Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности.

Известен способ улавливания высокодисперсных аэрозолей путем насыщения запыленного воздушного потока водяными парами с последующим конденсационным укрупнением и улавливанием аэрозольных частиц из паровоздушного потока (авт.св. СССР №546364, МПК B01D 47/00, 1975).

Основным недостатком известного способа является то, что поток газа встречает на своем пути значительное гидравлическое сопротивление, возникающее в узких каналах насадки, что приводит к значительным потерям энергии.

Известен способ улавливания высокодисперсных аэрозолей, заключающийся в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру, с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, при этом разность температур между входной горячей и выходной холодной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°C, между соседними стенками тракта - в диапазоне 35-55°C, причем изменение температуры обеспечивают по линейному закону, время пребывания частиц в тракте разнотемпературной конденсационной камеры выбирают в пределах 0,3-6 с, а после разнотемпературной конденсационной камеры очищаемый поток воздуха дополнительно пропускают через влагоотделитель (Патент РФ №2323033, МПК B01D 47/05 - прототип).

Указанный способ реализуется следующим образом.

Очищаемый воздух предварительно увлажняется в увлажнителе и поступает в компрессор, где происходит его сжатие до заданных параметров. Из компрессора сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха и далее в подогреватель, где ему придается требуемая влажность и температура.

Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором, прошедший через увлажнитель сжатого воздуха и подогреватель, подается в разнотемпературную камеру, в которой происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей, и их рост до размеров капель.

За счет выполнения начальной части стенок более горячей, чем остальные части, происходит значительное уменьшение на входе метастабильного пересыщения и соответственно увеличивается зона устойчивого пересыщения, однородного по сечению как вдоль, так и поперек потока.

Одна часть конденсата улавливается в камере, а другая, оставшаяся, в расположенном за ней водоотделителе. Комплект, состоящий из увлажнителей и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру воздушного потока в широком диапазоне.

Основным недостатками данного способа является неоптимально подобранный температурный режим нагрева стенок, что приводит к снижению эффективности очистки и соответственно увеличению времени очистки газового потока от загрязнений.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа очистки воздуха, применение которого позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе очистки воздуха, заключающемся в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, согласно изобретению температуру стенок тракта по всей их длине поддерживают равной, при этом разность температур между соседними стенками тракта обеспечивают в диапазоне 50-70°C.

Проведенные экспериментальные работы на модельных камерах показали, что для наиболее интенсивного ведения процесса газоочистки в разнотемпературном тракте перепад температур между «холодной» и «горячей» стенками необходимо поддерживать в диапазоне 50-70°C.

Меньший перепад температур приводит к недостаточному перемешиванию газового потока по каналу, в результате не обеспечивается максимальная интенсификация процессов тепломассообмена, которая будет только сравнима с процессами в «холодном» тракте. Больший перепад оказывает негативное влияние на формирующуюся зону устойчивого пресыщения в разнотемпературном тракте, в которой происходит укрупнение частиц примеси до размеров крупных капель и выпадение их в осадок. При слишком интенсивном перемешивании слоев газа происходит ее разрушение, что резко снижает степень очистки газового потока.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показана принципиальная схема установки для очистки воздуха.

Установка для очистки воздуха содержит увлажнитель всасываемого воздуха 1, компрессор 2, увлажнитель сжатого воздуха 3, подогреватель 4, разнотемпературную конденсационную камеру 5 с газовым трактом 6 преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой. Тракт конденсационной камеры выполнен с соотношением длины к высоте более 20, исходя из того, что при меньшей величине не успевает произойти конденсационный рост частиц.

Продольная стенка 7 выполнена с возможностью радиального перемещения. Выходная часть газового тракта 6 разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем 8, работающим по принципу трубы Вентури.

Указанный способ реализуется следующим образом.

Очищаемый воздух предварительно увлажняется в увлажнителе 1 и поступает в компрессор 2, где происходит его сжатие до заданных параметров.

Из компрессора 2 сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха 3, и далее в подогреватель 4, где ему придается требуемая влажность и температура.

Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором 2 и прошедший через увлажнитель сжатого воздуха 3 и подогреватель 4, подается в разнотемпературную камеру 5, в которой происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей, и их рост до размеров капель.

При очистке загрязненный газовый поток подается в рабочий тракт прямоугольного сечения, стенки которого имеют разную температуру. При такой организации температурного поля по поперечному сечению рабочего тракта наблюдается интенсивное свободно-конвективное движение газа, которое закручивает поток, движущийся в продольном направлении по каналу. Такое продольно-винтовое движение способствует интенсивному перемешиванию слоев газового потока. В результате наблюдается интенсификация тепло- и массообменных процессов в газовом потоке, что приводит к более интенсивному отделению вредных примесей. В частности, коэффициенты теплоотдачи и массоотдачи увеличиваются при этом в среднем в 2-3 раза. Такой положительный эффект, вносимый свободной конвекцией в процесс газоочистки, доказывается серией сравнительных экспериментов на пилотной установке. Происходило сравнение объема выделившейся примеси при газоочистке в «холодном» рабочем канале, стенки которого имеют одинаковую температуру порядка 20°C, и в «разнотемпературном» рабочем канале, когда температура более холодной стенки поддерживалась около 20°C, а более горячей стенки - около 90°C. Эксперименты показали, что при разнотемпературной организации рабочего тракта происходит в 2 раза большее выделение примесей из газового потока.

Предлагаемый способ газоочистки обеспечивает осаждение вредных примесей в объеме вблизи и на поверхности «холодной» стенки, поэтому дополнительное преимущество применения «разнотемпературного» рабочего тракта будет наблюдаться в случае выделения из потока таких агрессивных веществ, как кислоты и т.д. В результате вредного воздействия на рабочую поверхность по истечении некоторого времени замене подлежит всего лишь одна «холодная» стенка, в отличие, если бы рабочий тракт был полностью «холодным». Экономия будет достигаться на материале «холодной» стенки при обслуживании. За счет того, что одна из стенок камеры выполнена с возможностью радиального перемещения, обеспечиваются требуемые условия прохождения очищаемого потока через газовый тракт разнотемпературной камеры путем изменения площади проходного сечения тракта.

Далее по ходу движения потока одна часть конденсата улавливается в камере 5, а другая, оставшаяся, в расположенном за ней водоотделителе. Комплект, состоящий из увлажнителей и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру воздушного потока в широком диапазоне.

Использование предложенного технического решения позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке при меньших затратах энергии.