Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц



Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
Способ очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц
B01D53/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2710336:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение предназначено для укрупнения и последующего улавливания твердых мелкодисперсных частиц при очистке вентиляционных и технологических выбросов от различных пылевидных частиц, с дисперсностью от 0,1 до 10 мкм и более, и может применяться в пищевой, легкой, химической, текстильной промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц, снижение аэродинамического сопротивления и энергозатрат при очистке воздуха, а также утилизация продуктов очистки вентиляционных и технологических выбросов. Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки воздуха, содержащем сепаратор мелкодисперсных частиц с двумя перфорированными пластинами, перфорации пластин выполняют в виде продольных вертикальных щелей. При этом оси щелевых отверстий первой и второй пластин смещают относительно друг друга, пластины устанавливают под наклоном, а загрязненный воздушный поток орошают мелкодисперсной водой с помощью форсунок. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способу очистки газов и может быть использовано в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки вентиляционных и технологических выбросов.

Наиболее близким, по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу, является способ очистки воздуха, при котором загрязненный воздух пропускают через сепаратор с двумя перфорированными пластинами, установленными перпендикулярно направлению движения воздуха. Диаметр перфорации второй пластины равен двум диаметрам перфорации первой пластины, а центры перфорации первой пластины размещены в середине межцентровых расстояний второй пластины. Расстояние между пластинами составляет 1,5 диаметра перфорации первой пластины, при этом первая перфорированная пластина выполнена с живым сечением, обеспечивающим струйное движение потока и набегание его на последнюю пластину под углом 90°. / см. Авторское свидетельство 342980780 СССР МКИ В01, Д45/08, 1982 г. / Принят за прототип.

Недостатками этого способа является невозможность получения высокой степени очистки от сухой мелкодисперсной пыли, из-за отскока частичек пыли от поверхности перфорированных пластин и уноса их воздушным потоком. Другим недостатком являются высокие энергозатраты, из-за значительного возрастания аэродинамического сопротивления, которое возникает в результате накопления пыли на поверхности второй, по ходу воздушного потока, пластины, а также громоздкость устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение качества очищенного воздуха и эффективности работы устройства для очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц, снижение аэродинамического сопротивления и энергозатрат при очистке воздуха, а также утилизация продуктов очистки вентиляционных и технологических выбросов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе очистки воздуха посредством устройства, содержащего корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого установлен сепаратор с двумя параллельными перфорированными пластинами, оси отверстий которых смещены друг относительно друга, и жалюзийный каплеуловитель, расположенный за сепаратором у выходного патрубка, при этом первая пластина выполнена с живым сечением, обеспечивающим струйное движение потока запыленного воздуха и набегание его на вторую пластину под углом 90, особенность заключается в том, что устройство дополнительно снабжают, по меньшей мере, одной форсункой, которую устанавливают во входном патрубке с возможностью орошения водой потока запыленного воздуха по ходу его движения, и поддоном для шлама со сливным приспособлением, который присоединяют к нижней части корпуса; перфорированные пластины, располагают под углом 30-60°, а перфорацию пластин выполняют в виде продольных щелевых отверстий с расположением осей щелевых отверстий первой пластины по межосевому центру щелевых отверстий второй пластины. Щелевые отверстия второй пластины выполняют шириной равной 2,0÷2,5 относительно ширины щелевых отверстий первой пластины. Пластины устанавливают на расстоянии соответствующем 1,5÷2,0 ширины щелевых отверстий первой пластины b1. Дисперсный состав, орошаемой форсункой воды, выбирают: 2÷10 мкм.

Эффективность работы устройства по очистке воздуха зависит в определенной степени от конкретных механизмов, приводящих к коагуляции и осаждению в нем аэрозолей, обусловленных конструктивными особенностями улавливающего элемента. / см. RanzW.E., WongJ.B., Ind. Eng. Chem., 44, 137 (1952) /. Эффективность осаждения аэрозольных частиц из струй (прямоугольных и круглых), набегающих на пластины (импакторы струй, сепараторы удара), на цилиндрических и сферических коллекторах, расположенных в аэрозольных потоках (волокнистые фильтры, газоочистители), за счет инерционных механизмов определяют как функцию числа Стокса: . Значение при осаждении частиц на пластины для круглых струй, соответствующее полному их извлечению из двухфазного потока, составляет по данным исследований, около 0,58; для прямоугольных струй - 0,82. Осаждение частиц не наблюдается при меньшем 0,2 для круглых струй (как в выбранном прототипе) и меньшем 0,3 для прямоугольных (как в заявленном устройстве).

Исследованиями по определению эффективности улавливания аэрозолей при скорости воздуха в отверстиях (щелях) 10÷180 м/с установлено также, что изменение расстояния от отверстия в первой пластине до поверхности второй пластины, в пределах от 1 до 3 эквивалентных диаметров отверстий, не влияет на полученные результаты.

