Устройство для сорбционной нейтрализации газов

Полезная модель относится к технике проведения физических процессов в присутствии неподвижного слоя твердых частиц, а более конкретно, к аппаратам очистки газов при нейтрализации вредных составляющих посредством их концентрации на развитой поверхности твердых адсорбентов, преимущественно гранулированного активного угля. Устройство для сорбционной нейтрализации газов содержит секционный адсорбер, центральная полость которого сообщается с примыкающими по торцам входным и выходным патрубками подачи очищаемого газа, фильтр тонкой очистки с газопроницаемой мембраной развитой поверхности, эжекционный пневмотранспорт загрузки верхних секций гранулированным сорбентом и расположенный снизу шнековый механизм герметичной выгрузки отработавшего сорбента. Новым является то, что между адсорбером и входным и/или выходным патрубками установлен стеллаж с поперечными направляющими под съемные кассеты, несущие фильтры тонкой очистки, при этом направляющие стеллажа оснащены пазом для установки шиберной заслонки секций адсорбера. Предложенное техническое решение расширяет технологические возможности и повышает функциональную надежность переналаживаемого устройства при улучшении качества и степени очистки обрабатываемых газов и аэрозолей.

Полезная модель относится к технике проведения физических процессов в присутствии неподвижного слоя твердых частиц, а более конкретно, к аппаратам очистки газов при нейтрализации вредных составляющих посредством их концентрации на развитой поверхности твердых адсорбентов, преимущественно гранулированного активного угля.

Уровень данной области техники характеризует устройство для сорбционной нейтрализации газов по патенту 2233198, В 01 J 8|02, В 01 D 53|04, 2003 г., которое содержит укрепленный с зазором в кожухе газопроницаемый реактор (адсорбер) с центральной полостью, секции которого заполнены гранулированным сорбентом и разделены поперечной перегородкой, входной и выходной патрубки подачи очищаемого газа, эжекционный пневмотранспорт и механизм герметичной выгрузки отработавшего сорбента, совмещенный со склизом в нижней части адсорбера.

Особенностью этого устройства является наличие внутри горизонтального многосекционного адсорбера центральной емкости с перфорированными стенками, коммутирующейся с каналом подачи очищаемого газа, которая закрыта коническими крышками, предназначенными предотвращать образование сводов в насыпном сорбенте.

Адсорбер оснащен дополнительным пневмотранспортом автономной загрузки сорбента в примыкающую верхнюю секцию, отделенную перегородкой, что обеспечивает заполнение адсорбера без пустот, исключая дробление гранул активного угля, для повышения эффективности очистки газа от вредных включений.

Недостатком описанного устройства является возможность выноса отколовшихся частиц угольного сорбента с осажденными на их пористой поверхности вредными компонентами из очищаемого газа в атмосферу, так как адсорбер с отводящим каналом связан напрямую.

Отмеченный недостаток устранен в мобильном устройстве для сорбционной нейтрализации газов, выбранном по числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога, который описан в патенте RU 2209108, B 01 D 53|04, 2003 г.

Известное устройство содержит расположенные в технологической последовательности сепаратор, адсорбер и всасывающее устройство, соединенные сквозным каналом подачи очищаемого воздуха посредством входного и выходного патрубков, диффузора и конфузора соответственно.

Конфузор адсорбера подсоединен к сквозному каналу подачи очищаемого газа через фильтр тонкой очистки с зигзагообразной газопроницаемой

мембраной, то есть имеющей развитую поверхность, что обеспечивает высокую производительность, не оказывая заметного повышения гидравлического сопротивления газовому потоку, и эффективность очистки за счет снижения удельной нагрузки на мембрану, увеличивая тем самым срок службы фильтра.

Однако, это дополнительное усовершенствование, направленное на повышение качества нейтрализации газа, ограничивает производительность работ, потому что фильтр тонкой очистки размещен в меньшем проходном поперечном сечении адсорбера. Кроме того, увеличивается вспомогательное время на замену засорившегося угольной пылью фильтра, который в результате становится практически газонепроницаемым.

Адсорбер, как технологическое оборудование, имеет ограниченное применение только в установках, отводящий канал которых оснащен фильтром тонкой очистки, то есть последний не является структурной принадлежностью адсорбера по функциональному назначению.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является расширение технологических возможностей установки и повышение эффективности производительной нейтрализации газов.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для сорбционной нейтрализации газов, содержащем секционный адсорбер, центральная полость которого сообщается с примыкающими по торцам входным и выходным патрубками подачи очищаемого газа, фильтр тонкой очистки с газопроницаемой мембраной развитой поверхности, эжекционный пневмотранспорт загрузки верхних секций гранулированным сорбентом и расположенный снизу шнековый механизм герметичной выгрузки отработавшего сорбента, согласно изобретению, между адсорбером и входным и/или выходным патрубками установлен стеллаж с поперечными направляющими под съемные кассеты, несущие фильтры тонкой очистки, причем направляющие стеллажа оснащены пазом для установки шиберной заслонки секций адсорбера.

Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности устройства путем более эффективной нейтрализации очищаемых газов и расширение технологических возможностей применения адсорбера за счет оперативной переналаживаемости на различную производительность.

Предложенная конструкция адсорбера позволяет проводить автономную смену фильтров тонкой очистки на свежие в его отдельных секциях по мере загрязнения для дальнейшей утилизации или регенерации продувкой при повторном использовании по назначению.

Взаимосвязь адсорбера с каналом подачи очищаемого газа через примыкающие стеллажи со съемными фильтрующими кассетами, выборочно перекрываемыми шиберными заслонками, позволили адаптировать адсорбер к различной мощности потока очищаемого газа за счет изменения рабочего проходного сечения по торцам в пределах заданного диапазона нагрузок на

мембраны фильтров. При этом суммарное гидродинамическое сопротивление фильтров остается практически неизменным.

В зависимости от степени загрязнения или вредности очищаемых газов стеллажи устанавливаются на выходе или с обоих торцов адсорбера. Фильтры на выходе адсорбера дополнительно к основной функции нейтрализации газов дополнительно физически удерживают внутри отколовшиеся частички угольного сорбента и пыли, чем предотвращается их выброс в атмосферу.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности. Полученный новый эффект от суммы признаков обеспечил решение поставленной технической задачи.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель для специалиста по химическому машиностроению не следует явным образом, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления устройства для сорбционной нейтрализации газов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображено:

на фиг.1 - предложенное устройство;

на фиг.2 - то же, вариант исполнения;

на фиг.3 - то же, вид сверху;

на фиг.4 - поперечный разрез по адсорберу;

на фиг.5 - стеллаж;

на фиг.6 - разрез по А-А на фиг.5;

на фиг.7 - вид I на фиг.5.

Предложенное устройство предназначено для сорбционной нейтрализации вредных и отравляющих веществ, содержащихся в отходящих газах от печи их сжигания в виде аэрозоли, путем адсорбции на высокопористой поверхности активного угля, который затем утилизируется.

Адсорбер 1 укреплен в кожухе 2 устройства с периферийным зазором 3 (фиг.3), закрытым по торцам перегородками 4, где пристыкованы стеллажи 5, к которым примыкают входной и выходной патрубки 6 и 7 соответственно (фиг.2) подачи очищаемого газа.

В кожухе 2 смонтированы два параллельных адсорбера 1 (фиг.3 и 4), между которыми сформирована глухая центральная полость 8. Каждый адсорбер 1 состоит из двух последовательных секций 9, которые разделены между собой съемной перегородкой 10 (фиг.1 и 2) и заполнены гранулированным активным углем марки АГ-ПР по ТУ 6-15-1028844-025-91, адсорбентом 11.

Каждый стеллаж 5 (фиг.5-7) представляет собой многоярусную конструкцию, включающую поперечные направляющие 12, спрофилированные под кассеты 13, в которых смонтированы фильтры 14 тонкой очистки, газопроницаемые мембраны которых имеют развитую поверхность.

В направляющих 12 выполнен продольный паз 15 (фиг.7), в котором, при технологической необходимости устанавливается шиберная заслонка 16. При этом изолированная шиберной заслонкой 16 от газового потока кассета 13 может не извлекаться из стеллажа 5.

Съемные автономные кассеты 13 в стеллаж 5 устанавливаются поперечно адсорберу 1 и, следовательно, газовому потоку в нем.

Внутри каждого адсорбера 1 смонтирована емкость 17 с перфорированными стенками, которая сверху и снизу закрыта выпуклыми двухскатными крышками 18 и 19 соответственно. Верхняя крышка 18 является делителем потока загружаемого сорбента 11 (фиг.4), а нижняя крышка 19 размещена соосно над склизом 20 выгрузки отработавшего сорбента 11. Скаты крышек 18, 19 наклонены к вертикали под углом естественного откоса для насыпного сорбента 11.

Под склизом 20 расположен шнековый механизм 21 герметичной выгрузки отработавшего сорбента 11.

На кожухе 2 сверху (фиг.1-3) расположены два параллельно дейсвующих эжекционных пневмотранспорта 22 подачи сорбента 11 из емкости хранения (условно не показано) в сопрягаемые последовательные секции 9 адсорбера 1. Пневмотранспорта 22 примыкают к поперечным перегородкам 4 (входной) и 10 (съемной) соответственно.

Из емкости хранения гранулированный сорбент 11 посредством пневмотранспортов 22 одновременно подается в секции 9 до заполнения, при этом на верхней крышке 18 емкости 17 поток гранул сорбента 11 разделяется на два равных, которые поступают в адсобер 1 с обеих сторон емкости 17 относительно тонким слоем, чем минимизируется гидравлическое сопротивление.

Выполнение поперечной перегородки 10 съемной позволяет при ее удалении трансформировать самодостаточное устройство в одну секцию 9 адсорбера 1 удвоенного объема, которую возможно монтировать с подобной секцией 9, расширяя технологические возможности по объемной производительности, заметно снижая капитальные затраты при решении практических задач действующего производства.

