг.6 - соответствующий фиг.5 вид фильтрующего блока во второй пространственной ориентации, причем между двумя слоями имеется сквозной разделительный слой,
Фиг.7 - сечение фильтрующей стенки согласно первому примеру выполнения с входными и выходными воздушными салазками десорбционного регенерирующего устройства согласно фиг.1,
Фиг.8 - увеличенный фрагмент согласно фиг.7,
Фиг.9 - сечение вдоль согнутой под углом линии сечения IX-IX согласно фиг.7,
Фиг.10 - соответствующее фиг.9 сечение, причем входные и выходные воздушные салазки, в отличие от фиг.9, показаны в другой позиции,
Фиг.11 - соответствующее фиг.9 сечение фильтрующей стенки согласно второму примеру выполнения с модифицированными входными и выходными воздушными салазками,
Фиг.12 - соответствующее фиг.11 сечение, причем входные и выходные воздушные салазки, в отличие от фиг.11, показаны в другой позиции.
На фигурах ссылочным обозначением 2 обозначено фильтрующее устройство, которое предназначено для того, чтобы освобождать насыщенный загрязнениями газовый поток от загрязнений и тем самым очищать его.
Как упомянуто выше, подобный подлежащий очистке газовый поток может быть образован, например, отработанным воздухом, который возникает при обработке поверхности автомобильных кузовов и там, прежде всего, при их окраске и сушке. Этот отработанный воздух должен отводиться из технологической камеры, например, окрасочного или сушильного туннеля, освобождаться от загрязнений и снова подаваться в технологическую камеру.
Фильтрующее устройство 2 включает в себя корпус 4, который ограничивает фильтрующее пространство 6, через которое протекает подлежащий очистке газовый поток в обозначенном стрелкой 8 направлении потока. Корпус 4 включает в себя первую торцовую стенку 10 и противолежащую ей вторую торцовую стенку, между которыми простирается днище 14, две боковые стенки 16, а также перекрытие. У корпуса 4 на фигурах одна из боковых стенок 16 и перекрытие не показаны, чтобы обеспечить вид на фильтрующее пространство 6.
В первой торцовой стенке 10 имеется впускное отверстие 18, к которому может быть подан подлежащий очистке отработанный воздух через не показанную отдельно проводящую систему.
Подлежащий очистке отработанный воздух протекает сквозь фильтрующее пространство 6 и при этом направляется через несколько расположенных друг за другом в направлении 8 потока фильтрующих ступеней, чтобы в завершении в форме чистого воздуха выйти из фильтрующего устройства 2 через выпускное отверстие 20, которое имеется в днище 14 вблизи второй торцовой стенки 12 корпуса 4.
3
Вторая торцовая стенка 12, в свою очередь, удерживает на себе нагнетатель 22, посредством которого поддерживается объемный расход отработанного воздуха между входным отверстием 18 и выходным отверстием в размере примерно 150000 м в час через фильтрующее пространство 6. Затем выходящий из выпускного отверстия 20 чистый воздух подается в циркуляцию и, при необходимости, после дополнительного кондиционирования, например увлажнения, снова подается по своему исходному предназначению.
В данном примере осуществления изобретения упомянутые фильтрующие ступени в направлении 8 потока включают в себя первый и второй фильтрующий узел 24, 26, нагреватель 28 воздуха, охладитель 30 воздуха, а также третий фильтрующий узел 32. Фильтрующие узлы 24, 26 и 32 могут быть выполнены, например, как ламельные фильтрующие стенки. Подобные фильтрующие стенки и их расположение известны из уровня техники и в данном случае интереса не представляют, если о них в дальнейшем не будет рассказано подробнее.
В любом случае посредством фильтрующих ступеней с 24 по 32 отработанный воздух освобождается от загрязнений за исключением газообразных, прежде всего, летучих органических соединений, которыми насыщен отработанный воздух. Такие летучие органические соединения обозначаются общим сокращением VOC, которое выведено из английского "volatile organic compound".
Чтобы освободить отработанный воздух от этих VOC, в качестве последней фильтрующей ступени имеется адсорбционное фильтрующее устройство 34.
Адсорбционное фильтрующее устройство 34 включает в себя некоторое количество фильтрующих узлов 36, из которых лишь несколько снабжены ссылочным обозначением. Каждый фильтрующий узел 36 имеет собственный корпус 38, который выполнен в форме рамы, в которой расположена фильтрующая среда 40.
