Способ мокрой очистки воздуха
Изобретение относится к способам очистки воздуха от загрязнений в закрытых помещениях. Оно может быть использовано для очистки воздуха помещений, занимающих большие площади и имеющих ежедневно большое скопление людей, от патогенной микрофлоры, пыли, вредных аэрозолей и газов. Воздух из помещения проходит в отсек озонатора 4. Затем воздух барботируют в воду, находящуюся в контактной емкости 12, очищают совместно с озоном и по каналу отвода 21 воздух выводят в режиме рециркуляции из контактной емкости в объем очищаемого помещения. Озонатор 4 устанавливают в воздуховоде 1. Воздуховод выполняют в форме, как показано на фиг.1, или в форме, как показано на фиг.2. Воздуховод снабжают продольной перегородкой 8 в вертикальной части 1. Элементы газоразрядника озонатора располагают вдоль оси направления движения воздушного потока. В воздуховоде, выполненном в форме, как показано на фиг.2, дополнительно выполняют отсек 22 для озонатора с возможностью переустановки озонатора при очистке воздуха, содержащего взрывоопасные и легковоспламеняющиеся компоненты. В воздуховоде перед озонатором 4 закрепляют турбулизатор 3. Контактную емкость 12 выполняют из горизонтальной 13 и вертикальной 14 частей. Горизонтальную часть 13 заполняют водой, оставляют воздушный зазор между зеркалом воды и потолочной частью, равный диаметру воздуховода. Вертикальную часть 14 контактной емкости оснащают коллектором 15 с форсунками 16, расположенными на коллекторе не менее, чем в 2-х рядах. Напротив ряда форсунок размещают в вертикальной части контактной емкости мишени 17, отражающие удары диспергированной смеси воды и очищаемого воздуха. Перед каналом отвода 21 очищенного воздуха размещают сепаратор 19. Сепаратор и канал отвода обрабатывают ультрафиолетом, подключив установку 20. Технический результат - повышение качества очистки воздуха больших помещений в режиме его рециркуляции от патогенной микрофлоры, газов и пыли. 1 табл., 5 ил.
Изобретение относится к способам очистки воздуха от загрязнений в закрытых помещениях.
Оно может быть использовано для очистки воздуха от патогенной микрофлоры, пыли вредных аэрозолей и газов в помещениях, занимающих большие площади и имеющих ежедневно большое скопление людей (концертные залы, супер-гипермаркеты, крупные офисы, жилые комплексы и т.д.).
Известен способ очистки газов от пыли (а.с. №1648538, МПК B01D 47/00 от 06.02.89 г.) [1], включающий подачу пылегазовой смеси в устройство через слой жидкости, которое приводят в вибрирующее состояние. Для повышения степени очистки пузырьки газа в слое жидкости дробят решетками до размера не более 2 мм, а вибрацию слоя жидкости осуществляют с виброускорениями 90-140 м/с2 при частоте колебаний 250-450 с-1.
Способ имеет ограниченное применение. Он рассчитан только на очистку пыли в газах аглодоменных, сталеплавильных, ферросплавных и т.д. При использовании такого способа для очистки воздуха помещений, где имеется и пыль, причем, в основном, дисперсная пыль, и большая концентрация патогенной микрофлоры, окислов углерода, азота, аммиака и др. вредных газов, выделяемых посетителями таких крупных замкнутых помещений, работающих 12-24 часа в сутки, как концертные залы, крупные офисы, магазины типа супермаркета или гипермаркета, невозможно качественно использовать узкий интервал параметров устройства, недостаточно проводимого в способе режима проведения совместной очистки в них и пыли, и газа, и различной микрофлоры. В таких помещениях идет интенсивный воздухообмен, способствующий ускорению запыленности, загазованности и размножению патогенной микрофлоры.
Известен способ очистки воздуха (а.с. №1643056, МПК B01D 47/00 от 28.09.88 г.) [2], заключающийся в том, что запыленный воздух пропускают через зону пересыщения, величину которого определяют по формуле: L≥K (1+Рo(3РDNсч(R+R)t-1), где К - эмпирический коэффициент, зависящий от вещественного состава пыли (1); Р - атмосферное давление; t - время нахождения в зоне пересыщения (конденсационной коагуляции); Ро - давление насыщенных паров воды в воздухе на выходе из зоны пересыщения; D - коэффициент диффузии водяных паров в воздухе; Nсч - счетная концентрация пыли; R - размер наименьших частиц пыли; R - средний размер частиц пыли.
