ФИЛЬТР ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ С КАМЕРОЙ ОРОШЕНИЯ

Полезная модель относится к очистке воздуха от газообразных компонентов и аэрозольных частиц и может быть использована в технологических процессах промышленной и санитарной очистки аспирационного воздуха при электрохимических и химических процессах.
2
3
Для достижения этой цели широко применяются мокрые газоочистные аппараты для очистки воздуха от газообразных составляющих, которые разделены на полые газопромыватели, насадочные газопромыватели и другие подобные фильтры. В камере орошения таких фильтров происходит поглощение газа жидкостью. В качестве орошающей жидкости применяют слабый раствор гидроксида натрия NaOH (щелочь, каустическая сода) или карбонат натрия NaCO (кальцинированная сода).В результате хемосорбции поглощаемые токсичные вещества превращаются в нейтральные и безопасные соединения, преимущественно средние соли органических и неорганических кислот. Полые форсуночные газопромыватели представляют собой камеру, в которой осуществляется контакт между очищаемым газом и каплями жидкости, распыляемой форсунками. Насадочные газопромыватели представляют собой камеры, которые заполнены элементами различной формы, засыпаемыми в камеру на опорную поверхность в беспорядке или укладываются правильными рядами в регулярную насадку. Насадки имеют развитую поверхность контакта между газом и орошаемой жидкостью, создаю пленку, которая образуется на элементах насадки и постоянно разрушается, перетекая с одного элемента насадки на другой. Орошающая жидкость распыляется форсунками, равномерно орошает поверхность элементов насадки и в виде пленки стекает по элементам насадки в нижнюю часть камеры орошения. В камере орошения происходит улавливание твердых водорастворимых частиц унесенного электролита на пленках, образуемых орошающей жидкостью на поверхности насадки, а также поглощение газа жидкостью в результате химического взаимодействия загрязняющих воздух веществ с орошающим раствором. В конце газопромывателей устанавливают каплеуловитель с лопаточными, жалюзийными, уголковыми или другими элементами. (см. Справочник по пыле- и золоулавливанию. Под редакцией А.А. Русанова. М. Энергоатомиздат.1983 г. стр. 92).
Известен фильтр волокнистый гальванический для мокрой очистки аспирационного воздуха от газообразных компонентов и аэрозольных частиц в гальванических и травильных производствах (Патент 2465037 SU «Фильтр волокнистый», 2011г., B01D 46/52).
2
4
Фильтр волокнистый содержит корпус с фильтрующей перегородкой, которая выполнена в виде вертикально расположенных складок фильтрующего материала, наложенного на сетчатый каркас, узел орошения с гидравлическими форсунками, работающими в режиме рециркуляции орошающего раствора и сливные патрубки, размещенные до и после кассеты с фильтрующей перегородкой. В корпусе после входного патрубка для очищаемых газов установлен аэрозольный высокоскоростной волокнистый фильтр, выполненный в виде вертикальных гофр.Между аэрозольным высокоскоростным волокнистым фильтром и кассетой с фильтрующей перегородкой размещен узел орошения, выполненный в виде одной или нескольких пирамидальных надстроек над корпусом, в вершинах которых установлены форсунки.Боковые грани пирамид наклонены в соответствии с углом факела распыла форсунок, дно корпуса под узлом орошения имеет наклон в сторону сливных патрубков от кассеты с фильтрующей перегородкой. В распыляемом потоке жидкости, за счет контакта с мелкими каплями орошающего щелочного реагента, происходит химическое поглощение газообразных веществ HCL, HF, HCN, NSO и др. В корпусе после кассеты с фильтрующей перегородкой размещен вертикальный жалюзийный каплеуловитель, после которого установлен сливной патрубок, который, как и сливные патрубки от кассеты с фильтрующей перегородкой, заглублен под уровень жидкости в баке-отстойнике, расположенном под корпусом, где они образуют гидрозатвор, для чего бак-отстойник снабжен штуцером подпитки с поплавковым клапаном регулировки уровня жидкости и штуцером перелива.
с
с
с
с
Данный известный волокнистый фильтр принят за прототип, однако имеетнедостатки конструктивные и технологический. Конструктивный недостаток заключается в применение двух раздельных камер в корпусе фильтра, а именно, отдельной камеры орошения и отдельной камеры с кассетой с фильтрующими перегородками, которые служат как контактные волокнистые насадки. Кроме этого установлен дополнительный узел орошения с форсунками вне корпуса над камерой орошения. Технологический недостаток заключен в применении вертикального жалюзийного каплеуловителя, что повышает вероятность увеличения проскока капель распыляемой жидкости и вторичного брызгоуноса. Как известно, производительность вертикального жалюзийного каплеуловителя можно охарактеризовать через критическую скорость газа инерционного сепаратора, то есть через коэффициент К, который равен 0,122 для жалюзийного сепаратора - вертикального жалюзийного каплеуловителя (см. Справочник по пыле- и золоулавливаниюю. Под редакцией А.А. Русанова. М. Энергоатомиздат. 1983 г. стр. 141 формула 4.55). По сравнению, у прямоточного сепаратораКарбейта (лопаточного каплеуловителя)этот коэффициент К равен 0,305. Таким образом, коэффициент К вертикального жалюзийного каплеуловителя в 2,5 раза меньше коэффициента К лопаточного каплеуловителя.
Техническим результатом предлагаемого фильтра волокнистого гальванического является повышение эффективности очистки аспирационного воздуха, отходящего от гальванических и травильных ванн, который содержит жидкие и твердые водорастворимые аэрозоли кислот и солей, а также пары хлористого, фтористого водорода и другие газообразные вредные вещества.
Технический результат достигается тем, что в едином корпусефильтра волокнистого гальванического размещены последовательно: первый высокоскоростной волокнистый фильтр с гофрами и пружинистым каркасом гофр, камера орошения, выполненная в виде насадочного скруббера с кольцами Палля, в верхней части которой установлены форсунки, первыйкаплеуловитель в виде лопаточного каплеуловителя, второйкаплеуловитель в виде сетчатого каплеуловителя из ультратонкого стекловолокна и второй высокоскоростной волокнистый фильтр с гофрами и пружинистым каркасом гофр в виде реагентной кассеты.
2
3
с
с
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели являются, во-первых, наличие нового конструктивного элемента- камеры орошения в виде насадочного скруббера с кольцами Палля. При этом, насадка колец Палля засыпается выше крышки первого высокоскоростного волокнистого фильтра чтобы предотвратить переток загрязненного воздуха через «мертвую зону». Это позволяет непосредственно в камере орошения производить улавливание твердых водорастворимых частиц унесенного электролита на пленках, образуемых орошающим раствором на поверхности насадки, а также поглощение газа жидкостью в результате химического взаимодействия загрязняющих воздух веществ с орошающим раствором NaOH или NaCO. В результате хемосорбции поглощаемые токсичные вещества превращаются в нейтральные и безопасные соединения - преимущественно средние соли органических и неорганических кислот. Сбрасываемый в канализацию раствор отработанных реагентов представляет собой водный раствор нейтральных солей. В камере орошения размещен блок форсунок непосредственно внутри корпуса фильтра. Во-вторых, в корпусе установлен после камеры орошения первый инерционныйкаплеуловитель лопаточного типа, у которогокоэффициенткритической скорости газа инерционного сепаратора К равен коэффициенту критической скорости газапрямоточного лопаточного каплеуловителя сепаратора Карбейта, а именно, К=0,305. Лопатки выполнены в виде полукруглых сегментов длиной 102 мм с выступами - карманами, направленными навстречу потоку воздуха. Расстояние между лопатками составляет 25 мм. Этим достигается повышение инерционного эффекта улавливания капель жидкости из воздушного потока. В-третьих, в корпусе установлен второй инерционныйкаплеуловитель в виде сетчатого каплеуловителя, изготовленного из ультратонкого стекловолокна. Такой каплеуловительвыделяет и задерживает из потока воздуха мелкодисперсные капли жидкости. В-четвертых, в корпусе установлены два высокоскоростные волокнистые фильтра с гофрами, причем первый фильтрразмещен на входе фильтра где происходит осаждение жидких и твердых частиц унесенного электролита, а второй фильтрразмещенна выходе фильтра, в котором происходит улавливание капель орошающей жидкости раствора и завершение химических реакций. Эти два высокоскоростные волокнистые фильтры с гофрами состоят из пружинистых решетчатых каркасов стержней фиксаторов и фильтрующего волокнистого материала. Пружинистая конструкция каркаса позволяет сжать ее и установить в корпусе через люк. После этого каркас разжимается и прижимается к боковым стенкам корпуса, обеспечивая уплотнение и герметичность, исключая «проскок» загрязненного воздуха. Конструкция каркаса обеспечивает легкое извлечение его из корпуса при промывке или замене материала и исключает его поломку даже в случае зарастания каркаса солями и «закисания» в направляющих пазах корпуса. Фиксация фильтрующего материала на каркасе осуществляется термосваркой и стержнями - фиксаторами. Периодическая промывка загрязненного фильтрующего материала производится теплой водой из гибкого шланга непосредственно в корпусе или после демонтажа каркаса в специальной ванне. Перед и после корпуса размещаются диффузор и конфузор, встраиваемые в вентиляционную систему. Диффузор и конфузор должны быть изготовлены с углом раскрытия 30°, что обеспечивает равномерное распределение газо-воздушного потока внутри корпуса фильтра.