Фильтрующая среда 40 в данном примере выполнения является сформованным путем многократного складывания в фильтрующий блок 41 материалом, который представлен в форме алюминиевой пленки 42. Эта алюминиевая пленка 42 служит в качестве несущей подложки для абсорбента 44 (см. фиг.3 и фиг.4) и покрыта им. В качестве подобного адсорбента 44 подходит, например, адсорбент из смолы Dowex Optipore V4 93 фирмы Dow Water & Process Solutions, США.
В предложенном примере выполнения фильтрующая среда 40 выполнена, например, как фильтрующий блок 41 с длиной кромки Д×В×Г 600×300×400 мм.
Для изготовления данной фильтрующей среды 40 алюминиевая пленка 42 толщиной примерно 60 в вертикальной ориентации разматывается с ролика 46 (см. фиг.3), ось которого проходит вертикально, и посредством накатного ролика 48 снабжается наклоненной примерно на 15° к вертикали волнистой структурой W. Это схематично показано на фиг.3. Волнистый профиль, таким образом, сформованной алюминиевой пленки 42 показан на фиг.4 в поперечном сечении. Расстояние d между двумя гребнями волн или же двумя впадинами волн составляет ок. 5 мм, высота волнистой структуры W составляет примерно 3 мм.
Через расстояние 600 мм алюминиевая пленка 42 перпендикулярно направлению своей размотки снабжается перфорацией или тиснение посредством накатного ролика 46 прерывается в небольшой области, в которой алюминиевая пленка 42 в ходе последующего процесса перфорируется. Вдоль данной перфорации алюминиевую пленку 42 можно легче складывать, чем без перфорации. При необходимости от перфорации можно отказаться.
2
2
После процесса тиснения алюминиевая пленка на обеих сторонах снабжается клеем 50 (см. фиг.4) с весом единицы поверхности примерно 90 г/м, на который затем наносится адсорбент 44, например, упомянутый выше адсорбент из смолы Dowex Optipore V493. Адсорбент 44 наносится с весом единицы поверхности от 140 до 170 г/м.
При необходимости, нанесение адсорбента 44 происходит дважды или чаще, чтобы обеспечить, что возможно оставшиеся непокрытыми при первом или предыдущем процессе нанесения покрытия области также покрыты адсорбентом 44.
Как клей 50, так и адсорбент 44 могут быть нанесены на алюминиевую пленку 42 стандартным распылительным оборудованием, которое общеизвестно и поэтому в дополнительных разъяснениях не нуждается.
Избыточный адсорбент 44, который не имеет адгезии к алюминиевой пленке 42, падает вниз и может быть собран и по циркуляции подан в процесс нанесения покрытия.
После того, как клей 50 в зависимости от своих свойств под воздействием тепла и/или излучения высохнет или затвердеет, алюминиевая пленка 42, которая на обеих своих поверхностях удерживает адсорбент 44, по перфорации складывается в описанный выше фильтрующий блок 41.
На фиг.5 и фиг.6 видна соответственно полученная подобным складыванием волнистой алюминиевой пленки 42 фильтрующая среда 40 в форме фильтрующего блока 41, границы которого показаны лишь частично и штриховкой. При этом для наглядности показаны лишь соответственно два слоя 51a, 51b множества слоев 51 из алюминиевой пленки 42. На фиг.5 и фиг.6 показан фильтрующий блок 41 в двух ориентациях, которые он может принимать, если он расположен в адсорбционном фильтрующем устройства 34. Показанная на фиг.5 и фиг.6 для разъяснения система координат связана с фильтрующим блоком 41.
Если фильтрующий блок 41 при эксплуатации фильтрующего устройства 2 расположен в фильтрующей стенке 52, как это показано на фиг.5 и фиг.6, то направление x - это то направление, в котором через фильтрующий блок 41 протекает подлежащий очистке воздух. При этом направление x проходит параллельно направлению 8 потока.
В показанной на фиг.5 ориентации направление z направлено вертикально вверх, и направление у вправо, глядя по направлению 8 потока, причем отдельные слои 51 фильтрующей среды 40, из которых показаны лишь слои 51a, 51b, расположены вертикально.
В отличие от этого, направление z в показанной на фиг.6 ориентации фильтрующего блока 41 направлено вправо, глядя по направлению 8 потока, в то время как направление у направлено вертикально вниз. Отдельные слои 51 фильтрующей среды 40 там расположены горизонтально.
