УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА

Полезная модель относится к технике мокрой очистки воздуха от загрязнений, в частности очистки воздуха от фтора.
Оно может быть использовано, при сварке, использующей фтористые соединения в виде флюса, гальванике, использующей, составы, содержащие фтор в виде хлористого водорода и т.д.
Известно устройство для очистки газов [1] (а.с. №1101279, от 04.03.83 г.), включающее корпус с отверстиями входа и выхода газа и расположенные внутри него фильтрующими материалами и оросители, корпус снабжен перегородкой, перфорированной в нижней части и разделяющий его на две секции, каждая из которых снабжена пеналом, причем фильтрующий материал размещен в пенале одной секции, а пенал другой секции снабжен каплеотделителем, при этом перфорированная часть перегородки и отверстия выхода газа оснащены фильтрующим материалом.
Устройство при очистке воздуха от фтора и его соединений малопроизводительно, т.к. не обеспечивает изоляции от вредных воздействий загрязнений на материалы устройства. Фтор соединяется с материалом, из которого изготовлен корпус и разрушает конструкцию. Использование в качестве сорбента песка приведет к химическому взаимодействию контактирующих компонентов и образованию летучих соединений.
Устройство рассчитано на малый объем смачивающей жидкости и малую скорость воздушного потока через пеналы.
К тому же оно имеет в большой степени очистку от пылевидных образований, чем газа.
Известно устройство [2] (а.с. №184251, МПК В01Д 47/06, от 26.04.65 г.), состоящее из двух последовательно установленных распылителей с каплеуловителями, на выходе из каплеуловителя установлен последовательно воздухоотделитель, сборник с известью, осветлитель, шламоуплотнитель, градирня, выход которой соединен с выходом распылителей.
Устройство сложно и многокомпонентно. Оно в основном направлено на улавливание тяжелых металлов и недостаточно эффективно и дорого при очистке газов, воздуха от фтора.
Известно устройство [3] (пат. №677634, МПК В01Д 47/06, от 29.06.77 г. (приоритет - Швейцария), включающее корпус, внутри которого размещен сепарационный элемент в виде обтекаемых тел, установленных на расстояние друг от друга и образующих сходящиеся входные и расходящиеся выходные каналы.
Поперечное сечение каналов в зоне слияния составляет 15% от поверхности сепарационного элемента.
Угол между осями входных и выходных каналов составляет 90-160°.
Сепарационных элемент выполнен из секций соединенных шарнирно.
Устройство ограничено очисткой газа от пыли и способностью уменьшить брызгоунос за счет наличия каплеотбойника на выходе газа в атмосферу. Оно недостаточно очищает воздух от фтора, т.к. сепаратор представляет собой набор секций, перекрывающих сечение корпуса над или под форсунками, создавая большое гидравлическое сопротивление, которое влечет за собой уменьшение скорости и качества очистки от фтора, увеличение разрушающего действия на элементы устройства и сокращение срока службы его.
В качестве прототипа заявляемой полезной модели выбрано устройство [4] (пат. №2031945, МПК F16F 3/16, от 27.06.07 г.), состоящее из прямоугольного корпуса закрытого сверху, с контактной емкостью, соединенную через штуцер с питательным трубопроводом и насосом, с циркуляционным контуром, дренажным трубопроводом. Корпус разделен вертикальной перегородкой с окном в нижней части на камеры очистки и орошения. Наружная стена камеры орошения в своей верхней части под крышей снабжена заборной решеткой, а внутри размещены приточный вентилятор и оросительное устройство, состоящее из вертикальных распределительных стояков с форсунками. В камере очистки, в которой по ходу движения воздуха помещены съемные контейнеры с вертикальными перфорированными кассетами, покрытые слоем гашеной извести, с вертикальными воздушными каналами между собой. Имеются сепарационные пластины, ионизатор, вытяжной вентилятор и распределительная решетка.
2
2
2
Устройство очищает воздух от газов СO, SO и NO и пыли.
Для очистки воздуха от фтора и его соединений оно недостаточно надежно, т.к. может справиться только с малыми концентрациями фтора. При постоянном, длительном контакте загрязнений со слоем покрытия (известью) кассеты необходимо часто менять на новые, что создает неудобства в эксплуатации устройства. За счет того, что известь в кассете размещена в виде покрытия на перфорированной основе и вдоль направления движения потока газа по камере очистки, очистка фтора и его соединений не эффективна. Фтор, соединяясь с водой переходит в жидкое состояние в виде фтористой кислоты, которая частично контактирует с поверхностью кассет, а остальная часть выходит в атмосферу.
