ПЫЛЕУЛАВЛИВАТЕЛЬ ДЛЯ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к технике мокрой очистки воздуха от полимеросодержащей пыли, в частности от пыли коагулянтов водорастворимых - полиакриламида, смолы марки ВРС, синтезированной на основе пара-замещенного фенола винилацетиленовой структуры.
Оно может быть использовано для возвращения пыли полностью из помещения в производство в качестве коагулянта, без изменения его физико-механических свойств в процессе пылеулавливания.
Известно устройство-пылеулавитель (а.с. №978896, МПК 1201D 47/06, от 28.04.80 г.), содержащее частично заполненный жидкостью корпус, внутри которого на вращающемся валу закреплен сепаратор. Сепаратор выполнен из набора коаксиально расположенных гофрированных оболочек.
Устройство усложнено - жидкости, кроме воды, сложно использовать. Следовательно, пыль, которая водорастворима, будет прилипать к рабочим поверхностям оболочек сепаратора и быстро сгущать саму воду, что тормозит процесс улавливания и работу сепаратора.
Устройство рассчитано на расход воды или жидкости напрямую в большом количестве, т.к. не рециркулирует ее. Что в целом снижает эффект очистки в любой жидкости, т.к. сложное сооружение - сепаратор не способен перехватывать полностью и перенаправлять в жидкость всю пыль в связи с тем, что вход и выход воздуха - в одной и той же сухой части корпуса, что не гарантирует пропуск пыли в выхлопные трубы и повторное загрязнение воздуха этой же пылью. Устройство рассчитано на улавливание малого объема пыли, т.е. малогабаритного, т.к. большой объем камеры, где происходит улавливание пыли, предполагает увеличение габаритов элементов сепаратора, усиление разбрызгивания и, следовательно, усложнение процесса его использования и последующей очистки от остатков пыли и жидкости.
Известно устройство (а.с. 835472, МПК В01D 47/06, от 09.07.79 г.), пылеуловитель из емкостей, при перегрузке пыли, выгрузке и транспортировке ее. Оно включает корпус с входным и выходным отверстиями, корпусный отбойник, обращенный вершиной к входному отверстию, форсунки для подачи увлажняющей жидкости.
Форсунки расположены радиально, оси форсунок перпендикулярны поверхности отбойника.
Устройство малоэффективно при использовании в качестве жидкости - воды для улавливания гелеобразующейся пыли, в контакте с водой, например, - водорастворимых смол, полиакриламида и т.д., используемых в дисперсном состоянии в качестве коагулянтов.
Пыль при этом набухает, увеличивается в объеме и приобретает свойство геля, который, заполняя пространство корпуса, с увеличением концентрации пыли в воде, вынужден выходить за пределы входной части корпуса. К тому же такой коагулянт обладает повышенной адгезией. Поэтому вывести концентрированный гель из корпуса и отмыть водой от него внутреннюю поверхность корпуса нереально.
В качестве прототипа выбрано устройство - пылеулавливатель для мокрой очистки воздуха (а.с. №13862523, МПК В01D 47/06, от 14.0486 г.) как наиболее близкое к заявленному по технической сущности и положительному эффекту. Оно содержит корпус с патрубками входа и выхода воздуха, патрубком слива жидкости. Внутри корпуса размещена перегородка, разделяющая его внутреннюю часть на камеру запыленного воздуха, в которой размещены форсунки для распыления жидкости, и на камеру очищенного воздуха, в которой размещен каплеуловитель, форсунки и поворотные жалюзи, камеры выполнены равными по объему. Форсунки установлены с перекрытием факелом распыла жидкости всего сечения камер над контактными элементами и ориентированы к ним. Контактные элементы выполнены в виде отдельных секций с возможностью извлечения их из камер.
Устройство ограничено пылеулавливанием волокон и легких частиц из воздуха. В качестве жидкости используют воду, поэтому усложнена система смачивания частиц двумя узлами форсунок и сепараторами пыли в случае улавливания пыли в устройстве в виде водорастворимых полимеров, например, коагулянтов - полиакриламида, смолы марки ВРС и т.д. Использование в качестве улавливающей жидкости воды должно привести к образованию гелеобразной массы, быстро уплотняющейся с увеличением количества пыли в воде. Гель обладает высокими адгезионными связями и, соответственно, отлично закрепляется на стенках корпусов, что должно привести к прекращению процесса пылеулавливания. Гелеобразование такой пыли к тому же перекрывает выход воздуха и снижает до минимума получение на выходе чистого воздуха.
Особенно это актуально для водорастворимой пыли полимеров, содержащих фенол и другие токсичные газы, т.к., например, фенол очень слабо растворяется в воде (8% при температуре 15°C). К тому же устройство рассчитано на быструю смену оседающей пыли из бункера, т.к. процесс улавливания осуществляется форсунками в обеих камерах.
Технический результат полезной модели направлен на повышение эффективности улавливания водорастворимого полимера с сохранением исходного состояния пыли в улавливаемой жидкости и возможность рециркуляции очищающей жидкости, исключающей контакт с пылью.
Технический результат достигается тем, что пылеулавливатель для мокрой очистки воздуха, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода воздуха, перегородку, разделяющую корпус на камеру запыленного воздуха, форсунки, жалюзи, плоскости в виде отдельных секций, размещенных под камерами, и возможного их извлечения, бункер под камерами, пылеулавливающую жидкость, частично заполняющую устройство, сепаратор для конденсации жидкости, в камере очищенного воздуха от пыли, согласно полезной модели в патрубке ввода воздуха размещена заслонка, в патрубке вывода воздуха размещена заслонка-сепаратор, перегородка выполнена перфорированной в виде сквозных отверстий с козырьком над отверстием, размещенных в средней части перегородки, жалюзи под камерой очищенного воздуха снабжены индикатором - плотномером, бункер выполнен единым для обеих камер, в качестве пылеулавливающей жидкости использовано жидкотекучее - индустриальное или растительное - масло, которым заполнен бункер и частично камера запыленного и очищенного воздуха, с возможностью рециркуляции из камеры очищенного в камеру загрязненного воздуха, форсунки размещены только в камере загрязненного воздуха с возможностью капсулирования маслом частиц пыли, бункер соединен с отстойником сливным патрубком, отстойник соединен патрубком с коллектором, обеспечивающим маслом камеру загрязненного воздуха, поступающим из камеры очищенного воздуха.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показал наличие отличительных признаков: использование в качестве жидкости - жидкотекучего масла для улавливания, и осаждения полимерной водорастворимой пыли, при этом, позволяющего сохранить улавливаемую пыль в исходном состоянии, т.е. без растворения в масле и с сохранением своих свойств.
При этом заявляемое устройство позволило улавливать пыль с 100% эффектом. Использование же в качестве жидкости - воды (как в прототипе), улавливающей водорастворимый полимер, однозначно приводит к его быстрому гелеобразованию, и образованию клейкой массы, которая обладает свойством коагулянта, который, соответственно, способен удерживать в себе все, что находится в контакте с этой массой. В том числе он хорошо удерживается на стенках корпуса уловителя, что приводит к прекращению процесса улавливания, жидкотекучее масло оказалось единственной средой, позволяющей решить поставляемую задачу, т.к. не позволяет пылить, улетучиваться массе пыли в воздух, а моментально за счет движения масла из форсунки в верхние слои масла в камере загрязненного воздуха реализуется схема 100% захвата с обволакиванием маслом и осаждением маслом частиц пыли на дно бункера. За счет того, что масло, как оказалось, выполняет роль осадителя пыли-коагулянта (пыли, специально используемой как коагулянт-сгуститель и очиститель засоренных мест, например труб с образованием пульпы), корпус камер остается чистым. Пыль в масле легко погружается на дно корпуса и легко смывается в отстойник, где пыль - внизу, а чистое масло - вверху.
Этот эффект позволяет в камерах иметь чистое, вновь рабочее, масло для рециркуляции его и тем самым упростить технологию улавливания пыли - коагулянта, удешевить ее и обеспечить процесс улавливания непрерывным, останавливая только на время, необходимое для слива осадка в отстойник или потреблению (по желанию) после сигнала индикатора плотности о том, что осадок в бункере имеет большую концентрацию, что необходимо его слить, чтобы во второй камере, камере вывода чистого воздуха в атмосферу, масло для рециркуляции его в первую камеру осталось чистым. Найденный эффект 100% улавливания такой специфичной пыли позволяет упростить технологию улавливания и за счет отсутствия форсунок в камере чистого воздуха (в отличие от прототипа) оптимизировать, т.е. минимизировать, присутствие форсунок (в отличие от прототипа) и их роль в камере запыленного воздуха.
Жалюзи выполняют (в отличие от прототипа - без поворота) роль пропускной системы (полностью открытой в период заполнения корпуса маслом) и одновременно как задвижки - в период максимального наполнения бункера осадком и слива его из бункера в отстойник. Элемент, размещенный над поверхностью масла в камере загрязненного воздуха, выполняет роль задвижки в период остановки устройства (перерыв между работой смен и т.д.) и для сохранения масла чистым и неокисленным в уловителе, а элемент, размещенный над маслом в камере чистого воздуха, выполняет роль сепаратора и задвижки, одновременно с элементом и как сепаратор - в процессе работы устройства, т.е. - как каплеуловитель. Наличие перфорированной перегородки в корпусе пылеуловителя позволяет повысить эффективность действия жидкотекучего масла по капсулированию, т.е. изоляции от воздуха и утяжеления частиц пыли. При этом воздух отделяется и направляется в вытяжную вентиляцию через сквозные отверстия в перегородке. Сквозные отверстия выполнены с козырьками для отвода масла в случае его появления в отверстиях вместе с воздухом. Таким образом не создавая сопротивления выходу воздуха в атмосферу, минимизируем подъемную силу для пылинок.
На фиг. 1 схематично показано устройство, разрез.
На фиг. 2 схематично показана перегородка, перфорированная сквозными отверстиями с козырьками, аксонометрия.
На фиг. 3 схематично показан узел размещения форсунок в общем виде.
На фиг. 4 схематично показан момент пылеулавливания, разрез.
Устройство включает: (фиг. 1-4) корпус, состоящий из камеры запыленного воздуха 1 с вводным патрубком 2 вверху для ввода запыленного пылью воздуха в корпус, камеру очищенного воздуха 3 с выводным патрубком 4 очищенного от пыли воздуха; вертикальную перегородку 5, разделяющую камеры 1, 3 на части, перфорированную внизу 6 цилиндрической формы; бункер 7 конусообразной формы, под камерами, общий для обеих камер; жидкотекучее масло 8, частично заполняющее корпус; жалюзи 9 и 10, отделяющие камеры 1, 3 от бункера 7; индикатор плотности 11, фиксирующий плотность масла в камере 3 очищенного воздуха на границе с бункером 7; заслонку 12 под вводным патрубком 2 для предотвращения испарения масла 8 из камеры 1 в нерабочее время; заслонку - сепаратор 13 под выводным патрубком для предотвращения испарения масла из камеры 2 в нерабочее время и для конденсации масла на поверхности с возвратом его в масло, находящееся в камере 3 в рабочее время соответственно; коллектор 14, соединяющий камеру 2 с камерой 3 и рециркулирующий масло из камеры 3 в камеру 1; форсунки 15 (фиг. 3), размещенные в верхней части камеры 1, подпитываемые из коллектора 14 маслом и направляющие струи масла таким образом на поверхность масла 8 в камере 1, чтобы масло в камере приобрело вращательное движение и капсулировало, осаждало пыль на дно бункера 7; сливной патрубок 16, соединяющий бункер 7 и отстойник 17, в который сливается осадок 18 в виде плотно или рыхло 19 уложенных на дне частиц водорастворимого полимера, над которым - чистое масло 8; патрубок 20, соединяющий отстойник 17 с коллектором 14 (фиг. 1).
Устройство работает следующим образом.
Загрязненный полимерной водорастворимой пылью 18 воздух проходит (фиг. 4) в устройство через вводной патрубок 2 корпуса, через открытую заслонку 12 в камере 1 и попадает на поверхность жидкотекучего масла 8, частично заполняющего корпус из коллектора 14, который рециркулирует масло из камеры 3 в камеру 1, выходит тангенциально через форсунки 15. При этом масло из форсунок образует вращательное движение в верхнем слое масла в камере 1, разъединяет частицы пыли и увлекает их в масло камеры через открытые жалюзи 8 и в бункер 7 - на дно этого бункера (фиг. 4). Таким образом, только после многочисленных экспериментов с различными жидкостями удалось неожиданно обнаружить, что жидкотекучее масло (например, индустриальное ИП-40, подсолнечное и т.д.) выполняет без проблем функции осадителя такой сложной по составу и поведению пыли. Причем не требуется больших скоростей перемещения массы масла в камере 1 запыленного воздуха, чтобы частицы пыли поодиночке или в виде конгломерата в масляной оболочке - капсуле опустились на дно бункера 7 через жалюзи 9, которые вначале полностью открыты. В бункере 7 таким образом могут длительное время накапливаться пылеулавливаемые частицы в оболочке масла без изменения своих свойств. После того как индикатор 11, размещенный вблизи жалюзи 10, покажет, что плотность масла изменилась (а это значит, что уровень нахождения осадка в бункере достиг предела, достигнув жалюзи 9, 10, жалюзи закрываются), весь осадок сливается в отстойник 17. При этом работа камер 1, 3 может не прекращаться. Во второй камере 3 (камере чистого воздуха) масло, частично заполняющее ее, не загрязненное в верхней части пылью из бункера (ну, если частично, и будет загрязнено, то это не помешает по коллектору 14 пополнить камеру 1 маслом), поступает через форсунки 15 в верхние слои масла 8 в камере 1 и создает условия перемещения слоев (вращения их), способствующее мгновенному объединению частиц пыли в виде конгломератов 18 (фиг. 2) или оставляющее частицы 19 одиночными, в зависимости от задаваемой скорости подачи масла из форсунок.
За счет того, что в камере 3 отсутствуют форсунки, движение масла минимально, что позволяет постоянно из нее рециркулировать в камеру 1 масло. А за счет того, что масло для такой полимерной водорастворимой пыли оказалось единственным качественным осадителем, не изменяющим ни свойств, ни пыли, то пыль не допустить во вторую камеру 3 нетрудно. Вся пыль гарантированно опускается на дно бункера. Поэтому масло выше осадка остается в обеих камерах всегда чистым. По мере необходимости масло добавляют в камеру 3 (не показано). Над маслом в камерах 1, 3 размещены заслонки 12, 13, которые используют как задвижки после окончания работ во избежание попадания в масло посторонних примесей, предметов и т.д. и предохранения масла от окисления и испарения. Заслонка-сепаратор 13 используется и как каплеуловитель, чтобы обеспечить в этой камере выход только чистого воздуха через патрубок вывода чистого воздуха 4 и в атмосферу за счет того, что масло с растворенными по пути газообразными примесями на поверхности заслонки-сепаратора 13 конденсируется и вновь возвращается в камеру 3. Через сливной патрубок 16 поступает в отстойник 17, осадок 18, капсулированный маслом, или в виде отдельных частиц 19, где происходит отделение осадка 19 от масла 8. Чистое масло в отстойнике через патрубок 20 при необходимости может поступать в коллектор 25 и в форсунки 15, обеспечивая эффективность эксплуатации масла в улавливании водорастворимого полимера и экономного материала (масла). В перерывах между циклами работы (если работа не круглосуточная) заслонки 12, 13 закрываются во избежание испарения масла и воздуха атмосферного, его окисления и попадания посторонних элементов через вентиляцию в устройство.
Заявляемое устройство по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:
- Устройство позволяет улавливать водорастворимый полимер (коагулянт) полностью, без растворения в процессе улавливания и, следовательно, предотвращает гелеобразование, т.е. получение в жидкости в устройстве клейкой, всезабивающей массы (а.с. №212895), которая выводит из строя оборудование;
- Устройство позволяет использовать рециркуляцию улавливающей пыль в жидкости, что способствует упрощению технологического процесса улавливания, экономит жидкость, увеличивает производительность, непрерывность процесса улавливания;
- Устройство позволяет полностью вернуть улавливаемый материал в производство, т.е. делает процесс получения и работу с такими полимерами безотходным;
- Устройство позволяет рециркулировать очищающей жидкости - маслу жидкотекучему, не взаимодействуя с пылью, за счет размещения системы коллектора над жалюзи - в зоне нахождения чистого масла и наличия индикатора - плотности жидкости, размещенного на границе перехода камера-бункер, сигнализировать об уровне заполнения бункера пылью;
- Использование жидкотекучего масла (растительные, индустриальные) позволяет капсулировать пыль и тем самым сохранить исходные свойства с возможностью повторного использования в производстве в качестве коагулянта или в других направлениях;
- Устройство позволяет предохранить попадание испарения масла в атмосферу (за счет рециркуляции его и наличия заслонки - в патрубке запыленного воздуха и заслонки - сепаратора в патрубке очищенного от пыли воздуха).