Устройство по очистке воздуха

Изобретение относится к полезным моделям - устройствам для очистки воздуха от газов или кислот, содержащих хлор, в частности соляной кислоты и газообразного хлористого водорода. Оно может быть использовано для очистки воздуха после отработки электролитов, травления кислотной активации и т.д. Технической задачей полезной модели является повышение степени очистки воздуха от водорода хлористого. Технический результат, заявляемой полезной модели - устройства для очистки воздуха, как и в известном содержащем воздуховод, корпус с полуцилиндрами, образующими воздухопромывной канал, устройство для создания водяной завесы, размещенное в воздухопромывном канале, включающем коллекторы с форсунками, работающими в режиме рециркуляции, корпус с полуцилиндрами из полупропилена, имеющего в верхней части каплеотбойник, сепаратор и отводной канал с вентилятором, имеющем под воздухопромывным каналом контактную емкость, частично заполненную водой, с зазором между зеркалом воды потолочной поверхности и нижней торцевой частью воздухопромывного канала, согласно изобретению оно имеет дополнительный закрытый сверху воздухопромывной канал колоколообразной формы с устройством в нем для создания водяной завесы, контактная емкость заполнена водным раствором натрия углекислого, воздуховод выполенен из полипропилена и подсоединен к дополнительному корпусу воздухопромывного канала, между корпусами воздухопромывных каналов на контактной емкостью установлена емкость с водным раствором натрия углекислого, с отводами в контактную емкость, на уровне зазора между основным воздухопромывным каналом и зеркалом жидкости в контактной емкости, а так же на уровне размещения каплеотбойника установлены рН-метры, соединенные с емкостью с водяным раствором натрия углекислого над контактной емкостью устройства. Заявляемая полезная модель имеет следующие преимущества. Устройство способно расширить свои возможности. Оно позволяет реализовать высокую степень очистки пыли, СО₂ и самое главное - водорода хлористого - загрязнения в газообразном состоянии и очень трудноулавливаемого из-за высокой степени летучести и способности соединяясь со многими элементами оставаться агрессивным, не полностью связываясь, оставаясь в свободном состоянии. Заявляемое устройство активно нейтрализует загрязнение, контролирует состояние загрязнения на ответственных этапах улавливания, оперативно реагируя на изменение водной среды в устройстве. Табл. 1, илл.1

Изобретение относится к полезным моделям - устройствам для очистки воздуха от газов или кислот, содержащих хлор, в частности соляной кислоты и газообразного хлористого водорода. Оно может быть использовано для очистки воздуха после отработки электролитов, травления кислотной активации и т.д.

Известно устройство [1] (Справочник. Гальванические покрытия в машиностроении под ред. М.А.Шлугера, Т.2, «Машиностроение», 1985 г., стр.224), содержащее отстойники - отдельно под каждый вид загрязнений, из которых по трубопроводам загрязнения подаются в нейтрализатор, емкость для отстаивания, емкость для обезвоживания, шлаконакопитель, емкость с флокулянтом, отводы для стока отстоявшейся части загрязнения.

Устройство очищает кислоты в многооперационной системе, улучшающей технологию очистки и не гарантирующую высокой степени очистки воздуха при непрерывном процессе воздухозабора с места очистки. Устройство материалоемко, требует использования температур и следовательно термокамер.

Известно устройство [2] (патент 2031945, МПК F16F 3/16 от 27.06.07 г.), состоящее из прямоугольного корпуса, закрытого крышей с поддоном, соединенным через соответствующие штуцера с питательным трубопроводом и насосом циркуляционным контуром, дренажного трубопровода, корпус разделен вертикальной перегородкой с окном в нижней части на камеры: камеру орошения и камеру очистки.

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, по ходу движения воздуха помещены съемные контейнеры с вертикальными перфорированными кассетами, покрытые слоем гашеной извести с вертикальными каналами между собой. Имеются сепарационные пластины, ионизатор, вытяжной вентилятор и распределительная решетка.

