УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРБЦИОННОЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ГАЗОВ Российский патент 2002 года по МПК B01D53/04 

Изобретение относится к аппаратам для очистки газов при нейтрализации вредных составляющих посредством их концентрации на гранулированном твердом сорбенте в стационарных слоях.

Уровень техники характеризует устройство для сорбционной нейтрализации газов по изобретению RU 2153926, B 01 J 8/02, опубликованному 10.08.00 в бюл. N 22, которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному техническому решению.

Известное устройство содержит оснащенный входным и выходным патрубками сквозной канал подачи очищаемого газа, связанный с всасывающим вентилятором, двухсекционный вертикальный реактор, заполненный насыпным адсорбентом, кожух, где с зазором закреплена разделительная перегородка с окнами, и приемную емкость с быстросъемным зажимом.

Реактор укреплен внутри соосного кожуха, разделенного поперечной перегородкой. Окна перегородки выполнены в роторных затворах, размещенных в реакторе и связанных с его секциями коническими склизами, наклоненными под углом естественного откоса для насыпного адсорбента.

Верхняя секция вертикального реактора закрыта крышкой и оснащена штуцером коммуникации с пневмотранспортом адсорбента, а на входе реактора смонтирован шнек выгрузки над шибером трубопровода выгрузки адсорбента, торец которого снабжен быстросъемным зажимом и закрыт крышкой.

В известном устройстве обеспечиваются автоматическая загрузка гранулированного адсорбента в реактор, его перемещение по секциям под действием сил гравитации и принудительная механическая выгрузка в приемную емкость, что повышает производительность сорбционной очистки газов при улучшении ее качества с рациональным использованием для этого меньшего количества адсорбента и при сокращении межоперационного времени.

Однако недостатком прототипа является узконаправленное назначение для сорбционной нейтрализации остатков отравляющих газов после сжигания в печи, который не представляется возможным использовать для очистки аэрозолей, то есть газов с твердофазными включениями, осуществляя их сепарацию.

Задачей, которая положена в основу настоящего изобретения, является расширение технологических возможностей устройства и области его использования.

Требуемый технический результат достигается тем, что известное устройство для сорбционной нейтрализации газов, содержащее оснащенный входным и выходным патрубками сквозной канал подачи очищаемого газа, связанный с всасывающим вентилятором, двухсекционный вертикальный реактор, заполненный насыпным адсорбентом, снабжено последовательно смонтированным с реактором на общей передвижной платформе сепаратором с кожухом, где с зазором закреплена разделительная перегородка, а также приемной емкостью с быстросъемным зажимом, причем в кожухе соосно окнам разделительной перегородки, в которых помещены газопроницаемые оболочки, дополнительно установлены сопла автономной воздушной противоточной продувки, приемная емкость размещена под кожухом, а секции реактора размещены над перфорированной диафрагмой сквозного канала и выполнены съемными.

По предложению авторов газопроницаемые оболочки окон вертикальной перегородки кожуха выполнены с развитой поверхностью, преимущественно радиально направленной зигзагообразной формы, а на входе реактора установлены направляющие жалюзи, причем выходной патрубок снабжен дроссельной заслонкой.

Отличительные признаки обеспечили расширение технологических возможностей устройства по очистке газов с включениями твердых частиц, которое может быть использовано для механической уборки ремонтируемых, разрушенных помещений, где проводились работы с вредными и отравляющими веществами, для профилактической уборки производственных помещений от пыли с осевшим вредным конденсатом.

Последовательная установка на подвижной платформе сепаратора с кожухом с разделительной перегородкой, снабженной окнами, и вертикального двухсекционного реактора, заполненного насыпным адсорбентом, позволила повысить функциональную надежность устройства за счет мобильной транспортировки вручную к труднодоступным участкам обрабатываемых помещений и дополнительного осуществления в реакторе мембранного физического фильтрования очищаемых газов на диафрагме под секциями, а также выполнять функции дезактивации служебных помещений, в которых проводились работы с вредными и отравляющими веществами с их утилизацией, поставарийных и т.п. помещений. При этом вместе с газами удаляются пыль и твердые частицы, обломки, которые сепарируются внутри кожуха и собираются в приемной емкости.