Как видно на фиг.5 и фиг.6, волнистые структуры W каждого слоя 51a, 51b из-за складывания проходят со смещением друг относительно друга и в разных направлениях. Чтобы пояснить это, на фиг.5 самый нижний слой 51a фильтрующей среды 40 и на фиг.6 показанный там самый правый слой 51а соответственно показаны с выступанием за внешний контур фильтрующего блока 41.
Если фильтрующие блоки 41 должны применяться в показанной на фиг.6 ориентации, по разъясненным ниже причинам между соседними слоями 51 из волнистой алюминиевой пленки 42 имеется по одному сквозному разделительному слою T, из которых на фиг.6 показан лишь один единственный. Разделительный слой T для наглядности также показан с выступанием за внешний контур фильтрующего блока 41. Фильтрующий блок 41 с подобными разделительными слоями Т можно получить, например, если при тиснении алюминиевой пленки 42 пропускать тиснение участков, которые имеют удвоенную длину тисненых участков. Затем при складывании два лежащих друг за другом гладких участка алюминиевой пленки 42 образуют разделительный слой T, благодаря чему смещение волнистой структуры W в фильтрующей среде сохраняется.
Посредством складывания и смещения волнистой структуры W без разделительного слоя T между двумя соседними слоями 51 фильтрующей среды 40 образуется сетевидная структура каналов и полостей, она не снабжена собственным ссылочным обозначением. На противолежащий и доступных снаружи наружных поверхностях каждого фильтрующего блока 41 между каждыми двумя соседними слоями 51 фильтрующей среды 40 образован вход 53 (см. фиг.5), который в общей сложности простирается вдоль находящихся друг за другом кромок слоев 51 фильтрующей среды 40.
Если имеются раздельные слои T, то соответственно между разделительным слоем T и соответственно каждой волной алюминиевой пленки 42 образован канал K, лишь некоторые из них на фиг.6 снабжены ссылочным обозначением. Каждому каналу K в этом случае предназначено по два входа 53, которые находятся на противолежащих концах рассматриваемого канала K.
На фиг.5 и фиг.6 кромки показанных слоев 51a, 51b на входе 52 фильтрующей среды 40 так прилегают друг к другу, что впадина волны первого слоя 51a противолежит вершине волны второго слоя 51b. Однако в зависимости от складывания здесь может произойти смещение, из-за чего впадина волны первого слоя 51a противолежит вершине волны второго слоя 51b. Между данными обеими относительными позиция двух соседних слоев 51 также возможны все промежуточные позиции.
При первой ориентации фильтрующего блока 51, как показано на фиг.5, воздух, таким образом, может протекать между двумя соседними слоями 51 фильтрующей среды 40 в положительном или отрицательном направлении x, то есть, в направлении или против направления 8 потока, сквозь фильтрующую среду 40. Кроме того, при первой ориентации воздух может течь протекать вверх или вниз, но не влево или вправо, так как путь потоку влево или вправо блокирован соответственно одним слоем 51 фильтрующей среды 40.
При второй ориентации фильтрующего блока 51, как показано на фиг.6, воздух может протекать между одним слоем 51 и разделительным слоем T также в положительном или отрицательном направлении x, то есть в или против направления 8 потока, сквозь фильтрующую среду 40. Однако воздух не может протекать вверх или вниз, так как путь потоку в этом направлении блокирован соответственно одним слоем 51 фильтрующей среды 40 или же разделительным слоем T. Кроме того, воздух может протекать только сквозь каналы K, протекание воздуха влево или вправо из каналов K невозможно.
На фиг.1 и фиг.2 видно, что фильтрующие блоки 36 вместе образуют фильтрующую стенку 52 и в предложенном примере выполнения без промежутков уложены в матрицу 10×10 друг на друга и рядом друг с другом, благодаря чему сквозь фильтрующую стенку 52 протекает газовый поток, который уже прошел через расположенные перед адсорбционным фильтрующим устройством 34 и его фильтрующей стенкой 52 фильтрующие ступени с 24 по 32. При этом размеры фильтрующего устройства 2 таковы, что адсорбционное фильтрующее устройство 34 с фильтрующей стенкой 52 обтекается подлежащим очистке потоком газа со скоростью набегания потока примерно 3 м/с.