Коагуляция аэрозолей в заявленном способе для очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц с последующим их улавливанием опирается на многочисленные исследования авторов предложенного технического решения в области очистки воздуха. Результатом этих исследований явились теоретические основы процессов коагуляции, и улавливания частиц пыли / Тюрин Н.П. Высокоэффективные устройства очистки вентиляционных выбросов от мелкодисперсных частиц: монография / Н.П. Тюрин. - Самара: СГАСУ, 2015. - 124 с. /.

В заявленном способе очистки воздуха, при прохождении трехфазного потока через щели первой пластины сепаратора, вследствие турбулизации потока в струйках с малым масштабом турбулентности, возникает турбулентная коагуляция (взаимная) частиц пыли и разбрызганной форсункой (форсунками) воды, что приводит к укрупнению частиц и увеличению их инерционного осаждения в сепараторе устройства, т.к. теоретически η (коэффициент полезного действия) возрастает пропорционально диаметру частиц d2.

Минимальные диаметры частиц dmin, которые будут удалены из потока, будут меньше по причине их коагуляции (укрупнения и последующего инерционного осаждения) и определяются с использованием рассчитываемых критериев Stкр.:

где - скорость потока, набегающего на препятствие, м/с;

- характерный размер препятствия, м.

Критерий подобия инерционного осаждения частиц, критерий Стокса определяется по известной формуле:

где - скорость потока, набегающего на препятствие, м/с;

ρч - плотность материала частиц, кг/м3;

dч - диаметр частиц, м;

Ск - поправка Кенингема-Милликена;

μв - динамическая вязкость, Па•с;

- характерный размер препятствия, м. Для всех рассматриваемых случаев инерционного осаждения частиц эффективность улавливания пропорциональна квадрату диаметра частиц , для ее повышения необходимо создать условия, способствующие увеличению турбулентности воздушного потока, которая окажет большее влияние на коагуляцию частиц.

Скорость турбулентной коагуляции - величина, способствующая числу встреч частиц в единице объема в единицу времени, 1/м3•с - происходящей за счет, так называемого, «механизма ускорения», определяется по формуле Левича В.Г.:

где n0 - начальная концентрация частиц, 1/м3;

- величина, характеризующая турбулентный поток, м23;

- линейный параметр (для трубы / равен ее диаметру), м;

- кинематическая вязкость воздуха, м2/с;

β - коэффициент, характеризующий распределение частиц по размерам;

ср - средний размер частиц, м.

На фигуре 1 представлен продольный разрез устройства для очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц, где приняты следующие обозначения: входной патрубок 1, выходной патрубок 2, корпус 3, сепаратор 4, жалюзийный каплеуловитель 5, форсунка 6, поддон для шлама 7.

На фигуре 2 изображено расположение пластин в сепараторе, где: первая пластина 8, вторая пластина 9.

На фигуре 3 изображена компоновка пластин в сепараторе, где: первая пластина 8, вторая пластина 9, шпилька 10.

На фигуре 4 изображен поперечный разрез пластин сепаратора со схемой движения потока запыленного воздуха, где показаны: первая пластина 8, вторая пластина 9. W∞ - скорость движения потока запыленного воздуха в корпусе устройства перед первой пластиной, V1 - скорость движения потока запыленного воздуха в перфорации первой пластины, V2 - скорость движения потока очищенного воздуха в перфорации второй пластины.

Устройство, посредством которого осуществляется заявленный способ очистки воздуха, состоит из корпуса 3 с входным патрубком 1 и выходным патрубком 2, внутри которого расположен сепаратор 4 и жалюзийный каплеуловитель 5, расположенный за сепаратором 4 у выходного патрубка 2. Во входном патрубке 1 установлена форсунка (или несколько форсунок), предназначенная для орошения входящего запыленного потока воздуха по ходу его движения. Корпус 3 снабжен поддоном для шлама 7, который присоединен к нижней части корпуса и имеет сливное приспособление для удаления уловленного шлама. Сепаратор 4 мелкодисперсных частиц состоит из двух параллельных друг другу перфорированных пластин, расположенных под углом 30-60°: первой пластины 8 и второй пластины 9, соединенных между собой шпилькой 10. Пластины имеют перфорации в виде продольных щелей. В первой пластине 8 ширина b1 щелей равна 4 мм, расстояние между центрами щелевых отверстий равно (6÷8)⋅b1. Ширина щелей второй пластине 9 b2 составляет (2,0÷2,5)⋅b1. Оси щелевых отверстий первой пластины 8 и второй пластины 9 смещены относительно друг друга и оси щелей первой пластины 8 проходит между осями щелей второй пластины 9. Расстояние между пластинами равно 1,5÷2,0 ширины отверстий первой пластины 8 b1.