Способ энергоемок, требует учета многих данных, которые должны быть исследованы до того, как воспользоваться способом. Степень очистки невысока, т.к. при выходе из устройства, где образуют насыщенный пар, происходит конденсация пара на стенках помещений и на различных поверхностях, не успевая смочить значительную часть пыли в воздухе. Поэтому для переработки полезных ископаемых он представляет интерес, а для помещений, где необходимо очистить воздух не только от пыли, но и газообразных составляющих (СО2, NO, NO2, NH3 и т.д.) способ недостаточно эффективен.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ (пат. №2282109, МПК F24F 3/16 от 28.03.05 г.) [3]. Он выбран в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности, так и экономическому эффекту. Способ включает дозированный ввод озонированного в озонаторе газа в объем воздуха жилого помещения. Озонированный газ при выходе из озонатора очищают и обогащают отрицательно заряженными частицами и вводят в объем воздуха жилого помещения дозированно. Для очищения озонированного газа его приводят во взаимодействие с водой путем пропускания газа через объем воды, которая подвергается вибрированию. Воду размещают в корпусе с уплотненным слоем частиц сорбента - контактной емкости для смешивания воды с озонированным газом. Озонаторный отсек размещают в нижней части контактной емкости, его снабжают каналом, соединяющим отсек с верхней частью контактной емкости. Озонатор через воздушный фильтр забирает воздух, озонирует и продавливает его через пористые стенки барботера и совмещенные слои воды и частиц сорбента. При этом очищенный и обогащенный ионами озонированный газ по каналу отвода выводится из контактной емкости и вводится в объем воздуха жилого помещения в заданной области данного объема.
Способ рассчитан на очистку воздуха помещения за счет озона, получаемого в результате пропускания загрязненного воздуха через озонатор, через сорбент и воду. По этому способу озонирование помещения проблематично, т.к. загрязненный N2, СO2 и т.д. воздух попадает в озонатор и контактирует с О2, которое разлагается на О2 и О. Газы взаимодействуют и переходят в различные окисные и другие формы. Синглетный кислород значительно активнее кислорода молекулярного - O2, поэтому он быстрее взаимодействует с газовой составляющей воздуха. Но эти окислы далее попадают в воду и в результате образуют кислоты. И в сорбенте, в зависимости от степени жесткости воды, кислоты взаимодействуют с гидроокислами Са, Na, К и т.д.
Образуются соли, которые сосредотачиваются в сорбенте. А если систему вибрируют, то в конечном счете произойдет засорение отводов, что приведет к прекращению функционирования озонатора.
В другом случае - вместо озона в воздух помещения будут уходить пары кислот, если вода не будет содержать щелочных или щелочноземельных гидроокисей. И чем дольше будет использован способ, тем выше будет концентрация кислоты в воде. Сорбент под воздействием азотной кислоты разрушается, т.к. по отношению к материалу абсорбента кислота является травителем.
Задачей настоящего изобретения является расширение возможностей и повышение качества очистки воздуха помещений большого объема, загрязненных патогенной микрофлорой, парами газов и пылью.
