ОГНЕЗАЩИТНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕЗАЩИТЫ В ФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ Российский патент 2016 года по МПК B01D39/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к огнезащитному средству для фильтрационных установок, а также к способу повышения огнезащиты в фильтрационных установках.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Во многих областях техники и промышленности образуются потоки отходящего воздуха, которые насыщены аэрозолями. При этом в отношении аэрозолей речь идет о тонко диспергированных твердых или жидких взвешенных частицах, которые увлекаются потоками отходящего воздуха и, как правило, должны быть отделены от них.

Для отделения аэрозольных частиц от воздушного потока часто используются фильтрационные установки, которые задерживают аэрозольные частицы. Поскольку аэрозоли часто являются горючими и вследствие своей высокой удельной площади поверхности легко склонны к воспламенению, это зачастую приводит к пожарам или взрывам и, соответственно, вспышкам в этих фильтрационных установках. Такого рода пожары часто связаны с сильными повреждениями фильтрационных установок, так как они, как правило, обнаруживаются только слишком поздно, и в зависимости от типа аэрозоля зачастую также с большим трудом могут быть погашены, в частности, когда, например, в качестве аэрозольных частиц присутствуют металлические частицы, и соответственно этому достигается высокая температура горения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому в основу изобретения положена задача создания огнезащитного средства для фильтрационных установок и способа повышения огнезащиты в фильтрационных установках, которые снижают риск пожаров и/или взрывов в фильтрационных установках.

Задача решена с помощью огнезащитного средства для фильтрационных установок с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также способа повышения огнезащиты в фильтрационных установках с признаками пункта 5 патентной формулы. Признаки независимых пунктов формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам исполнения.

Согласно изобретению предусмотрен способ, в котором содержащий горючий аэрозоль воздушный поток подается на фильтр, причем фильтр задерживает по меньшей мере значительную часть аэрозоля из воздушного потока, причем в подводимый на фильтр воздушный поток вводится гранулированное огнезащитное средство. При этом гранулированное огнезащитное средство распределяется в воздушном потоке, и гранулы взаимодействуют с аэрозолем, благодаря чему потенциально реакционно-способная поверхность аэрозоля сокращается и тем самым снижается опасность воспламенения. Затем огнезащитное средство осаждается с аэрозолем в фильтре, и после этого вместе с отделенным аэрозолем может быть направлено на обезвреживание или утилизацию.

При этом соответствующее изобретению огнезащитное средство в качестве существенного компонента имеет пористые минеральные гранулы, предпочтительно также пластинчатые и/или чешуйчатые обломки гранул. Благодаря пористости гранулы имеют большую площадь поверхности, которая может взаимодействовать с аэрозолем и в состоянии связывать большие количества аэрозольных частиц. При этом минеральный материал обеспечивает то преимущество, что сам не является воспламеняющимся, так что вследствие поверхности самого огнезащитного средства не возникают новые очаги возгорания. Тем самым с помощью частиц огнезащитного средства в воздушном потоке снижается не только опасность пожара в самом фильтре, но также опасность воспламенения аэрозоля в воздушном потоке уже на пути к фильтру. Техническим результатом этого является снижение риска возгораний и/или взрывов в фильтрационных установках.

При этом гранулы предпочтительно имеют поровый объем свыше 80%, в особенности, предпочтительно поровый объем более 90%. При этом поровый объем определяется как частное от деления объема пор зерна гранулы на его общий объем. Подобные высокопористые материалы имеют, во-первых, то преимущество, что обеспечивают большую площадь поверхности, во-вторых, они благодаря своей низкой плотности без проблем увлекаются потоком воздуха, так что может быть предотвращено нежелательное осаждение из воздушного потока.

Гранулы в качестве существенного компонента предпочтительно имеют диоксид кремния, в частности, с концентрациями от 60 до 80% по весу. Это имеет то преимущество, что наряду со своей реакционной инертностью они не вызывают опасений в отношении влияния на здоровье и имеются в природе практически в неограниченном количестве как недорогой сырьевой материал. При этом предпочтительно речь идет о гранулах из вспученной перлитовой породы. Из природной перлитовой породы, которая имеется в распоряжении как встречающийся в природе недорогой сырьевой материал, вспученная перлитовая порода может быть получена в простом технологическом процессе вспучивания. Для этого необходимо только нагревать перлитовую породу до тех пор, пока она не станет вязкотекучей, так как имеющаяся в природе перлитовая порода содержит водные включения, которые в этом процессе испаряются, и тем самым получается высокопористый гранулированный материал.

Огнезащитное средство предпочтительно измельчается перед введением в воздушный поток или в воздушном потоке. Чем мельче гранулы огнезащитного средства, тем легче они могут быть увлечены воздушным потоком и тем более доступными являются находящиеся в порах поверхности. В целом же увеличивается полезная площадь поверхности огнезащитного средства. При этом измельчение может происходить в форме отдельной технологической стадии или в результате столкновений гранул между собой или с препятствиями, например стенками трубопровода.

В отношении фильтра речь может идти о фильтре с фильтрационным осадком, фильтре с поперечным движением потока или фильтре с высокой проницаемостью фильтрующего материала. При этом задерживание частиц в случае фильтра с фильтрационным осадком происходит в накопившемся на фильтрующей среде фильтрационном осадке. В случае фильтра с высокой проницаемостью фильтрующего материала частицы осаждаются на самой фильтрующей среде, после чего они внедряются в нее, тогда как в случае фильтра с поперечным движением потока вследствие натекания на фильтрующую среду под плоским углом предотвращается наслоение фильтрационного осадка, а также внедрение частиц в фильтрующую среду, чтобы обеспечить снижение потери давления на фильтрующей среде.

В отношении фильтрующей среды фильтра речь может идти о войлоке, нетканом материале с ориентированными волокнами, фильерном нетканом материале, нетканом материале с неориентированными волокнами, моно- или полифиламентном тканом материале. Но в равной мере в качестве фильтрующей среды могут быть использованы пористые твердые материалы, например засыпка или полученный спеканием металлокерамический материал. Также могут быть применены мембраны или фильтрующая среда из намотанной пряжи. При этом в отношении соответствующего изобретению способа и соответствующего изобретению огнезащитного средства предпочтительно, что в обычной ситуации к фильтрующей среде не должны предъявляться никакие повышенные требования в отношении дополнительного огнегасящего средства. Напротив, во многих случаях, в частности, при фильтрах, на которых образуются фильтрационные осадки, следует ожидать, что гранулы огнезащитного средства будут оказывать позитивное влияние на проницаемость фильтрационного осадка и, соответственно, в случае способов фильтрации без образования фильтрационного осадка будут препятствовать или по меньшей мере затруднять залипание и засорение фильтрующей среды. Последнее преимущество, в частности, проявляется тогда, когда речь идет об аэрозоле углеводородного характера, в частности о маслах или жирах.

Огнезащитное средство может быть использовано, например, в следующих отраслях промышленности: обработки древесины и переработки древесных материалов, переработки бумаги и полиграфии, переработки полимеров, текстильной, кожевенной, резинотехнической, металлопереработки, в технике пневматической транспортировки, в производстве автомобилей и принадлежностей, металлообработки, лазерной технологии, химической, фармацевтической промышленности, для обеззараживания и утилизации. В этих отраслях промышленности часто возникают потоки отходящего воздуха, содержащие твердые или жидкие аэрозоли, в которых может быть эффективно использовано огнезащитное средство.

Как правило, для применения огнезащитного средства могут рассматриваться все потоки отходящего воздуха, содержащие аэрозоли. Правда, в особенности, предпочтительны области применения при потоках отходящего воздуха в области техники пищевых продуктов, технологий пищевой промышленности, в технологиях химической, термической или механической обработки, а также технологического оборудования. В частности, в этих технических областях образуются содержащие аэрозоли потоки отходящего воздуха, которые часто содержат масла, жиры или прочие углеводороды и поэтому могут легко воспламеняться, но могут эффективно связываться соответствующим изобретению огнезащитным средством. При этом также предпочтительно, когда огнезащитное средство может смачиваться аэрозолем, предпочтительно аэрозоль образует с огнезащитным средством краевой угол < 90º. Благодаря этому аэрозоль особенно хорошо прилипает к огнезащитному средству и может быстро проникать в поры гранул, и/или лучше налипает на обломки гранул, благодаря чему обращенные к воздушному потоку поверхности аэрозольных частиц сокращаются до доли от первоначальных.

