Способ кондиционирования воздуха и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха, например, в шахтах, где необходимо удалять из воздуха примеси метана, углекислоты и других гидрообразующих газов. Целью изобретения является снижение энергозатрат. Воздух перед охлаждением сжимают до давления гидратообразования газовых примесей, соответствующего температуре гидратообразования не ниже 275°К, охлаждение воздуха осуществляют до этой же температуры с последующим отводом теплоты образования газогидратов за счет холода расширения очищенного от газов воздуха, и подводят к газогидратам тепло, выделяемое в процессе сжатия воздуха. Выделенные в результате плавления газогидратов метан и другие газы выводят отдельно от воздуха и утилизируют. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1606812 А1 (я)5 F 24 F 5/00, Е 21 F 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4442542/31-29 (22) 15.06.88 (46) 15,11.90. Бюл, N 42 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) Ю.Ф. Макогон, Jl.Ô. Смирнов, B.Ë. Сысоев и В.Г. Захаренко (53) 697.93(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 611023, кл. Е 21 F 7/00, 1975. (54) СПОСОБ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

ВОЗДУХА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха, например, в шахтах, где необходимо удалять

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха, например, в шахтах, где необходимо удалять из воздуха примеси метана, углекислоты и других гидратообраэующих газов.

Цель изобретения — снижение энергозатрат.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа кондиционирования воздуха.

Способ кондиционирования .воздуха, например, в шахтах заключается в очистке воздуха от метана и других гидратообразующих газов путем сжатия воздуха, а затем его охлаждения до температуры гидратообразования с последующим контактом сжатых и охлажденных газов с охлажденной водой с образованием газогидратов. При этом используют холод расширения воздуха для образования кристаллов газогидратов, а теплоту плавления газогидратов — для охиз воздуха примеси метана, углекислоты и других гидрообразующих газов, Целью изобретения является снижение энергозатрат.

Воздух перед охлаждением сжимают до давления гидратообразования газовых примесей, соответствующего температуре гидратообразования не ниже 275 К, охлаждение воздуха осуществляют до этой же температуры с последующим отводом теплоты образования газогидратов эа счет холода расширения очищенного от газов воздуха и подводят к газогидратам тепло, выделяемое s п р оoц еeсcс е e с ж а тTи я в8о0з3д у хxа, Выделенные в результате плавления газогидратов метан и другие газы выводят отдельно от воздуха и утилизируют: 2 с.п. ф-лы, 1 ил. лаждения сжатого воздуха. Сжатый воздух после его очистки от гидратообразующих газов расширяют и охлаждают, а кристаллы газогидратов после отделения от воздуха плавят, Устройство для осуществления способа кондиционирования воздуха содержит компрессор " с всасывающим трубопроводом 2 для забора воздуха и нагнетательным трубопроводом 3, соединенным с кристаллизатором 4 газовых гидратов, включающим воздушный теплообменник 5 с каналами 6 циркуляции воды и газов, охладитель 7 и линию 8 вывода воздуха.

Кристаллизатор 4 газовых гидратов дополнительно снабжвн секцией 9 плавления гаэогидратов, вклк)чающей водогазовый теплообменник 10 с циркуляционным контуром 11 воды, насос 12 и линию 13 вывода газов, и перфорированным шнеком 14 перемещения кристаллов тазогидратов в секцию

1606812

9 плавления. При этом нагнетательный тру бопровод 3 компрессора 1 сообщен с кристаллизатором 4 через водогаэовый теплообменник 10, линия 8 вывода воздуха соединена с охладителем 7 через водовоэдушный теплообменник 5, а охладитель 7 выполнен в виде турбодетандера, установленного на одном валу с компрессором 1, и входом сообщен с кристаллизатором 4.

Кроме того, устройство содержит вентилятор 15, фильтр 16 воздуха, водяные теплообменники 17 и 18, воздушное пространство 19 кристаллизатора 4, конусный . фильтр 20 и скрепер 21.