Ширина щели равная 4 мм в первой пластине 8 принята для формирования струек запыленного воздуха набегающих на вторую пластину 9, а также для создания эффекта взаимной коагуляции мелкодисперсных твердых частиц (d2 от 0,1 мкм до 10 мкм), содержащихся в потоке запыленного воздуха, и частичек воды (d2 от 2,0 мкм до 10 мкм) распыленной через форсунку 6. Первая пластина 8 выполнена с живыми сечением, обеспечивающим плоскопараллельное струйное движение потока и набегание его на вторую пластину 9 под углом 90°. Количество форсунок 6 зависит от объема очищаемого воздуха. Элементы предложенного устройства могут быть соединены между собой, например, сваркой.

Очистка воздуха от частицы мелкодисперсной пыли с дисперсным составом 0,1-10 мкм и более происходит следующим образом.

Загрязненный воздух поступает в устройство очистки через входной патрубок 1, где форсунками 6, по ходу движения воздуха, происходит орошение загрязненного потока воздуха водой. Трехфазный поток, состоящий из воздуха, частиц пыли и орошающей воды, поступает в корпус 3 и проходит через сепаратор 4 мелкодисперсных частиц. В сепараторе 4 поток воздуха срывается с острых кромок щелевых отверстий первой пластины 8, поджимается и с большой скоростью, с малым масштабом турбулентности, соизмеримым с размером ширины струи, набегает на межщелевые площадки второй пластины 9. При набегании трехфазной струи, состоящей из воздуха, частичек пыли и частичек воды, и скоагулированных агломератов, на вторую пластину 9, формируется пограничный слой, обладающий повышенной вязкостью к компонентам струи. Вязкость образуется за счет оседания частиц воды на поверхности второй пластины, «перемешивания» частиц воды с частицами пыли и соударения запыленного трехфазного потока о поверхность второй пластины, на которой осаждаются частицы пыли, укрупненных агломератов и воды. Это приводит к взаимной коагуляции твердых частиц пыли и капелек разбрызгиваемой форсунками воды. Далее укрупненные агломераты, в основном за счет сил инерции, выпадают на второй пластине 9 сепаратора 4.

Коагуляция аэрозолей осуществляется в основном на второй пластине 9 вследствие удара отдельных струек о площадку между щелевыми отверстиями второй пластины 9. Выбранная ширина щелевых отверстий второй пластины 9 исключает вторичное образование аэрозолей и каплеунос.

Срываемые воздушным потоком крупные капли со второй пластины 9 улавливаются жалюзийным каплеуловителем 5 и стекают в поддон для шлама 7, снабженный сливным приспособлением, посредством которого удаляется, образовавшийся, в процессе очистки воздуха, шлам. Очищенный воздух удаляется через выходной патрубок 2.

Предложенный способ о чистки воздуха позволяет удалить из потока запыленного воздуха частицы мелкодисперсной пыли с дисперсным составом 0,1-10 мкм и более. При этом осаждения частиц на первой пластине сепаратора практически не происходит. Первая пластина лишь способствует формированию отдельных плоскопараллельных струек с малым масштабом турбулентности, что способствует взаимной коагуляции частичек пыли и разбрызгиваемой форсунками водой, а также обеспечивает набегание со скоростью скоагулированных аэрозолей на вторую пластину.

Повышение эффективности очистки воздуха предложенным способом достигается за счет перфорации пластин сепаратора в виде продольных вертикальных щелей и орошения загрязненного воздуха водой через форсунку (форсунки) с дисперсным составом частичек воды от 2,0 мкм до 10 мкм., что позволяет улавливать пылевые частицы, осаждать их и утилизировать, повышая качество очищенного воздуха. Уловленные скоагулированные частицы, смоченные частицами воды, под действием силы тяжести стекают в поддон для шлама и удаляются через сливное приспособление. Благодаря стеканию скоагулированных частиц происходит самоочищение пластин сепаратора, которые не засоряются и не требуют частой остановки работы устройства для их очистки.

Перфорация пластин сепаратора, выполненная в виде продольных вертикальных щелей, и их установка под углом 30-60° снижает аэродинамическое сопротивление, а, следовательно, снижает энергозатраты устройства в процессе его работы.