Устройство не позволяет эффективно производить очистку воздуха, содержащего водород хлористый, т.к. водяная завеса в оросительной камере образует в камере очистки смесь соляной кислоты с водой в виде дыма, который нейтрализуется только частично гашеной известью в контейнерах с кассетами, покрытыми известью. При большой скорости прохождения воздушного потока через устройство качество очистки водорода хлористого составляет 78-80% максимально.

В качестве прототипа заявляемому в качестве полезной модели устройству по очистке воздуха взято устройство [3] (пат. 4243, МПК В01Д 47/06, от 01.09.2004 г.), содержащее корпус с полуцилиндрами, образующими воздухопромывной канал, устройство для создания водяной завесы, размещенное в воздухопромывном канале, которое включает коллекторы с форсунками, корпус с полуцилиндрами выполнен из полипропилена. В воздухопромывном канале имеется сепаратор. Под воздухопромывным каналом имеется контактная емкость.

Устройство имеет высокую степень очистки воздуха от пыли, тяжелых металлов, но имеет недостаточную высокую степень очистки от водорода хлористого (88%).

Технической задачей полезной модели является повышение степени очистки воздуха от водорода хлористого.

Технический результат, заявляемой полезной модели - устройства для очистки воздуха, как и в известном, содержащем воздуховод, корпус с полуцилиндрами, образующими воздухопромывной канал, устройство для создания водяной завесы, размещенное в воздухопромывном канале, включающем коллекторы с форсунками, работающими в режиме рециркуляции, корпус с полуцилиндрами из полупропилена, имеющего в верхней части каплеотбойник, сепаратор и отводной канал с вентилятором, имеющем под воздухопромывным каналом контактную емкость, с зазором между зеркалом воды потолочной поверхности и нижней торцевой частью воздухопромывного канала, согласно изобретению оно имеет дополнительный закрытый сверху воздухопромывной канал колоколообразной формы с устройством в нем для создания водяной завесы, контактная емкость заполнена водным раствором натрия углекислого, воздуховод выполнен из полипропилена и подсоединен к дополнительному корпусу воздухопромывного канала, между корпусами воздухопромывных каналов над контактной емкостью установлена емкость с водным раствором натрия углекислого, с отводами в контактную емкость, на уровне зазора между основным воздухопромывным каналом и зеркалом жидкости в контактной емкости, а так же на уровне размещения каплеотбойника установлены рН-метры, соединенные с емкостью с водяным раствором натрия углекислого над контактной емкостью устройства.

За счет наличия дополнительного корпуса куполообразной формы и устройства для создания водяной завесы в нем, увеличивается время контакта с загрязнением и следовательно повышается качество очистки воздуха и количество улавливаемого загрязнения. За счет того, что контактная емкость имеет большой объем, а в ней имеется нейтрализатор - водный раствор натрия углекислого (Na₂CO₃ ), попадающий газообразный водород хлористый эффективно и энергично вступает в реакцию по схеме:

2НСl+Na₂ CO₃=2NaCl+Н₂СО₃

в результате получаем нейтральную соль - NaCl и слабую кислоту, которая быстро разлагается на H₂ и СО₃. Рециркуляция водного раствора натрия

углекислого из контактной емкости в форсунки и обратно длительное время удерживает среду водную и в месте воздушного зазора между зеркалом раствора в контактной емкости и верхней торцевой частью ее. Но так как в результате нейтрализации образуется соль и кислота рН - среды постепенно из нейтральной переходит в кислую, что затрудняет контроль состояния среды в объеме устройства и на выходе очищенного воздуха через отводной канал. Размещение емкости с водным раствором натрия углекислого между корпусами над контактной емкостью позволяет избежать перерывов в нейтрализации, а значит в очистке от водорода хлористого очищаемого воздуха.

Автоматически добавляем раствор Na₂CO₃ при показаниях рН-метра ниже 6-6,5, установленного на выходе воздуха из водопромывного канала после форсунок верхнего ряда. Это позволит даже малые доли загрязнений нейтрализовать. А при рН - среды на входе в основной корпус воздухопромывного канала равного 4-4,5 - показатель того, что угольная кислота находится при максимальной концентрации, а загрязнения (НСl) - при минимальной концентрации. Ниже этих значений - рН-метр подает команду на подключение из емкости, размещенной между корпусами основным и дополнительным, нейтрализатора (Nа₂СО₃) к контактной емкости и повышения pH-среды близкой к нейтральной.