Фильтр снабжен большим и малым баками которые сообщаются между собой, выполняют функцию гидрозатвора и служат для приготовления и хранения орошающего раствора. Над большом баке установлен корпус фильтра, на малом баке установлен насос и смонтирована арматура трубопровода системы орошения фильтра. В малом баке также установлена корзина для химреагента с тканевым мешком. Для засыпки химреагента в малом баке имеется специальная загрузочная крышка.
Такое конструктивное решение - последовательно разместить в едином корпусе первый высокоскоростной волокнистый фильтр с гофрами и пружинистым каркасом гофр, камеру орошения, выполненной в виде насадочного скруббера с кольцами Палля, в верхней части которого установлены форсунки, первыйкаплеуловитель в виде лопаточного каплеуловителя, второйкаплеуловитель в виде сетчатого каплеуловителя из ультратонкого стекловолокна и второй высокоскоростной волокнистый фильтр с гофрами и пружинистым каркасом гофр в виде реагентной кассеты в итоге повышает эффективность очистки аспирационного воздуха, отходящего от гальванических и травильных ванн, содержащий жидкие и твердые водорастворимые аэрозоли кислот и солей, а также пары хлористого, фтористого водорода и другие газообразные вредные вещества.
Устройство фильтра гальванического с камерой орошения изображено на следующих рисунках.
Фиг. 1. Блок схема фильтра гальванического с камерой орошения.
Фиг. 2. Вид А. Конструкция лопаток первого каплеуловителя.
Фиг. 3. Вид В. Конструкция каркаса первого и второговысокоскоростного волокнистого фильтра.
Фиг. 4. Фото. Кольца Палля.
Фильтр состоит из корпуса 1 (см. Фиг. 1), в корпусе которого по ходу очищаемых газов установлен первый аэрозольный высокоскоростной волокнистый фильтр с пружинистым каркасом гофр 2. Далее расположена камера орошения 3с кольцами Палля. В верхней части камеры орошения 3 установлены одна или несколько форсунок 4 для распыления жидкости реагента. Далее по ходу воздуха в корпусе расположен первый каплеуловитель5 в виде лопаточного каплеуловителя. За ним в корпусе размещен второй каплеуловитель 6 в виде сетчатого каплеуловителя из ультратонкого стекловолокна. За ним расположен второй высокоскоростной волокнистый фильтр 7. Под корпусом 1 установлен большой бак 8 для сбора жидких продуктов. Малый бак 10 располагается рядом с большим баком 8. Большой бак 8 и малый бак 10 соединены между собой патрубком перелива 11, который обеспечивает одинаковый уровень жидкости реагента в обеих баков, так как они установлены на одном горизонтальном уровне. В малом баке 10 размещен блок 12 с гидрозатвором, штуцером подпитки с поплавковым клапаном регулятора уровня жидкости и штуцером переливадля создания заданного уровня жидкости реагента (на Фиг. 1. не показаны). В малом баке 10 размещен блок 13 для создания заданной концентрации реагента в жидкости. Насос 14 обеспечивает подачу жидкого реагента из малого бака 10 к форсункам 4 для орошения в камере 3 корпуса 1.
Первый каплеуловитель 5 выполнен из ряда лопаток, установленных в шахматном порядке (см. Фиг. 2). Каждая лопатка имеет размер длина 102 мм, ширина 42 мм. Выступающий карман служит для улавливания капель жидкости реагента. Расположение лопаток в шахматном порядке выполнено так, что поток воздуха с каплями жидкости огибает по полуокружностям поверхность лопаток. За счет инерционных сил капли жидкости концентрируются в центре лопаток и задерживаются выступами, жидкость стекают вниз. Это способствует очистке воздуха в корпусе 1.
Пружинистый каркас гофр первого 2 и второго 7 высокоскоростного волокнистого фильтра (см. Фиг. 3) состоит изфильтрующего волокнистого материала 15, расположенного вокруг пружинистого каркаса 16. Стержни-фиксаторы 17 обеспечивают плотное прилегание фильтрующего волокнистого материала 15 к пружинистому каркасу 16. За счет этого конструктивного решения обеспечивается плотное прилегание фильтрующего волокнистого материала 15 в торцовой части 18 к боковым стенкам корпуса 1.
Камера орошения 3 заполнена кольцами Палля (см. Фиг. 4). Эти кольца Палля создают пленки орошающей жидкости реагента для интенсивного улавливания газообразных компонентов и аэрозольных частиц аспирационного воздуха при электрохимических и химических процессах.