1. Способ очистки воздуха посредством устройства, содержащего корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого установлен сепаратор с двумя параллельными перфорированными пластинами, оси отверстий которых смещены относительно друг друга, и жалюзийный каплеуловитель, расположенный за сепаратором у выходного патрубка, при этом первая пластина выполнена с живым сечением, обеспечивающим струйное движение потока запыленного воздуха и набегание его на вторую пластину под углом 90°, отличающийся тем, что устройство дополнительно снабжают по меньшей мере одной форсункой, которую устанавливают во входном патрубке с возможностью орошения водой потока запыленного воздуха по ходу его движения, и поддоном для шлама со сливным приспособлением, который присоединяют к нижней части корпуса; перфорированные пластины располагают под углом 30-60°, а перфорацию пластин выполняют в виде продольных щелевых отверстий с расположением осей щелевых отверстий первой пластины по межосевому центру щелевых отверстий второй пластины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что щелевые отверстия второй пластины выполняют шириной равной 2,0÷2,5 относительно ширины щелевых отверстий первой пластины.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластины устанавливают на расстоянии, соответствующем 1,5÷2,0 ширины щелевых отверстий первой пластины b1.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дисперсный состав орошающей форсункой воды выбирают: 2÷10 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения HCl из HCl-содержащего газового потока указанный HCl-содержащий газовый поток с температурой от -20°C до 25°C подают в установку адиабатической абсорбции, где его приводят в контакт с водой, взятой в качестве абсорбента.

Настоящее изобретение относится к распределителю жидкости в виде внутреннего устройства колонны для заданного распределения текущей внутри колонны вниз жидкости, включающему по меньшей мере одно днище и боковые стенки, которые образуют контейнер для приема и заданного распределения жидкости, при этом днище и по меньшей мере одна из боковых стенок образованы из с геометрическим замыканием соединенных друг с другом пластин, причем пластина или пластины по меньшей мере одной боковой стенки включает или соответственно включают волокнистый композиционный материал.

Газоперерабатывающий и газохимический комплекс относится к области переработки природных углеводородных газов с повышенным содержанием азота и может быть использован в газовой промышленности в условиях ее интенсивного развития.

Изобретение относится к термоядерной технике, а именно к конструкции вакуумной камеры (ВК) и системы локализации аварии (СЛА) в термоядерном реакторе ТЯР или в демонстрационном термоядерном источнике нейтронов (ДЕМО-ТИН).

Изобретение может быть использовано при получении трехмаршрутных катализаторов для очистки выхлопных газов. Способ получения композиций на основе оксидов циркония и церия, применяемых в составе трехмаршрутных катализаторов, включает приготовление раствора, содержащего нитраты циркония, церия, лантана и другого редкоземельного элемента, выбранного из иттрия и неодима.

Изобретение относится к способу обеспечения жидкого остатка для потока процесса аммоксидирования. Способ содержит приведение в контакт выходящего потока реактора, содержащего непрореагировавший аммиак из реактора процесса аммоксидирования, с серной кислотой и водой в закалочной колонне; подачу технологического потока, который содержит воду и тяжелые органические примеси, из дистилляционной колонны в испарительную установку, содержащую одну или более ступеней испарения; разделение воды и тяжелых органических примесей в испарительной установке для получения водного конденсата и жидкого остатка и приведение в контакт жидкого остатка с выходящим потоком реактора в закалочной колонне для получения кубового потока закалочной колонны, содержащего сульфат аммония и полимер.

Данное изобретение относится к основе, которая является зонированной. Каталитическое изделие имеет проточную основу, зону селективного каталитического восстановления, зону окисления, включающую зону катализатора окисления дизельного топлива и зону катализатора, предотвращающего проскок аммиака.

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности, в частности к установкам для очистки газов от серосодержащих соединений, и может быть использовано при подготовке попутного нефтяного газа (далее ПНГ) и природного газа к потреблению.

Изобретение относится к абсорбционно-десорбционной технике сепарации многокомпонентных газовых смесей, а именно, к устройствам сепарации гелия из природного газа.

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающих и нефтехимических производствах. Сернисто-щелочные стоки (СЩС) подают в отпарную колонну 3, работающую в режиме ректификации, для испарения аммиака, части сероводорода и воды, которые отводят последовательно в холодильник 7 и сепаратор 8.

Изобретение предназначено для укрупнения и последующего улавливания твердых мелкодисперсных частиц при очистке вентиляционных и технологических выбросов от различных пылевидных частиц, с дисперсностью от 0,1 до 10 мкм и более, и может применяться в пищевой, легкой, химической, текстильной промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки воздуха от мелкодисперсных твердых частиц, снижение аэродинамического сопротивления и энергозатрат при очистке воздуха, а также утилизация продуктов очистки вентиляционных и технологических выбросов. Технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки воздуха, содержащем сепаратор мелкодисперсных частиц с двумя перфорированными пластинами, перфорации пластин выполняют в виде продольных вертикальных щелей. При этом оси щелевых отверстий первой и второй пластин смещают относительно друг друга, пластины устанавливают под наклоном, а загрязненный воздушный поток орошают мелкодисперсной водой с помощью форсунок. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх