УСТРОЙСТВО ПО ОЧИСТКЕ ВОЗДУХА Российский патент 2011 года по МПК B01D47/06 

Известие относится к устройству для очистки воздуха от пыли, химических примесей, аэрозолей. Оно может быть использовано для очистки воздуха полигонов при сжигании отходов, помещений, проводящих сварочные работы, пайку, плавку металлов и наплавку композиционных материалов на поверхность, например, режущего инструмента и воздуха улиц, загруженного автомобильным транспортом.

Известно устройство [1] (пат. №42439, МПК В01D 47/06, 01.09.2004 г.) для очистки воздуха, содержащее корпус с полуцилиндрами, образующими воздухопромывной канал, устройство для создания водяной завесы, размещенной в воздухопромывном канале, включающее коллекторы с форсунками, корпус с полуцилиндрами выполнен из полипропилена, имеет сепаратор, контактную емкость с водой, расположен под воздухопромывным каналом.

Недостатками устройства являются недостаточный контакт загрязнений с водой в контактной емкости и невысокая степень очистки воздуха от гидрофобных загрязнений типа диоксинов (токсичных летучих газов).

Известно устройство [2] (пат. №48278, МПК В01D 47/06, от 02.05.2005 г.), имеющее сепаратор, корпус с полуцилиндрами, внутренние поверхности которых выполнены ребристыми, воздухопромывной канал, устройство для создания водяной завесы, ребра на внутренних поверхностях полуцилиндров выполнены из полипропиленового профиля и расположены под углом менее 7° к образующим цилиндра и шагом, превышающим высоту ребер в 2 раза.

Устройство очищает эффективно воздух от пыли, гидрофильных аэрозолей, но не в достаточной степени проводит очистку воздуха в помещениях, занятых сварочными работами и пайкой, а также полигонов при сжигании отходов, в местах улиц, перегруженных автомобильным транспортом.

Выделяющийся CO₂ растворим в воде и эффективно поглощается, а диоксины в воде не растворяются, поэтому водяные завесы не могут в достаточной степени произвести полную очистку воздуха от диоксинов и вернуть очищенный воздух в то же рабочее помещение, в ту же среду.

В качестве прототипа к заявляемому изобретению выбрано устройство [3] (заявка №2005129224/06, МПК F16F 3/16, от 09.19.2005 г.), состоящее из прямоугольного корпуса, закрытого крышей с поддоном, соединенным через соответствующее штуцера с питательным трубопроводом и насосом, циркуляционным контуром, дренажным трубопроводом и разделенным вертикальной перегородкой с окном в нижней части на камеры очистки орошения, наружная стенка 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 (Ca(OH)₂) с вертикальными воздушными каналами между собой, имеются сепарационные пластины, ионизатор, вытяжной вентилятор и распределительная решетка.

Устройство очищает воздух от вредных компонентов отработавших газов автомобильного транспорта типа CO₂, SO₂, NO₂. Но от органических компонентов - таких как диоксины, диоксиды - устройство не способно воздух освободить, так как диоксины с водой не контактируют. Поэтому диоксины, пройдя завесу из воды в оросительном устройстве через зазор внизу, выйдут «сухими» в камеру очистки и беспрепятственно выйдут наружу.

В случае использования устройства для очистки воздуха помещений от вредной газовой среды при сварке или пайке диоксин вернется в полном объеме в то же помещение, как и на полигоне при сжигании отходов.

Задача изобретения - возможность полностью очистить воздух улиц помещений и полигонов от вредных примесей, преимущественно хлорорганических соединений типа диоксин.

Технический результат изобретения достигается тем, что, как и в известном устройстве, содержащем корпус камеры орошения, в которой имеются форсунки на коллекторе, контактную емкость, частично заполненную водой, имеющую зазор между камерой орошения и контактной емкостью, снабженную подпитывающим циркуляционным и дренажным штуцерами, контактная емкость с форсунками соединена циркуляционными штуцерами, а также имеющим сепаратор и отводной вентиляционный канал, согласно изобретению оно имеет два корпуса оросительных камер, первый из них имеет вид замкнутого сверху купола и размещен над контактной емкостью с уксусной кислотой, а второй имеет напротив ряда форсунок отражатели ударов распыляемой из форсунок жидкости, причем форсунки в первой оросительной камере размещены на коллекторе в верхней части корпуса, а во второй - на коллекторе по центру камеры, причем в обеих оросительных камерах форсунки установлены с возможностью подачи подпитывающей их жидкости сверху вниз - противотоком поступающей в камеры газовоздушной смеси из воздушного зазора между камерами орошения и контактной емкостью, верхний ряд форсунок во второй камере орошения имеет подпитку водой, не содержащей хлор, вторая оросительная камера размещена в корпусе над контактной частью емкости с масляной щелочной эмульсией, которая подпитывает форсунки, нижняя часть корпуса разделена на две контактные емкости съемной перегородкой, в первой оросительной камере имеется разделительная стенка с аэродинамическим профилем, к обеим оросительным камерам подсоединена ультрофиолетовая установка, сепаратор и отводной вентиляционный канал размещены над форсунками во второй оросительной камере.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемое изобретение отличается новыми элементами, их размещением и их функциональными возможностями.