Размещение газопроницаемых оболочек с развитой поверхностью внутри окон перегородки позволяет механически задерживать твердые включения в кожухе, проводить грубую очистку аэрозоля, мембранное фильтрование обрабатываемого газового потока и, следовательно, использовать устройство в качестве автоматического сборника твердого мусора из обрабатываемого помещения, принудительно удаляя его посредством разряжения в сквозном канале, создаваемого всасывающим вентилятором.

Установка сопел продувки противотоком сжатого воздуха внутри газопроницаемых оболочек аэрозольных фильтров обеспечивает регенерацию пористости этих оболочек и автоматический, под действием сил гравитации, сбор твердого шлама в приемную емкость, которая изолируется быстросъемным зажимом.

Сепарация твердых включений, совмещаемая с мембранной фильтрацией обрабатываемых газов и аэрозолей, проводится в герметично закрытом объеме кожуха.

Быстросъемный бандажный зажим обеспечивает мобильную смену приемной емкости с закреплением ее горловины на выходном коническом склизе кожуха посредством накидных рычажных фиксаторов.

Выполнение секций вертикального реактора съемными обеспечивает их автономную замену по мере загрязнения и позволяет более продуктивно использовать адсорбент путем перемещения менее нагруженной в работе нижней секции наверх взамен удаляемой непригодной для дальнейшего применения по назначению.

Размещение секций вертикального реактора над перфорированной диафрагмой сквозного канала обеспечивает тонкую очистку выводимого устройства воздуха от механических отколовшихся частичек угольного адсорбента.

Выполнение поверхности газопроницаемой оболочки окон вертикальной перегородки в виде радиально направленных зигзагов кратно увеличивает ее площадь при минимуме занимаемого объема в кожухе для обеспечения экспрессивности процесса фильтрации (механического отделения твердых частиц на поверхности оболочки) и увеличения срока службы.

Автономная продувка оболочек аэрозольных фильтров в окнах перегородки позволяет активно контролировать качество и эффективность подготовки каналов к производительной работе.

Направленное жалюзи обеспечивает распределение газового потока по всей поверхности слоя адсорбента в секции, что создает равномерную рабочую нагрузку и увеличивает эффективность сорбционной нейтрализации газов.

Дроссельная заслонка в выходном патрубке сквозного канала устройства обеспечивает необходимую регулировку гидравлического сопротивления в системе и, следовательно, заданную производительность в динамике процесса сорбции и фильтрации.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, нового сверхэффекта, неприсущего признакам в разобщенности, то есть получен эффект суммы, а не сумма эффектов.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по химзащите, позволяет заключить, что оно является неизвестным, а при условии, что техническое воспроизводство возможно на обычном промышленном предприятии, - соответствующим критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - схематично общий вид устройства;
на фиг. 2 - то же, вид слева;
на фиг. 3 - фильтрующий элемент сепаратора.

Устройство представляет собой структурно агрегатированную систему функциональных элементов, смонтированных на общей платформе 1, снабженной поворотными парами колес 2: сепаратор 3 с входным патрубком 4, реактор 5 (адсорбер) и всасывающий вентилятор 6, связанные сквозным каналом 7 подачи очищаемого газа.

Внутри кожуха 8 сепаратора 3 с зазором установлена вертикальная разделительная перегородка 9, имеющая распределенные в объеме продольные окна 10 (фиг. 2), внутри которых смонтированы аэрозольные фильтры 11, выполненные в виде радиально направленной зигзагообразной оболочки (фиг. 3) из пористой бумаги с площадью 32 кв.м.

Соосно центральному каналу 12 каждого фильтра 11 установлено сопло 13, связанное через клапанный затвор 14 с автономным источником 15 сжатого воздуха.

Под коническим склизом 16 кожуха 8 размещена сопряженная горловиной приемная емкость 17 (тележка), которые скреплены между собой посредством быстросъемного бандажного зажима 18 с откидными рычажными фиксаторами 19.

Вертикальный адсорбер 5 содержит как минимум две съемных секции 20 и 21, соответственно верхнюю и нижнюю, заполненные активным углем 22 марки АГ-ПР, ТУ 6-15-10288-44-0,25-91 с размером гранул: диаметр 3 мм, длина 3...4 мм - пористый адсорбент.