На фиг.1 показан общий вид устройства полезной модели.

Полезная модель содержит основной корпус 1 воздухопромывного канала и дополнительный корпус 2 воздухопромывного канала. Воздухопромывные каналы имеют полуцилиндры 3, образующие трубу Вентури, форсунки 4 на коллекторах 5, каплеотбойник 6 и сепаратор 7 в основном корпусе 1 и отводной канал 8 на выходе из него. Воздуховод 9, по которому поступают загрязнения с очищаемым воздухом, размещен со стороны дополнительного корпуса 2 и соединен с ним в нижней части. Под корпусами 1 и 2 имеется контактная емкость 10, заполненная частично водным раствором натрия углекислого (Nа₂СО ₃)11 и имеющая воздушный зазор 12 между зеркалом водного раствора (Nа₂СО₃) и нижней границей раздела корпусов 1 и 2. Между корпусами 1 и 2 установлена емкость 13, из которой по отводам автоматически подается нейтрализатор (Na ₂CO₃) в центральную часть контактной емкости 10.

Измерители рН - среды 14, 15, размещены на уровне зазора 12 под основным корпусом воздухопромывного канала и над верхним рядом форсунок на уровне размещения каплеотбойника, соответственно. Рециркуляция раствора проходит по отводам 16.

Полезная модель работает следующим образом. Устройство компонуют вблизи источника загрязнений. Воздуховод 9 подсоединяют к источнику загрязнений (не показан) и дополнительному корпусу 2 воздухопромывного канала. Отводной канал 8 заканчивается отводом очищенного воздуха в атмосферу. Газообразный водород хлористый (НСl) поступает через воздуховод 9 в контактную емкость 10-12 и лабиринт водяных завес дополнительного корпуса 2 воздухопромывного канала,

образованных распылением водного раствора натрия углекислого (Nа₂СО₃) из форсунок 4, размещенных на коллекторах 5 рядами. Водные завесы очищают воздух от загрязнения по схеме:

2НСl+Na₂ CO₃=2NaCl+Н₂СО₃

Воздух далее проходит по зазору 12 и устремляется к основному корпусу 1 воздухопромывного канала за счет вентиляции его (вентилятор не показан). Загрязнения в виде соли и слабой угольной кислоты попадают в контактную емкость 10, где соль (NaCl) находится в виде слабого раствора в начальный период нейтрализации, а затем более концентрированного в зависимости от частоты смены жидкости из контактной емкости.

Угольная кислота быстро разлагается на H₂О и СO₂ Процесс поступления загрязнений или очистки воздуха от водорода хлористого постоянен длительное время (~8 часов) поэтому необходимо, чтобы нейтрализация НСl шла непрерывно. Для этого автоматически определяют рН - среды в месте входа очищаемого воздуха в основной корпус 1 воздухопромывного канала. рН - среды очищаемого воздуха усложнен непрерывным поступлением НСl и появлением угольной кислоты. При поступлении малых количеств НСl рН - среды будет на уровне значений рН - для угольной кислоты (~3-5). При поступлении больших концентраций НСl рН - среды, в случае недостаточной степени нейтрализации, будет >5, что недопустимо. Поэтому определяют рН - среды на входе в основной корпус 1 воздухопромывного канала для предотвращения выбросов Cl₂ в атмосферу. рН-метр соединенный с емкостью 13, в которой содержится водный раствор Na₂CO₃ (расчет концентрации берется, исходя из концентрации улавливаемого НСl), автоматически подает команду емкости и Na₂CO ₃ поступает в центральную часть контактной емкости для более равномерного распределения по объему жидкости в емкости 10, более оперативной нейтрализации загрязнений и очистке воздуха до основного корпуса 1 воздухопромывного канала. Затем очищаемый и контролируемый рН - среды влажный воздух поступает в основной корпус 1 воздухопромывного канала, где водяная завеса из ряда форсунок 4, содержащая раствор, имеющий в своем составе NaCl - нейтральную соль и Н₂СО₃ - слабую кислоту, очищает окончательно воздух, при непременном контроле рН - среды в месте размещения каплеотбойника 6 (над верхними рядами форсунок). Если рН - среды на уровне 5-6, то это значит - уходит СO ₂ в процессе нейтрализации загрязнения. Если рН - среды менее 5- это сигнал, что рН-метр должен подать команду - емкости 13 обеспечить подачу нейтрализатора в контактную емкость 10 и воздушный зазор 12. Рециркуляция водного раствора Na₂ CO₃ из форсунок в контактную емкость через отводы 16 позволит обеспечить полную очистку воздуха от водорода хлористого. Каплеотбойник 6 и сепаратор 7 конденсируют водную составляющую воздуха. Через отводной канал 8 очищенный воздух попадает в атмосферу.