Технический результат изобретения достигается тем, что как и в известном способе мокрой очистки воздуха воздух из помещения проходит в отсек озонатора, озонатор дозировано озонирует воздух, который затем барботируют в воду, находящуюся в контактной емкости, очищают воздух совместно с озоном и по каналу отвода воздух выводится в режиме рециркуляции из контактной емкости в объем очищаемого помещения, согласно изобретению озонатор устанавливают в воздуховоде, воздуховод выполняют в форме, как показано на фиг.1, или в форме, как показано на фиг.2, выполняют с оптимальной длиной пробега движущегося потока воздуха в нем и снабжают продольной перегородкой в вертикальной части, элементы газоразрядника озонатора - кассеты с набором пластин из открытоячистого высокопористого металла с каталитической частью и теплоизолирующей перегородкой - располагают вдоль оси направления движения воздушного потока, при этом в воздухе, выполненном в форме, как показано на фиг.2, дополнительно выполняют отсек для озонатора с возможностью переустановки озонатора при очистке воздуха, содержащего взрывоопасные и легковоспламеняющиеся компоненты, закрепляют в воздуховоде перед озонатором турбулизатор в виде пористой открытоячеистой пластины с разнонаправленными от центра порами, длину которой выполняют равной диаметру корпуса озонатора, или в виде пористого угольника с расширяющейся частью в сторону корпуса озонатора, контактную емкость выполняют из горизонтальной и вертикальной частей, горизонтальную часть заполняют водой, оставляют воздушный зазор между зеркалом воды и потолочной частью горизонтальной части, равный диаметру воздуховода, вертикальную часть контактной емкости оснащают коллектором с форсунками, расположенными на коллекторе не менее чем в 2-х рядах, задают режим работы форсунок вариатором, обеспечивая возможность автоматического и автономного переключения форсунок, напротив ряда форсунок размещают в вертикальной части контактной емкости мишени, отражающие удары диспергированной смеси воды и очищаемого воздуха, рабочую поверхность мишени выполняют из антифрикционного материала, процесс очистки воздуха в зоне размещения форсунок осуществляется при соблюдении условия: общее основание конуса распыла жидкости Д2 из ряда форсунок равно внутреннему диаметру Д1 корпуса вертикальной части контактной емкости, в которой перед каналом отвода очищенного воздуха размещают сепаратор, при этом сепаратор и канал отвода обрабатывают ультрафиолетом.
Способ поясняется чертежами.
На фиг.1 показано схематично устройство для реализации способа с озонатором в воздуховоде, в разрезе.
На фиг.2 схематично показано устройство с озонатором, установленным в специальном отсеке.
На фиг.3 показан схематично озонатор, в разрезе.
На фиг.4 схематично показан элемент - турбулизатор, который выполняют пористым в виде пластины.
На фиг.5 схематично показан элемент - турбулизатор, который выполняют в виде пористого угольника.
Сопоставление предлагаемого способа с прототипом показало, что предлагаемый способ отличается новой последовательностью проводимых операций по очистке воздуха, новым порядком их взаимодействия. Воздушный поток в воздуховоде на своем пути встречается с турбулизатором, который турбулизирует этот поток, ускоряя и интенсифицируя окислительный процесс, происходящий при последующем контакте с озоном, вырабатываемым озонатором. Для полноты происхождения реакции взаимодействия очищаемого воздуха с озоном газоразрядники в озонаторе размещают параллельно оси воздуховода или по оси движения воздушного потока. Сам воздуховод выполняют с оптимальной длиной пробега движущегося потока турбулизированной озоно-воздушной смеси в нем, исходя из необходимолсти стремления к завершению получения однородного состава смеси. Воздуховод выполняют в форме как показано на фиг.1, при очистке воздуха, не содержащего взрывоопасных и легковоспламеняющихся компонентов, а в форме как показано на фиг.2, воздуховод выполняют с отсеком для установки озонатора, который производит окислительные действия без непосредственного контакта элементов озонатора с очищаемым воздухом. Газоразрядник и каталитическую пластину в озонаторе выполняют высокопористыми, с открытыми ячейками для того, чтобы развитая поверхность их с псевдоигольчатым рельефом на поверхности позволили интенсифицировать выработку озонного газа при использовании компактного, с высокой плотностью микроразрядов и высокой энергией в площади разряда озонатора. За счет турбулизации озонного газа и воздушного потока процесс смешивания происходит значительно более полно и эффективней, чем в прототипе. Путь пробега по воздуховоду смеси в вертикальной части, как показано на фиг.1 воздуховода проходит по двум направлениям за счет того, что вдоль размещают перегородку. За счет того, что появляется возможность озоно-воздушной смеси идти по двум каналам, упрощается процесс барботирования воды в контактной емкости (в горизонтальной ее части), уменьшается объем озоно-воздушной смеси над зеркалом воды в горизонтальной части контактной емкости, эффективней воздух очищается от загрязнений (пыли, микрофлоры, газов) как поверхностью воды, так и водной завесой нескольких рядов воды, поступающей через форсунки в вертикальную часть контактной емкости. Причем, за счет двухканального турбулентного перемещения озоно-воздушной смеси к контактной емкости, исчезают варианты появления «воздушной подушки» и задержка процесса очистки легкой составляющей загрязнений и имеющих гидрофобный характер взаимодействия с водой как в горизонтальной, так и в вертикальной частях контактной емкости.