Секция 21 установлена на перфорированной диафрагме 24 из фильтрующего материала, перекрывающей выход в сквозной канал 7.

Над верхней секцией 20 укреплены направляющие жалюзи 24 для распределения газового потока на всю торцовую поверхность слоя адсорбента 22.

На выходе адсорбера 5 смонтирован всасывающий радиальный вентилятор 6 типа ВР 120-28-5.

В выходном патрубке 25 сквозного канала 7 смонтирована поворотная дроссельная заслонка 26 регулирования гидравлического сопротивления системы (не более 1,2 кПа) для варьирования производительностью и качеством очистки газов.

Работает устройство следующим образом.

Из обрабатываемого помещения разряжением до 5,0 кПа, создаваемым всасывающим вентилятором 6, внутрь устройства втягиваются воздух, газы, пыль, твердые частички с конденсированными на них вредными и отравляющими веществами массовой концентрации не более 1,0 г/м³, то есть он выполняет функции промышленного пылесоса.

Поток аэрозоля через входной патрубок 4 поступает внутрь сепаратора 3, заполняя через зазоры полость кожуха 8, при этом твердые частички задерживаются на поверхности оболочек фильтров 11, а газообразные продукты проникают в центральные каналы 12 через пористую бумагу радиальных зигзагов оболочки - осуществляется механическая фильтрация аэрозоля.

По мере накопления на развитой поверхности оболочек фильтров 11 слоя твердого шлама снижается производительность фильтрации газов, поэтому автоматически последовательно переключаются клапанные затворы 14, перепускающие сжатый воздух от источника 15 к соплам 13 фильтров 11. Сжатый воздух противотоком направлению подачи аэрозоля на фильтрацию поступает импульсом при давлении 0,3...0,6 мПа через канал 12 к оболочке фильтра 11 изнутри и принудительно сдувает шлам с ее наружной поверхности, который по коническому склизу 16 кожуха 8 ссыпается в емкость 17, где оседает и накапливается. Таким образом происходит регенерация фильтрующих элементов 11 и поддерживается стабильность фильтрации засасываемого аэрозоля из обрабатываемого помещения, при которой происходит отделение твердых частиц на утилизацию, а газообразных продуктов на дальнейшую очистку.

Контроль за рабочим состоянием фильтров 11 осуществляется по перепаду давлений на входе кожуха 8 и в канале 7 между сепаратором 3 и реактором 5. Автономная продувка сжатым воздухом каждого фильтра 11 через сопла 13 от источника 15 позволяет проверять целостность их оболочек, при нарушении которых заданный перепад давлений не восстанавливается. В этом случае производят замену фильтров 11 через торец окон 10 перегородки 9.

Далее газообразные продукты подаются по каналу 7 в адсорбер 5 и равнораспределяются направляющими жалюзи 24 по его поперечному сечению, при этом слабоконцентрированные вредные вещества активно осаждаются на развитой поверхности высокопористого адсорбента 22.

Затем практически очищенный воздух струйно поступает во вторую нижнюю секцию 21, где аналогично предыдущей происходит сорбционная нейтрализация воздуха при контакте с насыпным угольным адсорбентом 22. Полностью очищенный воздух при массовой концентрации пыли не более 0,003 г/м³ через диафрагму 23 сквозного канала 7, на которой задерживаются твердые частички угольного адсорбента 22, выводится по каналу 7 в атмосферу.

Поворотом дроссельной заслонки 26 в выходном патрубке 25 изменяется проходное сечение, а следовательно, гидродинамическое сопротивление и режим газовых потоков внутри устройства, что влияет на скорость и качество очистки.

Контроль за состоянием адсорбента 22 осуществляется взятием проб для определения его активности и степени загрязнения. В случае уменьшения активности адсорбента 22 ниже уровня заданной эффективности очистки воздуха при выключенном вентиляторе 6 производят ротацию съемных секций 20 и 21 с заменой диафрагмы 23. На место секции 20 с утилизуемым адсорбентом 22 устанавливают секцию 21, в которой адсорбент 22 пригоден для дальнейшей работы по эффективной нейтрализации обрабатываемого воздуха на первой верхней ступени сорбции, а вниз реактора 5 устанавливают секцию с чистым адсорбентом 22.