Адсорбент 44 и тем самым фильтрующая среда 40 имеют таким характеристики, что он адсорбирует загрязнения при температуре адсорбции в диапазоне температур адсорбции и снова десорбирует их при температуре десорбции в диапазоне температур десорбции. В предложенном примере выполнения диапазон температур адсорбции составляет от 0°C до 50°C и диапазон температур десорбции составляет от 90°C до 300°C. Если фильтрующая среда 40 с адсорбентом 44 фильтрующего узла 36 доводится до температуры десорбции, то уловленные загрязнения снова выделяются фильтрующим узлом 36, и фильтрующий узел 36 вследствие этого очищается и регенерируется.
Благодаря тому, что фильтрующая стенка 52 адсорбционного фильтрующего узла 34 образована из отдельных фильтрующих узлов 36 с соответственно собственным корпусом 38, могут очищаться один или несколько определенных фильтрующих узлов 36 без необходимости останавливать для этого эксплуатацию всего адсорбционного фильтрующего устройства 34. Таким образом, каждый фильтрующий узел 36 адсорбционного фильтрующего устройства 34 является регенеративным адсорбционным фильтрующим узлом.
Для их очистки и регенерации фильтрующее устройство 2 включает в себя регенерирующее устройство 54, посредством которого один или несколько фильтрующих узлов 36 могут быть регенерированы независимо от других фильтрующих узлов 36, для чего подлежащая очистке фильтрующая среда 40 приводится в состояние, в котором десорбируются улавливаемые загрязнения.
Для этой цели сквозь подлежащий очистке фильтрующий узел 36 протекает промывочная жидкая среда в форме кондиционированного десорбционного воздуха. Для этого регенерирующее устройство 54 включает в себя узел 56 подачи десорбционного воздуха, который расположен на обращенной к нагнетателю 22 фильтрующего устройства 2 стороне фильтрующей стенки 52, а также узел 58 отвода десорбционного воздуха, который расположен на противолежащей нагнетателю 22 стороне фильтрующей стенки 52.
Узел 56 подачи десорбционного воздуха включает в себя подающую линию 58 для десорбционного воздуха, которая проходит горизонтально и перпендикулярно направлению 8 потока параллельно фильтрующей стенке 52 и имеет штуцер 58a, который находится за пределами корпуса 4 фильтрующего устройства 2. Подающая линия 58 находится по соседству с верхней кромкой 60 фильтрующей стенки 52 адсорбционного фильтрующего устройства 34, которое удерживает там горизонтальную верхнюю направляющую 62, которая простирается параллельно подающей линии 58.
Параллельно верхней направляющей 62 в днище 14 корпуса 4 фильтрующего устройства 2 имеется горизонтальная нижняя направляющая 64, которая расположена на обращенной к нагнетателю 22 стороне фильтрующей стенки 52.
В направляющих 62 и 64 с возможностью перемещения опираются выходные воздушные салазки 66, которые задают проходящий вертикально выходной воздушный канал и могут быть перемещены в горизонтальном направлении вдоль фильтрующей стенки 52. Это показано на фиг.2 с помощью сдвоенной стрелки 68. Для этого выходной воздушный канал 66 соединен с не показанным отдельно приводным двигателем.
Верхний конец 70 выходных воздушных салазок 66 коммуницирует с подающей линией 58, благодаря чему десорбционный воздух через выходные воздушные салазки 66 может быть направлен к подлежащий очистке фильтрующей среде 40. Для этого выходные воздушные салазки 66 перемещаются перед фильтрующей стенкой 52 в горизонтальном направлении.
Выходные воздушные салазки 66 на своей обращенной к фильтрующей стенке 52 стороне открыты, благодаря чему на фильтрующую стенку 52 по всей ее высоте можно воздействовать десорбционным воздухом. Тем самым выходные воздушные салазки 66 служат в качестве источника десорбционного воздуха.
В предложенном варианте выполнения выходные воздушные салазки 66 имеют примерно такую же ширину, что и фильтрующий узел 36, из-за чего они могут перекрывать колонку из фильтрующих узлов 36 в матрице фильтрующей стенки 52.
Прежде чем подающая линия 58 регенерирующего устройства 54 будет запитана десорбционным воздухом, он кондиционируется и при этом, прежде всего, высушивается и нагревается до рабочей температуры. Когда подобным образом кондиционированный десорбционный воздух протекает сквозь подлежащую очистке фильтрующую среду 40, то она вместе с адсорбентом 44 нагревается до температуры десорбции. Уловленные загрязнения снова выделяются адсорбентом 44 и захватываются десорбционным воздухом.
