Устройство очистки воздуха конденсационно-эжекционного типа

Настоящая полезная модель относится к системам очистки воздуха и может быть использована для улавливания пыли, дымов и для очистки технологических газовоздушных выбросов в атмосферу. Система может применяться на электростанциях в качестве способа очистки воздуха от вредных частиц, возникающих из-за неполного сгорания топлива.
Известны очистительные сооружения скрубберы (https://fakel-f.ru/skrubber). В них газовые или воздушные среды аэродинамически разгоняются в трубке Вентури за счет перепада диаметров сечений трубы и сталкиваются с распыляемой водой или иной промывочной жидкостью. Высокая скорость и турбулентность потока, возникающего в узкой части трубы Вентури, способствуют взаимодействию воды с примесями и осаждению средне- и крупнодисперсных примесей на частички распыленной жидкости. Однако данные технологические установки служат для фильтрации от средне- и крупнодисперсных примесей, но не способны очистить воздух от мелкодисперсных примесей. Это связано с тем, что взаимодействие воды с примесями происходит за счет коагуляции (взаимодействия капель воды с твердыми частицами за счет столкновения). Коагулировать могут средне- и крупнодисперсные примеси.
Наиболее близким аналогом является скруббер Вентури (патент РФ №171024). В нем жидкость подается через форсунку и распыляется. Смешивание жидкости и примесей происходит за счет возросшей турбулентности потока и соударений частиц жидкости и примесей. Коагуляция происходит не со всеми частицами. Мелкие частицы очень летучие и плохо коагулируют с каплями воды.
В предлагаемой модели смешивание происходит в результате эжекции газа с примесями парами воды, и последующей конденсации влаги в смеси, которая происходит на зародышах, роль которых в данной смеси осуществляют вредные примеси. Предлагаемое изобретение предполагает использование конденсации непосредственно на чужеродных частицах, в результате резкого охлаждения воздуха во втором сопле, что утяжелит частицы и позволит очистить воздух от мелкодисперсных примесей.
Технической задачей является создание устройства очистки воздуха, позволяющего очистить воздух от средне-, крупно- и мелкодисперсных примесей, возникающих из-за неполного сгорания топлива.
Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве очистки воздуха конденсационно-эжекционного типа, содержащем воздухозаборник, соединенный каналом с коническим завихрителем с соплом, патрубок с соплом для подачи водяного пара, и шламосборник с выходным отверстием, при этом патрубок для подачи водяного пара расположен в воздухозаборнике и соединен с емкостью для жидкости, снабженной нагревателем, сопло патрубка своей расширяющейся частью направлено к завихрителю, завихритель расположен во втором сопле, которое соединено со шламосборником, в котором находится каплеуловитель, выполненный с возможностью улавливания мелких капель и с выходным отверстием для очищенного газа.
В отличие от скруббера Вентури, в предлагаемой полезной модели осуществляется эжекция загрязенного воздуха парами воды и последующая конденсация влаги на частицах вредных примесей всех размеров. Конденсация происходит непосредственно на чужеродных частицах в результате резкого охлаждения воздуха при расширении во втором сопле. На частицах дыма, пыли и других чужеродных частицах, входящих в состав грязного воздуха образуется жидкая пленка, что утяжеляет частицы и позволяет очистить воздух с помощью сепарации от примесей всех размеров, в том числе, и мелкодисперсных. В завихрителе потоку воздуха придается боковая скорость. Капли с вредными примесями удаляются с помощью центробежной силы, оседая на стенках шламосборника и в каплеуловителе.
Сущность полезной модели поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - общий вид устройства очистки воздуха конденсационно-эжекционного типа
фиг. 2 - вид снизу завихрителя
фиг. 3 - вид сбоку завихрителя
фиг. 4 - вертикальный разрез каплеуловителя перпендикулярно плоскости OXZ
фиг. 5 - вертикальный разрез каплеуловителя перпендикулярно плоскости OXY.
Устройство очистки воздуха конденсационно-эжекционного типа, содержит сопло 1 для подачи пара, размещенное в воздухозаборнике 2. Сопло 1 соединено патрубком с емкостью 3 для жидкости. Емкость 3 снабжена устройством нагрева 4. Воздухозаборник 2 соединен каналом 9 со вторым соплом 7, размещенным в шламосборнике 6. Второе сопло 7 снабжено завихрителем 5. В шламосборнике установлен каплеуловитель 8 с выходным отверстием 10 для очищенного газа.
Ниже приведено описание работы устройства в соответствии с прилагаемыми фигурами. Система состоит из сопла 1, которое соединено с емкостью 3, из которой испаряется жидкость при помощи устройства нагрева 4. Проходя через сопло 1, испарившаяся жидкость ускоряется за счет перепадов давления до сверхзвуковых скоростей и эжектирует за собой грязный поступающий в систему по воздухозаборнику 2 воздух в канал 9. Проходя по каналу 9, воздух замедляется, соответственно, в результате торможения воздуха повышается давление. Далее поток воздуха попадает в завихритель 5, где он раскручивается и поступает во второе сопло 7. Проходя по соплу 7 увлажненный воздух, смешанный с вредными примесями, расширяется за счет перепадов давления и геометрии сопла 7, охлаждается и происходит конденсация. Конденсация влаги происходит на ядрах конденсации, которыми в данном случае будут являться чужеродные частицы. Частицы тяжелеют из-за образовавшейся на них жидкой пленки. За счет центробежной силы конденсат, содержащий вредные примеси, оседает на стенках шламосборника 6. Более мелкие капли улавливаются в калеуловителе 8, а очищенный газ поступает в выходное отверстие 10.
В качестве жидкости в емкости 3 используется вода и/или вода с адсорбентом.
Завихритель 5 представляет собой лопасти, закрученные под углом для придания потоку боковой скорости.
Каплеуловитель 8 представляет собой систему каналов, отделенных друг от друга пластинами с отверстиями.