Способ кондиционирования воздуха осуществляют в устройстве следующим образом, Устройство располагают в непосредственной близости от газовыделяющего объекта, например в призабойной зоне шахты, Воздух забирается вентилятором 15 из забойной зоны, очищается от пыли в фильтре

16 и затем сжимается в первой ступени компрессора 1 от атмосферного давления до давления 6 бар, Горячий воздух после сжатия охлаждается в водяном теплообменнике 17 до температуры около 300 К, затем сжимается во второй ступени компрессора

1 до 35 бар и охлаждается сначала в водяном теплообменнике 18, а затем в четных щелях водогазового теплообменника 10 до

300 К. После этого неочищенный воздух направляется в нижнюю часть кристаллизатора 4. Здесь воздух распыляется через форсунки в воду и поднимается, пронизывая противоточно циркулирующую воду как в кристаллизаторе 4, так и в нечетных каналах 6 водовоэдушного теплообменника 5.

При контакте неочищенного воздуха с водой он охлаждается до температуры приблизительно 275 К, и при давлении 35 бар и

275 К метан и другие гидратообразующие газы иэ воздуха переходят в твердое гидратное состояние. .Воздух, из которого удалены метан и другие гидратообраэующие газы, выводится из воздушного пространства 20, затем расширяется в первой ступени охладителя

7 (детандера) до давления 6 бар, возвращая при этом часть энергии, затраченной на сжатие воздуха, и охлаждаясь до температуры порядка 184,4 К, Затем этот воздух направляется в четные каналы 6 водовоэдушного теплообменника 5, в которых он нагревается до 270 К, и рсширяется во второй ступени охладителя 7(турбодетандера).

Далее этот воздух также нап равляется в каналы теплообменника 5, где нагревается до

235 К, и при этой температуре по линии 8 вывода воздуха возвращается влиахту, 35

50

5

Твердые гидраты метана и других газов перемещаются перфорированным шнеком

14 вверх, осушаются путем дренажа от воды в верхней части кристаллиэатора 4, прессуются в конусном фильтре 20 до давления порядка 60 бар и подаются в секцию 9 плавления.

В секции 9 плавления плотные гидраты разрыхляются скрепером 21 и плавятся при

283 К путем контактирования с горячей водой, нагретой в водогазовом теплообменнике 10 циркуляционного контура 11.

При плавлении гидратов выделяются метанообогащенная смесь высокого давления (порядка 60 бар и выше) и вода. Вода возвращается в кристаллизатор 4 через трубопровод (не показан), а сжатая метанообогащенная смесь подается в баллоны по линии 13 вывода газов или направляется на сжигание.

Таким образом, воздух в шахте очищается от пыли, метана, углекислоты, охлаждается и увлажчяется.

Кондиционирование воздуха по предлагаемому способу может быть осуществлено в местах выделения метана, что позволяет сократить воздушные коммуникации, эффективно вентилировать глухие отдаленные забои, Формула изобретения

1, Способ кондиционирования воздуха, например, в шахтах, заключающийся в очистке воздуха от метана и других гидрообразующих газов путем сжатия и охлаждения его до температуры гидратообраэования с последующим контактом сжатых и охлаждаемых газов с охлажденной водой с образованием кристаллов газогидратов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат путем использования холода расширения воздуха для образования кристаллов газогидратов и теплоты плавления последних для охлаждения сжатого воздуха, сжатый воздух после его очистки от гидратообразующих газов расширяют и охлаждают, а кристаллы газогидратов после отделения от воздуха плавят. 2. Устройство для кондиционирования воздуха. загрязненного гидратообразующими газами, например метаном, - углекислотой, содержащее компрессор с всасывающим трубопроводом для забора воздуха и нагнетательным трубопроводом, соединенным с кристаллизатором газовых гидратов, включающим водовоздушный теплообменник с каналами циркуляции воды и газов, охладитель и линию вывода воздуха, отличающееся тем,что,c целью

1606812

Составитель Е. Егоров

Техред М.Моргентал Корректор М. Самборская

Редактор А. Огар

Заказ 3542 Тираж 562 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 снижения энергозатрат, кристаллиэатор газовых гидратов дополнительно снабжен секцией плавления кристаллов газогидратов, включающей водогазовый теплообменник с циркуляционным контуром воды, насос и линию вывода газов, и перфорированным шнеком перемещения кристаллов газогидратов в секцию плавления, при этом нагнетательный трубопровод компрессора сообщен с кристаллизатором через водогаэовый теплообменник, линия вывода воздуха соединена с охладителем через

5 водовоэдушный теплообменник, а охладитель выполнен в виде турбодетандера, установленного на одном валу с компрессором, и входом сообщен с кристаллизатором,