Для выведения насыщенного загрязнениями десорбционного воздуха из фильтрующего устройства 2 регенерирующее устройство 54 включает в себя узел 72 отвода десорбционного воздуха, который по конструкции выполнен аналогично подающему узлу 54, но расположен на противолежащей нагнетателю 22 стороне фильтрующей стенки 52.
Для этого параллельно верхней направляющей 62 в днище 14 корпуса 4 фильтрующего устройства 2 имеется вторая горизонтальная нижняя направляющая 74, которая находится на противолежащей нагнетателю 22 стороне фильтрующей стенки 52.
В верхней направляющей 62 на фильтрующей стенке 52 и второй нижней направляющей 74 с возможностью перемещения опираются выходные воздушные салазки 75, которые задают вертикальный выходной воздушный канал и могут быть перемещены в горизонтальном направлении вдоль фильтрующей стенки 52, как это обозначено на фиг.2 сдвоенной стрелкой. Выходные воздушные салазки 76 коммуницируют с выводной линией 80, которая проходит параллельно подающей линии 58 на той же высоте и ведет сквозь боковую стенку 16 фильтрующего устройства 2 из его корпуса 4 наружу к штуцеру 80a.
Выходные воздушные салазки 76 по своим размерам выполнены комплиментарно входным воздушным салазкам 66.
На фиг.7 показано вертикальное сечение фильтрующей стенки 52 с выходными воздушными салазками 66 и входными воздушными салазками 76 регенерирующего устройства 54. Там применяются фильтрующие блоки 41 без разделительного слоя T, причем фильтрующие узлы ориентированы так, что фильтрующие блоки 41 принимают первую ориентацию согласно фиг.5.
Как видно, обращенная к фильтрующей стенке 52 соответствующая открытая сторона обоих салазок 66 и 76 уплотнена посредством нижних и верхних горизонтальных уплотнительных кромок 82 относительно фильтрующей стенки 52. Нижние уплотнительные кромки 82 входных воздушных салазок 66 и выходных воздушных салазок 76 на фиг.8 еще раз показаны в увеличенном масштабе в нижней области фильтрующей стенки 52. На основании фигуры 8 видно, что нижняя уплотнительная кромка 82 уплотняет относительно нижней кромки корпуса 38 фильтрующих узлов 36 в самом нижнем ряду фильтрующих узлов 36 в фильтрующей стенке 52. Соответствующим образом верхние уплотняющие кромки 82 салазок 66 и 76 уплотняют относительно верхней кромки корпуса 38 фильтрующих узлов 36 в самом верхнем ряду фильтрующих узлов 36 в фильтрующей стенке 52.
Подобное уплотнение также требуется и в вертикальном направлении, однако в зависимости от ориентирования фильтрующих узлов 36 или же фильтрующих блоков 41 в фильтрующей стенке оно получается другим. Это будет еще раз описано далее.
Через входные воздушные салазки 76 десорбционный воздух, который до этого пройдет через фильтрующую стенку 52 и при этом уловит десорбированные ее фильтрующей средой 40 загрязнения, может быть выведен из фильтрующего устройства 2, для чего входные воздушные салазки 76 приводятся в соответствующую позицию за подлежащим очистке участком фильтровальной стенки 52, перед которым уже расположены выходные воздушные салазки 70 узла 56 подачи десорбционного воздуха. Для этого выходные воздушные салазки 76 перемещаются в требуемую для этого горизонтальную позицию, для чего выходные воздушные салазки также связаны с не показанным отдельно приводным двигателем.
Как описано выше, фильтрующие блоки 41 в разъясненном выше фильтрующем устройства 2 могут применяться только в зависимости от ориентации фильтрующих узлов 36 в показанной на фиг.5 первой ориентации или в показанной на фиг.6 второй ориентации.
В первом примере выполнения фильтрующего устройства 2 фильтрующие узлы 36 размещены в фильтрующей стенке 52 так, что фильтрующие блоки 41 принимают показанную на фиг.5 первую ориентацию и разделительный слой Т между отдельными слоями 51 фильтрующей среды отсутствует. Входы 53 между двумя соседними слоями 51 фильтрующей среды фильтрующего узла 36 в этом случае проходят вертикально.
На фиг.9 и фиг.10 показаны соответствующие горизонтальные сечения фильтрующей стенки 52 и входных воздушных салазок 66, а также выходных воздушных салазок 76 регенерирующего устройства 54, причем фильтрующие блоки 41 выполнены без разделительного слоя T и принимают показанную на фиг.5 первую ориентацию.
Как упомянуто вначале, особо важно, чтобы насыщенный загрязнениями десорбционный воздух не попал к чистому воздуху, который уже прошел фильтрующую стенку 52 и тем самым адсорбционное фильтрующее устройство 34 фильтрующего устройства 2.
Чтобы предотвратить это, входные воздушные салазки 66 и выходные воздушные салазки 76 включают в себя боковые вертикальные уплотнительные кромки 84. Они проходят между верхними и нижними уплотнительные кромками 82 и выполнены с такой шириной, что они могут перекрывать по меньшей мере один из проходящих вертикально входов 53 фильтрующих блоков 41. Это видно на фиг.10. Тем самым уплотнительные кромки 84 относительно узкие, что имеет преимущество в том, что они перекрывают лишь относительно небольшую площадь фильтрующей стенки, которая из-за этого недоступна в качестве фильтра подлежащего очистке газового потока.
Таким способом по всей высоте фильтрующей стенки 52 обеспечено, что никакой насыщенный загрязнениями десорбционный воздух из фильтрующей стенки 52 не сможет течь мимо входных воздушных салазок 76 регенерирующего устройства 54 и попасть к чистому воздуху. Это действует и для того, если вертикальные входы 53 двух расположенных друг над другом фильтрующих блоков 51 должны быть расположены со смещением в боковом направлении, как это может произойти по причине допуском при изготовлении фильтрующих узлов 36 или их расположения в фильтрующей стенке 52. Процесс десорбции может происходить непрерывно, для чего в выходные воздушные салазки 66 подается десорбционный воздух, и они вместе с позиционированными на другой стороне фильтрующей стенки 52 входными воздушными салазками 76 равномерно перемещаются вдоль фильтрующей стенки 52.
На фиг.9 показана фаза этого движения, в которой салазки 66 и 76 соответственно перекрывают вертикальную колонку из фильтрующих узлов 36. На фиг.10 показана фаза данного движения, в которой салазки 66 и 76 перекрывают частичную область фильтрующих узлов 36 первой вертикальной колонки из фильтрующих узлов 36 и частичную область фильтрующих узлов 36 соседней вертикальной колонки из фильтрующих узлов 36.
Во втором примере выполнения фильтрующего устройства 2 фильтрующие узлы 36 расположены в фильтрующей стенке 52 так, что фильтрующие блоки 41 принимают показанную на фиг.6 вторую ориентацию. В этом случае фильтрующие блоки 41 включают в себя разделительные слои T, и соответствующие входы 53 каналов K между слоем 51 фильтрующей среды 40 и разделительным слоем T расположены рядом в горизонтальном направлении.
На фиг.11 и фиг.12 показаны соответственно горизонтальные сечения фильтрующей стенки 52 и входных воздушных салазок 66, а также выходных воздушных салазок 76 регенерирующего устройства 54.
Также и в этом случае входные воздушные салазки 66 и выходные воздушные салазки 76 включают в себя боковые вертикальные уплотнительные кромки. Они снабжены ссылочным обозначением 86 и также проходят между верхними и нижними уплотнительными кромками 82 соответствующих салазок 66 или 76.
Чтобы при второй ориентации фильтрующих блоков 51 предотвратить попадание насыщенного загрязнениями десорбционного воздуха в чистый воздух, который уже прошел фильтрующую стенку 52 и тем самым адсорбционное фильтрующее устройство 34 фильтрующего устройства 2, уплотнительные кромки 86 должны быть выполнены шире, чем уплотнительные кромки 84 в первой ориентации фильтрующих блоков 51.
Уплотнительные кромки 86 выполнены такой ширины, что расположенные на противолежащих сторонах фильтрующего блока 40 соответствующие входы канала K перекрыты, как это видно на основании фигуры 12. Там показана фаза регенерации, в которой салазки 66 и 76 перекрывают частичную область фильтрующих узлов 36 первой вертикальной колонки из фильтрующих узлов 36 и частичную область фильтрующих узлов 36 соседней вертикальной колонки из фильтрующих узлов 36.
Если бы при ориентации фильтрующих блоков 41 согласно фиг.6 разделительных слоев T не было, то независимо от ширины уплотнительных кромок 86 через описанную выше структуру каналов или пустот между двумя слоями 51 фильтрующей среды 40 десорбционный воздух мог бы проходить мимо сбоку от входных воздушных салазок 76 регенерирующего устройства 54 в чистый воздух.
За счет того, что имеется разделительный слой T, вместо сетевидной структуры каналов и пустот имеются лишь отдельные каналы K, противолежащие входы 53 которых по причине широких уплотнительных кромок 86 могут быть надежно закрыты. Так можно надежно предотвратить загрязнение чистого воздуха десорбционным воздухом, так как десорбционный воздух от выходных воздушных салазок 66 через пронизываемую потоком фильтрующую среду 40 попадает к входным воздушным салазкам 76 и оттуда через выводную линию 80 может быть надежно отведен.
За счет комбинации разделительных слоев T с более широкими уплотнительными кромками 86 и при ориентации фильтрующей среды 40 согласно фиг.6 по всей высоте фильтрующей стенки 52 обеспечено, что никакой насыщенный загрязнениями десорбционный воздух из фильтрующей стенки 52 не сможет течь мимо входных воздушных салазок 76 регенерирующего устройства 54 и попасть к чистому воздуху.
Также и во втором примере выполнения процесс десорбции может происходить соответствующим образом непрерывно, для чего в выходные воздушные салазки 66 подается десорбционный воздух, и они вместе с позиционированными на другой стороне фильтрующей стенки 52 входными воздушными салазками 76 равномерно перемещаются вдоль фильтрующей стенки 52.
В модификации фильтрующие блоки 51 также могут быть расположены в ориентации согласно фиг.6 в фильтрующей стенке и включать в себя разделительные слои T, и могут применяться выходные и входные воздушные салазки 66 или же 76 регенерирующего устройства 54 с узкими вертикальными уплотнительными кромками 84. Однако в этом случае процесс десорбции может направляться только потактово для соответствующей вертикальной колонки из фильтрующих узлов 36. Когда десорбционный воздух выходит из выходных воздушных салазок 66 и течет сквозь фильтрующую среду 40 к входным воздушным салазкам 76, соответствующие уплотнительные кромки должны прилегать к соответствующим боковым кромкам корпуса 38, как это видно на фиг.9.
В описанных выше примерах выполнения соответственно те фильтрующие узлы 36, которые расположены в общей вертикальной колонке фильтрующей стенки 52, образуют фильтрующий модуль 88. Таким образом, в описанных выше примерах выполнения фильтрующая стенка включает в себя десять подобных фильтрующих модулей 88, из которых лишь один снабжен ссылочным обозначением на фиг.1 и фиг.2.
Тем самым с помощью регенерирующего устройства 54 первый фильтрующий модуль 88 может регенерироваться независимо от второго фильтрующего модуля 88, например, независимо от соседнего в горизонтальном направлении фильтрующего модуля 88.
Прежде всего, фильтрующая стенка 52 и фильтрующие модули 88 могут применяться в непрерывном процессе десорбции. По этим непрерывным процессом десорбции следует понимать процесс, когда входные воздушные салазки 66 и выходные воздушные салазки 76 регенеративного устройства перемещаются в непрерывном движении вдоль фильтрующей стенки 52. Когда входные воздушные салазки 66 и выходные воздушные салазки 76 дойдут до боковой кромки фильтрующей стенки 52, они снова перемещаются к другой боковой кромке, и непрерывная десорбция может быть повторена. При необходимости, входные воздушные салазки 66 и выходные воздушные салазки 76 также могут постоянно перемещаться в том и другом направлении, причем десорбционный воздух всегда выделяется выходными воздушными салазками 66.
По выбору, десорбция отдельных фильтрующих модулей 88 также может происходить потактово. Для этого входные воздушные салазки 66 и выходные воздушные салазки 76 перемещаются соответственно от одной колонки фильтрующих узлов 36 к следующей. Тогда десорбционный воздух направляется сквозь фильтрующую среду 40 только тогда, когда уплотнительные кромки 84 или же 86 уплотняют относительно корпуса 38 фильтрующих узлов 36 и тем самым относительно соответствующих перекрытых фильтрующих модулей 88.