Примерами технологий из области технологического оборудования, в которой образуются содержащие аэрозоли потоки отходящего воздуха, для которой, в особенности, пригоден соответствующий изобретению способ повышения огнезащиты, являются, например, процессы первоначальной обработки, то есть такие технологии, как литье или спекание, в которых из бесформенного материала изготавливается заготовка. При этом присутствуют, в частности, вспомогательные материалы, которые в процессе изготовления испаряются с образованием аэрозоля. Но также процессы обработки формованием, такие как ковка, прокатка, горячее прессование, глубокая вытяжка, способы формования давлением, согласно стандарту DIN 8583, способы пластического формования сжимающими и растягивающими деформациями согласно стандарту DIN 8584, технологии формования растяжением согласно стандарту DIN 8585, способы формирования гибкой согласно стандарту DIN 8586 и технологии пластического формования с касательными напряжениями согласно стандарту DIN 8587, могут представлять собой источники содержащих аэрозоли потоков отходящего воздуха, например, вследствие применения смазочных разделительных средств, в которых изобретение может быть применено особенно предпочтительно.

Кроме того, технологии разделения, в частности, обработка режущими инструментами с геометрически определенным или неопределенным резанием, например, такая как сверление, фрезерование, токарная обточка, пиление, шлифование, хонингование или притирка, а также методы соединения, в частности, такие как сварка или пайка, - все без исключения способы нанесения покрытий, а также технологии изменения свойств материалов, как закалка, отжиг, отпуск, дисперсионное упрочнение, или термическая обработка с закалкой и высоким отпуском, являются источниками потоков отходящего воздуха, в которых является особенно предпочтительным соответствующее изобретению повышение огнезащиты, так как здесь в потоках отходящего воздуха часто присутствуют как испарившиеся в процессе производства вспомогательные материалы, которые, как правило, содержат углеводороды, так и металлические частицы, вследствие чего существует особенно большая потребность в эффективной огнезащите.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее изобретение будет более подробно разъяснено с помощью схематических Фигур 1-5. Как показано:

Фигура 1 представляет схематическое изображение технологического процесса в одном примерном способе согласно изобретению,

Фигура 2 представляет схематическое изображение поверхности соответствующего изобретению огнезащитного средства,

Фигура 3 представляет схематическое изображение отдельной гранулы соответствующего изобретению огнезащитного средства с его открыто пористой поверхностной структурой,

Фигура 4 представляет полученный с помощью растрового электронного микроскопа снимок поверхностной структуры примерного огнезащитного средства согласно изобретению,

Фигура 5 представляет полученный с использованием растрового электронного микроскопа снимок отдельной гранулы примерного огнезащитного средства согласно изобретению с его открыто пористой поверхностной структурой.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В условиях примерного способа в примерном технологическом и/или производственно-техническом устройстве 1 образуется содержащий аэрозоль поток отходящего воздуха. Через дозатор 2 для твердых материалов в поток отходящего воздуха вводится примерное соответствующее изобретению огнезащитное средство и вместе с аэрозолем осаждается в фильтре 3. В примерном способе поток отходящего воздуха подается через компрессор 4, который в показанном примере предпочтительно размещен позади фильтра. Очищенный таким образом поток отходящего воздуха может быть, например, через выпускной канал 5 для очищенного газа выпущен наружу. В отношении дозатора 1 речь может идти о любом инжекторе, например, огнезащитное средство в пылевидном состоянии может вдуваться в поток отходящего воздуха.

В отношении примерного огнезащитного средства речь идет о вспученной перлитовой породе. В результате процесса вспучивания перлитовая порода достигает насыпного веса при температуре 20ºС на уровне 70 +/- 20 кг/м³. При этом внутри гранулы перлитовой породы возникает высокая пористость с открытой структурой пор, причем отверстия пор на поверхности имеют диаметр с порядком величины в диапазоне от 5 до 40 мкм. Поскольку поры не имеют круглой формы, понятие «диаметр» здесь следует рассматривать как эквивалентный диаметр круга, то есть в качестве диаметра, при котором пора имела бы такую же величину, имея круглую форму. Здесь в качестве величины должен устанавливаться поперечник отверстия поры для поверхности частиц гранулята, так как размер такого отверстия имеет решающее значение для возможного внедрения аэрозоля в пористую частицу гранулята.