Работает описанное устройство следующим образом. Очищаемый газ через входной патрубок 6 поступает в секции 9 адсорбера 1 через перфорированную емкость 17, где удерживается перегородкой 10.

В случае, когда необходимо снизить нагрузку на сорбент 11, продлевая срок его службы, стеллажи 5 установлены с обоих торцов адсорбера 1 (фиг.2) и газ на обработку из патрубка 6 подается через фильтры 14, которые на газопроницаемой поверхности задерживают твердые включения, механически очищая аэрозоль.

При этом, адекватно напору газового потока, часть фильтров 14 может быть перекрыта шиберными заслонками 16 для уменьшения суммарного проходного сечения, чтобы не снижать производительность работ устройства в целом.

При извлечении всех кассет 13 из входного стеллажа 5 устройство трансформируется в вариант с одним выходным стеллажом 5 (фиг.1).

Через слой сорбента 11 и перфорации стенок емкости 17 газ просачивается в зазор 3 кожуха 2 и центральную полость 8, наглухо перекрытые перегородками 4.

Далее газ поступает во вторую секцию 9, смонтированную последовательно первой, проходя слой сорбента 11, внутрь ее емкости 17, откуда затем поступает на фильтры 14 выходного стеллажа 5, где задерживаются откловшиеся угольные частички сорбента 11, уносимые газовым потоком.

Полностью очищенный газ через патрубок 7 выводится из адсорбера 1.

Степень активности сорбента 11 (уровень загрязненности) в секциях 9 адсорбера 1 постоянно контролируется пробами.

Периодически, перед сменным запуском в работу установки, проводят замену кассет 13 с фильтрами 14, которые засорены шламом. Использованные фильтры 14 утилизируют, сжигая в печах.

При достижении установленного уровня загрязненности сорбента 11 в секциях 9 адсорбера 1 подачу газа прекращают и включают механизм 21 выгрузки, шнеком которого насыпной сорбент 11 перемещается к герметичному приемнику. При этом гранулы сорбента 11 гравитационно по склизам 20 высыпаются из адсорбера 1, полностью освобождая его.

Отработавший сорбент 11, собранный в герметичном приемнике механизма 21 выгрузки, сжигается в печи уничтожения вредных и отравляющих веществ.

После выгрузки сорбента 11 из секций 9 механизм 21 отключают, подсоединяют новые герметичные приемники и включают эжекционные пневмотранспотры 22 для подачи свежего сорбента 11 на заполнение всех секций 9 обоих параллельных адсорберов 1.

Далее цикл работы повторяется.

Размещение внутри секций 9 адсорбера емкости 17 с перфорированными стенками в сочетании с периферийным зазором 3 кожуха 2, а также наличие поперечной перегородки 10 создают лабиринтные каналы прохождения обрабатываемого газа с торможением потока при реверсировании направления движения и дублируют контакт с сорбентом 11, чем повышается качество очистки от вредных примесей и отравляющих веществ.

Оснащение внутренней емкости 17 секций 9 каждого параллельно действующего адсорбера 1, через которую осуществляется подача газа на обработку, смонтированной под эжекционным пневмотранспортом 22 загрузки, выпуклой двухскатной крышкой 18, которая выполняет функции делителя потока, позволяет автоматически равномерно заполнять гранулированным сорбентом 11 секции 9 в два слоя, суммарной толщины, заданной технологией.

Емкость 17 внутри секций 9 адсорберов 1 формирует из расчетного объема сорбента 11 два утонченных слоя, через которые очищаемый газ более динамично проникает, что повышает производительность адсорбции.

Нижняя выпуклая крышка 19 емкости 17 предотвращает сводообразование движущейся по склизам 20 массы сорбента 11 к механизму 21 выгрузки, что повышает функциональную надежность установки.

Угол наклона склизов 20 составляет 43-45 градусов, что превышает угол естественного откоса для используемого насыпного гранулированного сорбента 11 (из активного угля), поэтому под действием сил гравитации сорбент 11 автоматически при загрузке и выгрузке перемещается по устройству вниз.

Использование дополнительных трансформируемых по геометрии стеллажей 5 с автономными съемными и сменными фильтрами 14 повысили эффективность и степень очистки различных газов и аэрозолей, технологически адаптируя конструкцию в широком диапазоне производительности и модификаций установок и устройств для сорбционной очистки.

1. Устройство для сорбционной нейтрализации газов, содержащее секционный адсорбер, центральная полость которого сообщается с примыкающими по торцам входным и выходным патрубками подачи очищаемого газа, фильтр тонкой очистки с газопроницаемой мембраной развитой поверхности, эжекционный пневмотранспорт загрузки верхних секций гранулированным сорбентом и расположенный снизу шнековый механизм герметичной выгрузки отработавшего сорбента, отличающееся тем, что между адсорбером и входным и/или выходным патрубками установлен стеллаж с поперечными направляющими под съемные кассеты, несущие фильтры тонкой очистки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющие стеллажа оснащены пазом для установки шиберной заслонки секций адсорбера.