За счет того, что каждый фильтрующий узел 36 имеет собственный корпус 38, каждый фильтрующий модуль 88 также имеет свой собственный корпус 38. Таким образом, десорбция уловленных фильтрующей средой 40 загрязнений может производиться эффективнее, чем, если бы это было возможным, например, с фильтрующей стенкой, которая имеет такой же размер, как и фильтрующая стенка 52, но в большей или меньшей мере выполнена монолитно из фильтрующей среды.
В модификации адсорбционного фильтрующего устройства 34 вместо выходных воздушных салазок 66 предусмотрен направляющий профиль 90, который на фиг.1 и фиг.2 показан ссылочным обозначением в скобках.
В направляющем профиле 90 в качестве источника десорбционного воздуха есть выполненные с возможностью вертикального перемещения выходные воздушные салазки 92 с не показанным отдельно выходным отверстием, которое рассчитано так, чтобы оно могло полностью перекрывать фильтрующую среду 40 одного фильтрующего узла 36, причем выходные воздушные салазки 92 газонепроницаемо замыкаются с корпусом 38 соответствующего фильтрующего узла 36. Выходные воздушные салазки 92 показаны только на фиг.2 и лишь штриховкой.
Выходное отверстие выходных воздушных салазок 92 обращено к фильтрующей стенке 52 и посредством не показанных отдельно линий коммуницирует с подающей линией 58, благодаря чему десорбционный воздух через выходные воздушные салазки 92 может быть направлен к подлежащему очистке фильтрующему узлу 36. Для этого выходные воздушные салазки 92 приводятся в соответствующую позицию перед подлежащим очистке фильтрующим модулем 88, для чего направляющий профиль 90 перемещается в требуемую для этого горизонтальную позицию, и выходные воздушные салазки 92 перемещаются в требуемую для этого вертикальную позицию. Для этой цели направляющий профиль 90 и выходные воздушные салазки 92 связаны с не показанными здесь отдельно приводными двигателями.
Соответствующим образом вместо входных воздушных салазок 76 предусмотрен второй направляющий профиль 94, который на фиг.1 и фиг.2 также снабжен ссылочным обозначением в скобках.
В направляющем профиле 94 есть выполненные с возможностью вертикального перемещения входные воздушные салазки, которые, как и выходные воздушные салазки 92 узла 56 подачи десорбционного воздуха, рассчитаны так, чтобы они могли полностью перекрывать фильтрующую среду 40 одного фильтрующего узла 36, причем выходные воздушные салазки газонепроницаемо замыкаются с корпусом 38 соответствующего фильтрующего узла 36.
Эти входные воздушные салазки имеют обращенное к фильтрующей стенке 52 входное отверстие, которое посредством не показанных отдельно линий коммуницирует с отводящей линией 80.
Через входные воздушные салазки десорбционный воздух, который до этого пройдет через фильтрующий модуль 36 и при этом уловит десорбированные его фильтрующей средой 40 загрязнения, может быть выведен из фильтрующего устройства, для чего входные воздушные салазки приводятся в соответствующую позицию за подлежащим очистке фильтрующим узлом 36, перед которым уже расположены выходные воздушные салазки 92 узла 56 подачи десорбционного воздуха. Для этого направляющий профиль 94 перемещается в требуемую для этого горизонтальную позицию, и входные воздушные салазки перемещаются в требуемую для этого вертикальную позицию, для чего направляющий профиль 94 и входные воздушные салазки также соединены с не показанными здесь отдельно приводными двигателями.
В данной модификации каждый фильтрующий узел 36 со своим корпусом 38 образует отдельный фильтрующий модуль, причем первый фильтрующий модуль может быть регенерирован независимо от второго фильтрующего модуля.
При этом процесс десорбционной регенерации фильтрующей стенки 52 посредством регенерирующего устройства 54 также производится потактово и отдельно для каждого фильтрующего модуля 88.
Для этого выходные воздушные салазки 92 узла 56 подачи десорбционного воздуха и входные воздушные салазки (без ссылочного обозначения) узла 72 отвода десорбционного воздуха потактово перемещаются от одного образованного фильтрующим узлом 36 фильтрующего модуля к следующему, и там выполняется процесс регенерации. При этом матрица из фильтрующих узлов 36, или же фильтрующих модулей 88, может обходиться в произвольной последовательности, например, начиная от углового фильтрующего модуля 88, вдоль траектории в форме меандра.