Технической задачей полезной модели - устройства для мокрой очистки газа - является повышение эффективности очистки воздуха от фтора и его соединений при скоростной пропускной способности газа через устройство.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что устройство для мокрой очистки газа, как и известное, включающее входной воздуховодов и выходной канал, сепаратор, контактную емкость, форсунки, корпус камеры орошения, каплеотбойник, систему рециркуляции воды из контактной емкости в форсунки, согласно изобретению входной воздуховод соединен с корпусом камеры орошения под углом 45° и имеет съемный сепаратор в виде секции из полимерных каркасов, не взаимодействующих с фтором, размещенных вдоль в шахматном порядке относительно друг друга, в
полимерные каркасы вставлены пластины из щелочного неорганического стекла, имеются две камеры орошения над контактной емкостью, которые оснащены узлом для создания в горизонтальной плоскости водяной завесы в них, гидрозатвором из щелочного неорганического стекла, в контактной емкости в зазоре между зеркалом воды в ней и потолочной частью закреплена съемная секция из элементов, содержащих полую пористую кассету в полимерном каркасе, не взаимодействующими с фтором, кассета заполнена комовой известью, элементы в секции установлены вдоль в шахматном порядке, с зазором относительно друг друга.
Сопоставление с прототипом заявляемой полезной модели показал, что она существенно отличается наличием новых элементов, их взаимосвязью и функциональными возможностями. За счет присоединения воздуховода к оросительной камере под углом 45° позволяет усилить контакт поверхностей сепаратора (щелочного стекла) с улавливаемым загрязнением (фтором) и погасив скорость его движения вступить в реакцию. В результате загрязнение воздуха (фтор) связывается с материалом сепаратора, образуя осадок. Осадок, благодаря оптимальному углу наклона воздуховода, сбрасывается в контактную емкость с водой в виде геля, переводя и ее гелеобразное состояние:
2
6
3
За счет того, что в воздуховоде элементы секции размещены вдоль в каркасах в шахматном порядке относительно друг друга, образуется лабиринт, по которому движутся смесь воздуха с газом и продукты реакции с поверхности щелочного стекла. За счет наличия водяных завес в оросительных камерах ход движения загрязненного воздуха усложнен: часть загрязнений попадает в воду контактной емкости, часть - вдоль гидродинамического затвора из щелочного стекла вверх, а затем вниз через водяные завесы, часть - с «водяными» завесами в виде водовоздушной смеси сбрасывается вниз в контактную емкость, а часть - вдоль зазора проходит по второй оросительной камере, смешивается с составом «водяной» завесы, содержащей слабый раствор геля из NaSiF и CaSiF и сбрасывается в контактную емкость в гелеобразный водный раствор.
Часть загрязнений, проходящих по зазору между зеркалом жидкости и потолочной частью контактной емкости, задерживаются комовой известью в элементах секции, размещенных вдоль зазора в шахматном порядке относительно друг друга. Загрязнения сорбируются известью, которая используется негашеной в виде крупных фракций. Такая известь обладает высокой сорбционной активностью, длительное время остается в негашеном состоянии, т.к. находится в каркасе, в полой пористой кассете, а не в воде, а во влажном воздушном пространстве. . Гидрозатворы служат не только направляющими движения воздуха и загрязнений в оросительных камерах, но и материалом, который переводит фтор и его соединения в нетоксичное состояние за счет химического взаимодействия состава материала (щелочного стекла) с загрязнением.
Таким образом воздух освобождается от фтористых загрязнений.
На фиг.1 показано схематично устройство, вид в разрезе.
На фиг.2 показан вариант 1 размещения элементов из щелочного стекла в секции, размещенной в воздуховоде.
На фиг.3 показана секция с элементами содержащими комовую известь, в разрезе.
Полезная модель устройства для мокрой очистки газа, состоит из оросительной камеры 1 и оросительной камеры 2, под которыми размещены контактная емкость 3. Контактная емкость частично заполнена водой 4. Между зеркалом воды и потолочной частью контактной емкости имеется зазор 5, в котором размещена секция 6 из элементов - вставленная в каркас 7 полая пористая кассета 8, в которой имеется комовая известь 9. К оросительной камере 1 закрытого типа подсоединен под углом 45° воздуховод 10, в котором имеется съемный сепаратор 11 в виде секции из полимерных каркасов 12, в которые вставлены пластины из щелочного стекла 13, установленные вдоль воздуховода в шахматном порядке по отношению друг к другу. В оросительной камере 1 установлены гидрозатвор 14 и рядами на коллекторе - форсунки 15, 16, в которые из контактной емкости 3 попадает вода по трубопроводу 17. В верхней части оросительной камеры размещен каплеотбойник 18, сепаратор 19, а на выходе над сепаратором имеется отводной канал 20 с вентилятором 21.
Неорганическое щелочное - это стекла оконные, стекло, используемое для сортовой посуды и т.д. Корпус форсунки, каркасы под элементы сепаратора с неорганическим стеклом и под полые пористые кассеты изготовлены из полипропилена ППС типа 2. В качестве извести комовой - обожженные кальциевый известняк (гост 9179-70) после дробления на куски размером до 25 мм. Соответственно поры открытопористой полой кассеты берут меньше среднего размера кусков комовой извести.
Заявляемая полезная модель имеет новизну и промышленное применение, является техническим решением.
Устройство проверено в лабораторных условиях и показано, что оно выполняет задачу по повышению степени очистки воздуха от фтора. Предполагается внедрение в ЗАО «Вентмонтаж» и на предприятиях, связанных со сварочными работами, использующие фторидные флюсы.
Полезная модель работает следующим образом.
Устройство компонуют вблизи источника загрязнения воздуха. Воздуховод 10 подсоединяют к оросительной камере 1 под углом 45°, т.к. под меньшим углом - поток загрязняемого воздуха при выходе из воздуховода направлен в контактную емкость с водой, а необходимо, чтобы он был разбит на части, направленные на гидрозатвор из щелочного стекла, к форсункам и к контактной емкости. Под большим углом - увеличивается гидравлическое сопротивление системы, приводящее к перерасходу электроэнергии с использованием более мощного вентилятора 21 возможна задержка продуктов реакции на поверхности щелочного стекла 13, снижение эффективности работы сепаратора 11. Очищаемый от фтора воздух попадает в воздуховод 10 и проходит в нем по лабиринту, образованному в сепараторе 11, размещенными в шахматном порядке в полимерных каркасах 12 пластинами из щелочного стекла 13. Загрязненная составляющая очищаемого воздуха взаимодействует со
2
6
2
6
3
2
2
стеклом и происходит травление его с образованием гелеобразного соединения NaSiF. Одновременно другая часть загрязненного фтором воздуха проходит в зазоре между стеклянными пластинами, замедляя движение, выходит к гидрозатвору из щелочного стекла и также вступает в реакцию с образованием нерастворимых соединений и водного раствора геля: NaSiF и CaSiF. Таким образом не допускается вариант получения газообразных соединений фтора. Далее очищаемый воздух попадает в оросительный канал 1 закрытого сверху типа, проходит вначале по одну сторону гидрозатвора и вверх, а остатки загрязнения спускается вниз, сбрасываются потоком вначале воды из форсунок 16, а в последующем - водным раствором геля, который увеличивает адгезионные связи контактируемых компонентов и нейтрализует токсичность фтора. Воздух с остатками загрязнений проходит вдоль зазора 5 в сенкции, состоящей из элементов в виде пористых полых кассет 8, вставленных в каркас 7, заполненных комовой известью 9. Элементы секции служат сорбентом и для сопутствующих газов (СО, SO).
Фтор и его соединения с водородом (HF) образуют с комовой известью нерастворимые соединения.
Периодически сепаратор с неорганическим щелочным стеклом и секцию с элементами, содержащими комовую известь заменяют. Очищаемый воздух, прошедший по лабиринту из элементов 7, 8, 9 (в зазоре между ними), поступает в оросительную камеру 2, где подвергается до очистке под действием завесы из форсунок 16, состав которой - вода, подаваемая по трубопроводу 17 (если в контактной емкости имеется фильтр, не пропускающий гель, но пропускающий воду), или раствор геля - (если такой фильтрации нет). В контактной емкости жидкость периодически заменяется на воду и цикл очистки повторяется.
В результате очищенный воздух проходит вверх к каплеотбойнику 18, сепаратору 19, освобождаясь от избытка влаги, и через отводной канал 20 - в атмосферу.
Результаты очистки представлены в таблице.
Устройство
Степень очистки воздуха в % от
СО
СO<sub>2</sub>
пыль
F
HF
CaF<sub>2</sub>
Известное (пат 2031945) прототип
80
95
100
30
50
70
Предлагаемое
100
100
100
99,8
99,5
100
Полезная модель имеет преимущества:
- позволяет уловить фтор и с высокой степенью очистки освободить от него воздух, используя дешевые материалы без их предварительной обработки,
- продукт взаимодействия контактирующих веществ востребован, например, как контактный травитель металлов и их сплавов,
- устройство позволяет эффективно провести очистку воздуха от сопутствующих газов (см. табл.),
- позволяет в нем осуществить скоростную очистку больших объемов загрязненного воздуха без увеличения гидродинамического сопротивления,
- оно имеет большую ремонтопригодность,
- оно имеет более широкие возможности по его применению.
Источники информации
1. а.с. №1101279, МКТ В01Д 47/06, от 04.03.83 г. (аналог)
2. а.с. №184251, МПК В01Д 47/06, от 26.04.65 г. (аналог)
3. пат. №677634, МПК В01Д 47/06, от 29.06.77 г.) (аналог)
4. пат. №2031945, МПК F16F 3/16, от 27.06.07 г. (прототип)