Турбулизация воздушного потока в предлагаемом способе, максимально полное смешение озона с воздухом, а затем с водой обеспечивают качественно новый подход к способу очистки воздуха, значительно повышают степень очистки по сравнению с прототипом. Увеличение объема очищаемого воздуха (по сравнению с прототипом) не ухудшает степень очистки, как показали экспериментальные данные. Озоно-воздушная смесь, попадая в зазор между зеркалом воды и потолочной частью горизонтальной составляющей контактной емкости, подвергают воздействию воды из форсунок в диспергированном состоянии. За счет того, что водная дисперсия эта охватывает весь объем контактной емкости в ее вертикальной части (D1=D2), пыль и газы, загрязняющие воздух, смачиваются и конгломерируются. Смачиваются и инактивируются различные виды микрофлоры. Центробежная сила в водяной завесе отбрасывает смесь к рабочим поверхностям мишеней, выполненных из антифрикционных материалов, водно-воздушная смесь, уменьшив скорость пробега, скользит и падает в воду в горизонтальной части контактной емкости. Диаметр D2 распыла форсунками воды или диаметр основания конической формы завесы из воды, оптимальной величины равен внутреннему диаметру D1 корпуса, в котором размещают форсунки на коллекторе, является оптимальным равенством, иначе может быть «проскок» загрязненного воздуха у стенок корпуса и некачественная очистка водно-воздушно-озонной смеси из-за отсутствия эффекта контакта водяной завесы с рабочей поверхностью мишеней, и заброс вверх смеси по мишени при D1<D2, и снижение качества очистки.
Способ позволяет варьировать напор подачи воды в форсунки и ее состав в рядах форсунок.
Например, подают в форсунки через вариатор различного состава воду по уровням размещения форсунок или одинакового состава, но различной концентрации или же верхний уровень форсунок обеспечивают чистой водой как завершающей процедурой очистки воздуха еще и от загрязненной части воды нижних уровней.
После завершения очистки в рядах форсунок воду, находящуюся в этой части контактной емкости, в виде тумана конденсируют сепаратором и она «сбрасывается» вниз, т.к. сепаратор является одновременно каплеотбойником за счет вибрации корпуса. Над сепаратором воздух обрабатывают ультрафиолетом и патогенная микрофлора уничтожается до конца, а «излишки» озона разрушаются ультрафиолетом, одновременно и постоянно обеззараживая сепаратор.
Режим рециркуляции осуществляют при больших объемах подаваемого в воздуховод загрязненного воздуха, и очистку осуществляют без снижения скорости рециркуляции.
Предлагаемое изобретение имеет «новизну», является техническим решением и промышленно применимо, т.к. прошло испытание в лабораторных условиях и в «производственных» условиях - на большой площади помещения - в органном зале г.Перми. Предполагается внедрение в супер-гипермаркетах г.Перми и др. городах РФ, концертных залах, кинотеатрах и т.д. В сравнении с другими известными способами (а.с. №174938, МПК B01D 47/02, от 05.11.64 г.; а.с. №247233, МПК B01D 47/02, от 13.11.67 г.) [4, 5] предлагаемый способ расширяет возможности, очищает воздух и от вредных газов и от болезнетворной микрофлоры. Он не только более качественно очищает воздух, но и позволяет озонировать его до уровня санитарных норм, а также поддерживать в помещении круглосуточно задаваемую влажность воздуха, повышая и работоспособность персонала и комфортность пребывания посетителей в помещении.
Способ осуществляется следующим образом.