Периодически, по мере наполнения, приемную емкость 17 удаляют. Затем на коническом склизе 16 посредством бандажного зажима 18 закрепляют совмещенную горловину новой пустой емкости 17 и фиксируют положение накидными рычажными фиксаторами 19.

Устройство оснащено щитком с приборами контроля гидравлического сопротивления аэрозольных фильтров 11, управления процессом регенерации адсорбента 22 в секциях 20, 21 реактора 5 и пускателем вентилятора 6.

Последовательное размещение функциональных элементов устройства: сепаратора 3 и реактора 5 (адсорбера), связанных общим сквозным каналом 7 подачи очищаемого воздуха, с раздельными контролируемыми регенерацией аэрозольных фильтров 11, автоматическим сбором шлама, ротацией секций 21 и 20 реактора 5 с заменой адсорбента 22 при регулировании гидродинамического режима работы установки, позволило повысить качество очистки обрабатываемого воздуха и степень нейтрализации вредных и отравляющих веществ, в нем содержащихся.

Размещение устройства на подвижной платформе 1 позволяет мобильно вручную доставлять его в труднодоступные участки обрабатываемых помещений, оперативно проводить локальные работы по нейтрализации загрязнений отравляющими и вредными веществами.

Испытания опытного образца предлагаемого устройства с производительностью 1000 м³/ч при габаритах 930х1900х3400 мм и массе 740 кг, потребляющего мощность 7,5 кВт, подтвердили достижение поставленной в изобретении задачи по обеспечению заданного качества и эффективности нейтрализации обрабатываемого воздуха и мобильности очистки зараженных помещений.

В настоящее время подготовлена техническая документация для изготовления промышленной партии мобильных установок по заявленному изобретению.

Изобретение относится к аппаратам для очистки газов при нейтрализации вредных составляющих посредством их концентрации на гранулированном твердом сорбенте в стационарных слоях. Устройство для сорбционной нейтрализации газов содержит оснащенный входным и выходным патрубками сквозной канал подачи очищаемого газа, связанный с всасывающим вентилятором, двухсекционный вертикальный реактор, заполненный насыпным адсорбентом. Устройство снабжено последовательно смонтированным с реактором на общей передвижной платформе сепаратором с кожухом, где с зазором закреплена разделительная перегородка, а также приемной емкостью с быстросъемным зажимом, причем в кожухе соосно с окнами разделительной перегородки, в которых помещены газопроницаемые оболочки, дополнительно установлены сопла автономной воздушной противоточной продувки, приемная емкость размещена под кожухом, а секции реактора размещены над перфорированной диафрагмой сквозного канала и выполнены съемными. Предложенное техническое решение обеспечивает повышение производительности сорбционной очистки газов, регенерацию фильтрующих элементов и послойную ротацию угольного адсорбента, расширение технологических возможностей по мобильной уборке служебных помещений и нейтрализации вредных и отравляющих веществ в аэрозолях с сепарацией и сбором твердофазных включений, а также повышение функциональной надежности структурных элементов и устройства в целом, активный контроль качества работ. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для сорбционной нейтрализации газов, содержащее оснащенный входным и выходным патрубками сквозной канал подачи очищаемого газа, связанный с всасывающим вентилятором, двухсекционный вертикальный реактор, заполненный насыпным адсорбентом, отличающееся тем, что снабжено последовательно смонтированным с реактором на общей передвижной платформе сепаратором с кожухом, где с зазором закреплена разделительная перегородка, а также приемной емкостью с быстросъемным зажимом, причем в кожухе соосно с окнами разделительной перегородки, в которых помещены газопроницаемые оболочки, дополнительно установлены сопла автономной воздушной противоточной продувки, приемная емкость размещена под кожухом, а секции реактора размещены над перфорированной диафрагмой сквозного канала и выполнены съемными. 2. Устройство для сорбционной нейтрализации газов по п. 1, отличающееся тем, что газопроницаемые оболочки окон вертикальной перегородки кожуха выполнены с развитой поверхностью преимущественно радиально направленной зигзагообразной формы. 3. Устройство для сорбционной нейтрализации газов по п. 1 или 2, отличающееся тем, что на входе реактора установлены направляющие жалюзи. 4. Устройство для сорбционной нейтрализации газов по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что выходной патрубок снабжен дроссельной заслонкой.