Корпус имеет две камеры орошения и две части контактной емкости. Через воздуховод забранный из зоны загрязнения воздух попадает в первую оросительную камеру и контактную часть емкости с уксусной кислотой (СН₃СООН).

Первый корпус оросительной камеры от воздуховода имеет замкнутое пространство вверху и имеет выход внизу для того, чтобы обработка раствором уксусной кислоты (СН₃СООН), (pH 4-5) позволила удержать в контактной емкости наиболее концентрированную часть улавливаемых газов, особенно диоксина. Хлорполимерное соединение - диоксин (2, 3, 7 тетрахлорбензол) - при этом удерживается в контактной емкости, переходя из газообразного состояния в раствор кислоты.

Для более интенсивного движения проходящего в первой оросительной камере загрязненного потока газа, турбулизации его и получения гомогенного раствора, особенно с диоксином в кислоте, по центру в оросительной камере размещена вертикально вдоль оси корпуса разделительная стенка, имеющая аэродинамический профиль.

Поскольку очистка осуществляется в режиме непрерывного воздухозабора с места загрязнений и возвращения чистого воздуха в это же помещение, емкость и т.д., то необходима полная очистка от всех компонентов, загрязняющих воздух, которые являются токсичными. Часть загрязнений, которая проходит по воздушному зазору между первой оросительной камерой и зеркалом раствора уксусной кислоты недочишенной, оказывается в устройстве под воздействием ультрафиолета (300 нм).

В зоне перехода от одной оросительной камеры к другой ультрофиолетовое воздействие осуществляется от установки (УФ), размещенной на внешней части корпуса, по патрубкам к границам выхода из первой камеры орошения и входа во вторую камеру орошения.

Ультрафиолетовое облучение воздействует разрушающе на все виды загрязнений очищаемого воздуха - диоксидов (CO₂, NO₂, SO₂) и диоксинов.

Завершающий узел по очистке воздуха устройства - это вторая оросительная камера и контактная часть емкости, заполненная частично масляной щелочной эмульсией, которая поступает в режиме циркуляции в форсунки из контактной емкости и обратно.

Масляная эмульсия окончательно поглощает, растворяет в себе диоксины и все виды хлорорганических полимеров, выделяющихся в воздух, а также нейтрализует неорганические хлористые соединения (например, HCl).

Ускорению, интенсификации завершающего процесса очистки способствует наличие отражателей ударов жидкости в виде завесы, поступающей из форсунок во второй оросительной камере.

Отражатели способствуют снижению скорости перемещения капель щелочной масляной эмульсии в зоне распыла, что позволяет увеличить время контакта с загрязненной частью воздуха, а вибрация отражателей способствует усложнению траектории движения этой жидкости вниз из форсунок и диспергированию ее, тем самым обеспечивая более качественный контакт с загрязнениями. В результате двойного воздействия на загрязнения (ультрафиолет и щелочная масляная эмульсия) обеспечивается полная (100%-ная) очистка воздуха от отходящих газов (от автомобилей, на полигонах с отходами и при сварке) и возвращение чистого воздуха в атмосферу после обработки его водной завесой во второй камере орошения из верхней форсунки с водой, прохождении через сепаратор, размещенный над форсунами - на границе выхода второй камеры орошения и вентиляционный канал отвода. В зависимости от конечной задачи использования содержимого контактной емкости выводят отдельно растворы из каждой из них или убирают съемную перегородку между частями контактной емкости и после реакции между растворами, нейтрализации и обезвреживания в них токсичных соединений, хлорорганических соединений особенно, как самых канцерогенных, выводят загрязнения в канализацию.

Заявляемое изобретение имеет техническое решение, обладает новизной и имеет промышленное применение, так как пройдя лабораторные испытания показало отличные результаты.