Подготавливают к запуску устройство. Для этого заполняют водой до определенного уровня горизонтальную часть 13 контактной емкости. В воздуховод 1' вставляют озонатор 4 (фиг.1), (фиг.2) с газоразрядником 5 в виде набора кассет из высокопористого открытоячеистого металла с каталитической частью 6 и теплоизолирующей перегородкой 7 (фиг.3). При этом размещают элементы 5 и 6 в корпусе озонатора по направлению оси движения воздуха в воздуховоде (фиг.1) или перпендикулярно (фиг.2). Блоком управления включают вентилятор (не показан), который засасывает загрязненный воздух из помещения в воздуховод. В воздуховоде воздух попадает на турбулятор (фиг.4 и 5) - в виде крупнопористого 2'' элемента - пластины 3 (фиг.4) или угольника 3'' (фиг.5).
Пластину 3' выполняют с разнонаправленными от центра порами 2 (фиг.4).
При выходе из турбулизатора воздух турбулизируется и смешивается с озоном, находящимся на его пути. Воздуховод 1' и 1'' рассчитывают с длиной пробега образовавшейся озоно-воздушной смеси, равной ~ 2-3 м, обеспечивая циркуляцию воздуха в объеме 9000-16000 м3/час, в зависимости от этапа обработки.
Поскольку очистку воздуха осуществляют в помещениях больших объемов и заполненных в течение 12-24 часов людьми, то очистку проводят в два этапа:
- днем в объеме 9000 м /час по воздуховоду проходит загрязненный воздух, а ночью (с подключением озона) в объеме -16000 м3/час.
Смесь озоно-воздушная проходит в режиме турбулентого движения по горизонтальному участку воздуховода. При этом озон в воздухе вступает в реакцию с газовой составляющей загрязнением:
где М - частица пыли.
Затем эта озоно-воздушная смесь проходит к контактной емкости 12 через два канала 9 и 10, образованных перегородкой 8 в вертикальной части воздуховода 1''. Для ускорения и полноты степени очистки воздуха от загрязнений к нижней части 9 подсоединяют барботер в виде перфорированного элемента (трубы или пластины). По каналу 10 озоно-воздушная смесь проходит в горизонтальную часть 13 контактной емкости над зеркалом воды под потолочной частью емкости. При этом смесь успевает придти в контакт и с водой в горизонтальной части 13 и с диспергированной водой в вертикальной части контактной емкости 14, где «работают» форсунки 16, размещенные рядами на коллекторе 15, режим которых управляют вариатором (не показано). Форсунки организуют завесу воды сверху вниз. Подают в воду в дисперсном состоянии навстречу с очищаемым воздухом. Эффективность работы распыленной таким образом воды и полнота охвата загрязнений зависит от общей величины основания конуса распыла воды форсункой. Наиболее оптимальной величиной распыла является общая величина основания конуса Д2 завесы воды форсунок, равная внутреннему диаметру Д1 вертикальной части корпуса контактной емкости (фиг.1 и 2), т.к. после смачивания озоно-воздушно-водную смесь за счет центробежных сил отбрасывают к поверхности мишени. Мишень за счет антифрикционных свойств рабочей поверхности сбрасывает ее в воду, в горизонтальную часть емкости 12. Итак, на каждом ряду форсунки очищают воздух от пыли, газов, микрофлоры. В горизонтальной части контактной емкости 12 в воде проходят реакции:
(в конт. емкости 12) (в конт. емкости 14)
Подкисленная вода циркулирует из контактной емкости 12 в контактную емкость 14 через форсунки и обратно. За счет того, что в результате получают подкисленную воду, различного типа болезнетворные микробы и другая органика находятся в сильно угнетенном состоянии или полностью погибают.
Далее воздух отмывают от подкисленной воды в нижних рядах форсунок водой, которую вариатор подключает к форсункам верхнего ряда из автономного водного источника - воды, не содержащей хлора. Если подают жесткую воду, содержащую Са, то под воздействием H2O и СO2 (избытка) получают:
В виде солевых образований водная смесь от форсунок переходит к мишени 17 и в воду в горизонтальную часть контактной емкости 12. А очищенный воздух проходит через сепаратор 19, охлажденный и освобожденный от воды, т.к. сепаратор является и каплеотбойником.