Заявляемая полезная модель нова и промышленно применима, т.к. в результате исследований показала работоспособность и доказала возможность осуществления поставленной задачи. Предполагается внедрение в ЗАО «Вентмонтаж» г.Перми и на заводах, имеющих выбросы водорода хлористого и проблемы, связанные с этим.

При изготовлении устройства использован полипропилен - как основной материал для частей устройства - воздуховода, корпусов, контактной емкости и полуцилиндрических элементов в качестве мишений для гашения скорости движения водяных струй и сбрасывания смеси очищаемого воздуха с водным раствором (NaCl+Н ₂СО₃). Последний ряд (вверху) форсунок в основном корпусе воздухопромывного канала смывает чистой водой смесь (NaCl+Н ₂СО₃) внизу, а в атмосферу подается очищенный воздух, (см. таблицу).

Заявляемая полезная модель имеет следующие преимущества.

Устройство способно расширить свои возможности. Оно позволяет реализовать высокую степень очистки пыли, СО₂ и самое главное - водорода хлористого - загрязнения в газообразном состоянии и очень трудноулавливаемого из-за высокой степени летучести и способности соединяясь со многими элементами оставаться агрессивным, не полностью связываясь, оставаясь в свободном состоянии.

Заявляемое устройство активно нейтрализует загрязнение, контролирует состояние загрязнения на ответственных этапах улавливания, оперативно реагируя на изменение водной среды в устройстве.

Таблица
п/п	Устройство	Степень очистки воздуха от HCL	Степень очистки воздуха от СО2	Степень очистки воздуха от пыли
		%	%	%
1	Прототип (патент.42443, МПК В01Д 47/06)	88	100	100
2	Заявляемая полезная модель	100	100	100

Источник информации.

1. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник, т.2., М. Машиностроение, под ред. М.А.Шлугера, с.224 (аналог).

2. Патент 2031945, МПК F16F 3/16, от 27.06.07 г. (аналог).

3. Пат. 4243, МПК В01Д 47/06, от 01.09.04 г. (прототип).

Устройство для очистки воздуха, содержащее воздуховод, корпус с полуцилиндрами, образующими воздухопромывной канал, устройство для создания водяной завесы, размещенное в воздухопромывном канале, включающее коллекторы с форсунками, работающими в режиме рециркуляции, корпус с полуцилиндрами, выполненным из полипропилена, имеющем в верхней части корпуса каплеотстойник, сепаратор и отводной канал с вентилятором, имеющим под воздухопромывным каналом контактную емкость, с зазором между зеркалом воды, нижней частью воздухопромывного канала и потолочной поверхностью контактной емкости, отличающееся тем, что оно имеет дополнительный закрытый сверху воздухопромывной канал колоколообразной формы с устройством для создания водяной завесы, контактная емкость заполнена водным раствором натрия углекислого, воздуховод выполнен из полипропилена и подсоединен к дополнительному корпусу воздухопромывного канала, между корпусами воздухопромывных каналов над контактной емкостью установлена емкость с водным раствором натрия углекислого с отводами в контактную емкость, на уровне зазора между основным воздухопромывным каналом и зеркалом жидкости в контактной емкости, а также на уровне размещения каплеотбойника установлены рН-метры.