В сравнении с другими техническими решениями того же назначения [4], [5] (а.с. №96958 и а.с. №937336, МПК C02F 1/26, от 04.01.1981 г. и от 12.12.1980 г.) заявляемое изобретение решает поставляемую задачу значительно на более высоком уровне, со 100% очисткой загрязненного воздуха.

Устройство состоит из корпуса, в котором имеется воздуховод (1), контактная емкость (2', 2'' 2'''), перегородка (3), отделяющая одну часть (2') от другой (2''). Над частями контактных емкостей, частичной заполненных уксусной кислотой (СН₃СООН) и частично - щелочной масляной эмульсией, имеется сквозной воздушный зазор (2''') между зеркалом жидкости в контактной емкости и оросительными камерами (4) и (8) - над контактной емкостью. Над частью контактной емкости (2') с уксусной кислотой (СН₃СООН) имеется корпус оросительной камеры (4). Он выполняется в виде замкнутого купола. В этой камере размещена разделительная стенка, выполненная с аэродинамическим профилем (5) и с форсунками (6) на коллекторе. Над частью контактной емкости (2''), частично заполненной щелочной масляной эмульсией, форсунки «верхнего» ряда (9) подпитываются водой, не содержащей хлора. Между оросительными камерами (4) и (8) размещена установка (УФ), вырабатывающая ультрафиолет (10), от которой отходят патрубки (11), (12) снабжающие воздушный зазор (2''') ультрафиолетом. Напротив форсунок второй оросительной камеры имеются отражатели (13). Над форсунками во второй оросительной камере размещены сепаратор (14) и отводной канал (15) - воздухоотвод для вывода чистого воздуха в то же рабочее пространство, откуда забирается загрязненный воздух.

На чертеже показано схематично устройство в общем виде, в разрезе.

Устройство работает следующим образом.

Устройство компонуют на месте, отведенном для обработки загрязненного воздуха. Длина воздуховода (1), через который воздух проходит к первой оросительной камере (4) и контактной емкости под ней (2'), берется с учетом возможностей преобразования воздушного потока из ламинированного в турбулентный. Это позволяет в конце воздуховода объединить смесь газов и гомогенизировать ее. Вначале в воздуховод (1) поступает воздух, загрязненный токсичными газами и парами расплавов, например, при сварке. Воздуховод должен иметь длину прогона воздуха по нему не менее 2-3 метров. По возможности большая часть гомогенизированной смеси загрязненного воздуха попадает в воздушный зазор (2''') между нижней частью контактной емкости (2') с кислотой и первой оросительной камерой (4) - над ней. При этом уксусная кислота (СН₃СООН) с pH 4-5 в контактной части емкости (2') циркулирует в форсунки (6), размещенные на коллекторе (не показан) и в виде жидкостной завесы сверху вниз вновь поступает в контактную емкость (2'). Но проходя по воздушному зазору (2'''), загрязнения атакуются многорядной диспергированной жидкостной завесой, а разделительная стенка, выполненная с аэродинамическим профилем (5), помогает в камере (4) турбулизировать воздух. Смесь кислотно-воздушная из первой оросительной камеры поступает в контактную часть (2') емкости. Воздушная смесь, не дообработанная кислотой, проходит далее по зазору и обрабатывается ультрафиолетом на границе перехода к воздушному зазору контактной емкости на ее частью (2'') с масляной щелочной эмульсией, поступающим по патрубку (11) из устройства (УФ) (10), размещенного между оросительными камерами (4) и (8).

Ультрафиолет воздействует на воздушную смесь загрязнений разрушающе. После этого остатки загрязнений в воздухе попадают во второй оросительной камере (8) под воздействие жидкостных завес (6), образованных выходящей из форсунок диспергированной масляной щелочной эмульсией, которая поглощает, растворяюще действует на загрязнения и, что особенно важно, - на диоксин. Растворенные загрязнения увлекаются вниз в контактную емкость (2''). Интенсифицируют этот процесс отражатели (13), гасящие скорость движения диспергированной жидкости из форсунок (6), вибрация отражателей и ультрафиолетовое излучение, подаваемое из установки (УФ) (10) по патрубку (12) к границе перехода воздушного зазора (2''') в контактной емкости (2'') ко второй оросительной камере (8). Далее, на пути очищаемого воздуха находится водяная завеса, не содержащая хлор, из форсунок (9) верхнего ряда, которая отмывает воздух окончательно водой от остатков загрязнений и масляной эмульсии. Сепаратор (14) выполненный в виде густой металлической сетки, конденсирует воду, и она спускается вниз, а чистый воздух проходит через отводной вентиляционный канал (15). Устройство работает в режиме рециркуляции жидкостей в контактной емкости.