В показанном примерном случае стенки ячеек между порами вследствие высокой пористости гранулы имеют толщину стенки с порядком величины в диапазоне приблизительно одного мкм. Эти очень тонкие стенки ячеек из твердого и хрупкого материала легко разрушаются, так что - как хорошо различимо на Фигуре 4 и особенно на Фигуре 5 - имеется большое число разрушенных, дополнительно налипших на гранулу фрагментов стенок ячеек, которые особенно хорошо прилипают к поверхностям, например дисперсных капелек масла, и тем самым могут образовывать препятствующий воспламенению слой.

В способе повышения огнезащиты в фильтрационных установках содержащий горючий аэрозоль воздушный поток подается в фильтр. Фильтр задерживает значительную часть аэрозоля из воздушного потока. В подводимый к фильтру воздушный поток вводится гранулированное огнезащитное средство. Огнезащитное средство в качестве существенного компонента имеет пористые минеральные гранулы. Изобретение обеспечивает повышение огнезащиты в фильтрационных установках. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ повышения огнезащиты в фильтрационных установках, в котором содержащий горючий аэрозоль воздушный поток подают в фильтр, причем фильтр задерживает по меньшей мере значительную часть аэрозоля из воздушного потока,
отличающийся тем,
что в подводимый к фильтру воздушный поток вводят гранулированное огнезащитное средство, которое в качестве существенного компонента имеет пористые минеральные гранулы,
при этом в качестве аэрозоля используют углеводороды, масла или жиры, в качестве фильтра используют фильтр с фильтрационным осадком, фильтр с поперечным движением потока или фильтр с высокой проницаемостью фильтрующего материала, а в качестве минеральных гранул используют вспученную перлитовую породу.

2. Способ по п. 1,
отличающийся тем,
что огнезащитное средство измельчают перед введением в воздушный поток или в воздушном потоке.

3. Способ по п. 1,
отличающийся тем,
что воздушный поток представляет собой поток отходящего воздуха в области технологии пищевых продуктов, технологии производства пищевых продуктов, технологий химической, термической или механической обработки, а также технологического оборудования.

4. Способ по п. 1,
отличающийся тем,
что воздушный поток при прохождении через фильтр, по меньшей мере частично, пропускают через фильтрующую среду, причем в качестве фильтрующей среды предпочтительно используют сито, войлок, нетканый материал с ориентированными волокнами, фильерный нетканый материал, нетканый материал с неориентированными волокнами, засыпку, пористый твердый материал, в частности, полученный спеканием металлокерамический материал, фильтрующую среду из намотанной пряжи, мембрану, моно-или полифиламентную ткань.

5. Способ повышения огнезащиты в фильтрационных установках, в котором содержащий горючий аэрозоль воздушный поток подают в фильтр, причем фильтр задерживает по меньшей мере значительную часть аэрозоля из воздушного потока,
отличающийся тем,
что в подаваемый к фильтру воздушный поток вводят гранулированное огнезащитное средство, предпочтительно способ по одному из пп. 1-4,
при этом предусмотрена возможность смачивания огнезащитного средства аэрозолем, предпочтительно аэрозоль образует с огнезащитным средством краевой угол менее 90°.

6. Способ повышения огнезащиты в фильтрационных установках, в котором содержащий горючий аэрозоль воздушный поток подают в фильтр, причем фильтр задерживает по меньшей мере значительную часть аэрозоля из воздушного потока,
отличающийся тем,
что в подаваемый к фильтру воздушный поток вводят гранулированное огнезащитное средство, предпочтительно способ по одному из пп. 1-5,
при этом воздушный поток является потоком из рабочей области процесса первоначальной обработки, процесса обработки формованием, процесса разделения, процесса соединения, процесса нанесения покрытия или процесса изменения свойств материала.