Фильтр работает следующим образом. Очищаемый воздух от гальванических ванн, содержащий вредные газовые примеси и аэрозольные частицы электролита поступает в корпус 1 в первый высокоскоростной волокнистый фильтр 2 с вертикальными гофрами и с пружинистым каркасом, где из очищаемого потока на волокнах осаждаются жидкие и твердые аэрозольные частицы размером от 1 мкм и выше. Жидкие частицы внутри волокнистого вертикального слоя сливаются в крупные капли, которые продавливаются на тыльную сторону слоя, стекают вниз и выводятся из корпуса 1 через сливной патрубок 9, попадают в большой бак 8, расположенным под корпусом 1. Надо иметь в виду, что во избежание забивания твердыми аэрозольными частицами и водорастворимыми солями электролита, волокнистый материалфильтра 2 требует периодическая регенерация путем промывки теплой водой, промывочные воды, пройдя слой волокнистого материала, выводятся из корпуса 1 и через сливной патрубок 9
Далее очищаемый воздух с целью очистки от вредных газообразных примесей попадает в камеру орошения 3 в виде насадочного скруббера. Кольца Палля орошаются жидкостью с реагентами с помощью форсунок 4, установленными в корпусе 1 над слоем насадки. Жидкий реагент слабого раствора щелочи поступает к гидравлическим форсункам 4 по трубопроводу от насоса 14, установленного в малом баке 10. Воздушный поток контактирует с тонкойпленкой орошающего щелочного реагента и происходит химическое поглощение пленкой газообразных веществ HCl, HF, HCN, N2SO4 и др. Образовавшиеся соединения вместе с раствором жидкого реагента стекают на дно корпуса 1 и через сливной патрубок 9 и выводятся в большой бак 8.
Далее очищаемый поток воздуха проходитпервый каплеуловитель 5 в виде лопаточного каплеуловителя. В нем на лопатках полукруглого профиля размером 42×102 мм в карманах осаждаются крупные капли, унесенные из насадочного скруббера 3 (см. Фиг. 2). За счет расположения лопаток в шахматном порядке воздушный поток огибает полукруглые поверхности лопаток и в карманах задерживаются крупные частицы жидкости. Осажденная жидкость стекает вниз и выводится через сливной патрубок 9 в большой бак 8.
Окончательная очистка воздушного потока от жидкого реагента происходит во втором каплеуловителе 6 в виде сетчатого каплеуловителя из ультратонкого стекловолокна. В процессе огибания тонких волокон воздушным потоком за счет сил инерции мелкие капливыделяются и стекают в большой бак 8 через патрубки 9.
Окончательное химическое поглощение газообразных примесей из очищаемого воздуха происходит во втором высокоскоростном волокнистом фильтре 7, где на смоченных волокнах пружинистого каркаса гофрулавливаются из потока капельки щелочного реагента. Фильтрующий волокнистый фильтр работает как туманоуловитель. Образовавшиеся жидкие продукты стекают вниз через сливные патрубки 9 в большой бак-отстойник 8, расположенный под корпусом 1.
Большой бак 8 соединен с малым баком 10 патрубком перелива 11. Так как оба бака расположены на одной горизонтальной плоскости, то уровень жидкости реагента у них одинаков. В малом баке 10, который расположен рядом с большим баком 8, внутри расположены блок 12 с гидрозатвором, штуцером подпитки с поплавковым клапаном, штуцером перелива, которые регулируют заданный уровень жидкости в обеих баках. Блок 13 создает заданную концентрацию реагента, состоит из корзины с матерчатым мешком, в который засыпается необходимое количество твердой щелочи. В процессе рециркуляции жидкости твердая щелочь растворяется в растворе жидкости и тем самым создается требуемая концентрация реагента. Жидкий реагент с помощью насоса 14 поступает по трубопроводу к форсункам 4, расположенныхнепосредственно в камере орошения 3 корпуса 1. Такой замкнутый цикл движения жидкости реагента обеспечивает очистку воздуха от вредных аэрозольных частиц и газообразных примесей в гальванических и травильных производствах.
3
Проведенные испытания опытно-промышленногообразца фильтра гальванического с камерой орошения конструкции в соответствии с данной полезной модели показали следующие результаты. Эффективность образца фильтраочистки аспирационного воздуха от вредных аэрозольных частиц и газообразных примесей гальванического производства достигла значений по аэрозольным частицам до 10 мкм - 99%, по парам HCl - 98% при производительности очищаемого воздуха 2000 м/ч. Акт полупромышленного испытания полезной модели прилагается.