По сравнению с прототипом заявляемое изобретение имеет преимущества:

- устройство позволяет произвести 100% очистку воздуха от токсичных компонентов - выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, т.е. газовых загрязнений воздуха в виде диоксина, диоксидов - двуокиси газов, серы углерода и т.д., и от газов, образующихся в процессе сварки, пайки (CaF, буры, борной кислоты), и газов при сжигании отходов на полигонах.

- оно позволяет повысить эффективность очистки воздуха с проведением в дальнейшем обезвреживания продуктов реакции, сбрасываемых в контактные части емкости жидкостными завесами из форсунок, простыми операциями, не требующими дополнительных затрат на их проведение. Устройство позволяет увеличить пропускную способность системы без ущерба для решаемой задачи.

    Степень очистки загрязнений № п/п Устройство CO₂ NO₂ SO₂ Диоксины Пыль       1. Известное (прототип) 88 74 80 0 100   С использованием воды [3]           2. Заявляемое 100 99,4 99,1 100 100 2а С использованием в 1-й контактной 100 99,4 99,1 100 100   емкости 10% водного раствора             уксусной кислоты, а во 2-й - 10%             водного раствора щелочи (NaOH) с             каменноугольным поглотительным             маслом (ГОСТ 2770-74)           2б С использованием в 1-й контактной 100 99,5 99,1 99,8 100   емкости 10% водного раствора             уксусной кислоты, а во 2-й - 10%             водного раствора щелочи (NaOH) с             соляровым маслом (ГОСТ 305-82             нефтяное масло)          

Список информации, принятой во внимание

1. Пат. №42499, МПК В01D 47/06, от 01.09.04 г. (аналог).

2. Пат. №48278, МПК В01D 47/06, от 02.06.05 г. (аналог).

3. Заявка №2005129224/06, МПК F16F 3/16, от 09.09.05 г. (прототип).

4. А.с. №967958, МПК C02F 1/26, от 04.01.81 г.

5. А.с. №937336, МПК C02F 1/26, от 12.12.80 г.

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха от пыли, химических примесей, аэрозолей. Устройство для очистки воздуха состоит из корпуса, двух оросительных камер, в которых имеются форсунки, контактной емкости, зазора в корпусе между оросительной камерой и контактной емкостью, снабженной подпитывающим, циркуляционным и дренажным штуцерами, сепаратора, отводного вентиляционного канала. Первая из оросительных камер имеет вид замкнутого сверху купола и размещена над контактной емкостью с уксусной кислотой. Вторая оросительная камера размещена в корпусе над контактной частью емкости, частично заполненной масляной щелочной эмульсией, которая подпитывает форсунки. К обеим оросительным камерам подсоединена ультрафиолетовая установка. Нижняя часть корпуса устройства разделена съемной перегородкой на две контактные емкости. Сепаратор и отводной вентиляционный канал размещены над форсунками во второй оросительной камере. Изобретение позволяет проводить очистку воздуха с высоким показателем, близким к 100%, особенно от диоксинов. 1 ил., 1 табл.

Устройство для очистки воздуха, состоящее из: корпуса, оросительной камеры, в которой имеются форсунки на коллекторе, контактной емкости, зазора в корпусе между оросительной камерой и контактной емкостью, снабженной подпитывающим, циркуляционным и дренажным штуцерами, сепаратора, отводного вентиляционного канала, форсунки подсоединены к контактной емкости циркуляционными штуцерами, отличающееся тем, что оно имеет две оросительные камеры в корпусе, первая из них имеет вид замкнутого сверху купола и размещена над контактной емкостью с уксусной кислотой, а вторая оросительная камера размещена в корпусе над контактной частью емкости, частично заполненной масляной щелочной эмульсией, которая подпитывает форсунки, нижняя часть корпуса устройства разделена съемной перегородкой на две контактные емкости, вторая оросительная камера имеет напротив ряда форсунок отражатели ударов распыляемой из форсунок жидкости, причем форсунки размещены на коллекторе по центру оросительной камеры с возможностью подачи подпитывающей жидкости сверху вниз - противотоком поступающей в камеру газовоздушной смеси из зазора, верхний ряд форсунок во второй камере орошения имеет подпитку водой, не содержащей хлор, причем к обеим оросительным камерам подсоединена ультрафиолетовая установка, а сепаратор и отводной вентиляционный канал размещены над форсунками во второй оросительной камере.