Для максимальной степени очистки сепаратора и очищаемого из помещения воздуха, а также для выработки отрицательных ионов, доведения присутствия озона, совместно с очищенным воздухом, до уровня санитарных норм и гарантии уничтожения даже остатков патогенной микрофлоры в очищаемом воздухе на выходе отводного канала 21, обрабатывают над сепаратором объем отводного канала ультрафиолетом, подключив установку 20.
В результате по отводному каналу 21 выходит максимально обеззараженный и очищенный от пылевых и газовых загрязнений воздух в помещение непрерывного действия, больших объемов и постоянной циркуляции воздуха в них.
Пример - 1 конкретного выполнения.
Способ очистки воздуха в помещении органного зала связан с двухсменной работой: дневной и ночной. Поскольку в зале огромного органного зала площадью 1000 м2 находятся весь день до 500-800 человек слушателей, то очистку предлагаемым способом проводят в режиме рециркуляции т.е. по замкнутой системе: ввод - загрязненного воздуха - очистка - вывод чистого воздуха в то же помещение. В дневное время озонатор отключен и озонирование не проводится. Загрязненный воздух в объеме 16000 м2/час в воздуховоде проходит через турбулизатор (фиг.4) и попадает по двум каналам в контактную емкость 12 в воду и пространство между зеркалом воды и потолочной частью горизонтальной емкости 13. В воде происходит барботирование через барботер очищаемого воздуха, интенсификация пылеулавливания с захватом поверхностью пыли, газовой составляющей загрязнений по схеме:
Интенсивное пенообразование на частицах пыли. Затем происходит в воде дальнейшее смешение воды с MNO2 - и МСО2 - с образованием кислот HNO2 и H2CO2.
Слабые кислоты инактивируют болезнетворные микробы, находящиеся в воде. Барботирование газами воды способствует захвату загрязнений и тяжелые частицы оседают на дне контактной емкости, а легкие и газообразные - продолжают перемешиваться.
Смешиваясь с верхней частью газов и с коагулированной массой пыли, подкисленная вода продолжает обрабатывать загрязненный воздух дисперсной подкисленной водной массой в виде завесы из форсунок в вертикальной части емкости 14 - вначале одним, а затем другими рядами водяной завесы. Самая верхняя водяная завеса воздуха - это вода, очищающая воздух от подкисленных продуктов очистки. Очищенный воздух проходит через сепаратор 19, а воду в результате контакта с ним конденсируют. Сепаратор и воздух обрабатывают ультрафиолетом и выводят воздух из контакта емкости через выходной канал.21 в помещение.
Ночью же подключают озонатор 4 к предлагаемой системе очистки и пропускают через нее воздушный поток в режиме рециркуляции загрязненного воздуха в объеме 9000 м3/чac, определенном экспериментальным путем как оптимальный объем. В качестве разрядного электрода 5 используют высокопористый открытоячеистый металл (ВПЯМ), проницаемый для очищаемой среды, подсоединенный к одному полюсу источника питания, другой полюс подсоединяют к электропроводящей пластине на противоположной стороне диэлектрика 7. Длина каналов разрядов ограничена расстоянием между ячейками ВПЯМ и с ростом напряжения растет число микроразрядов. Тем самым растет их плотность и появляется возможность более эффективно использовать поверхность, вкладывая больше энергии в площадь разряда. Возникает при этом очень высокая генерация озона. Воздушный поток, попадая в газопроницаемый ВПЯМ-электрод 5, турбулизуется, взаимодействует с хаотической сетчато-ячеистой структурой материала электрода. В зоне поверхностного разряда между диэлектриком 7 и ближайшими к нему перемычками. ВПЯМ проходит насыщение очищаемого воздуха озоном. Далее, протекающий через пористый материал электрода 5 (фиг.3), размещаемого в направлении оси движения воздушного потока, воздух перемешивают с озоном и концентрацию смеси выравнивают. В зоне поверхностного разряда происходит разрушение молекул, загрязняющих веществ (органические соединения, аммиак, сероводород, оксид углерода и азота), а бактериальные и вирусные организмы под действием низкотемпературной плазмы разряда и высокой концентрации озона инактивируются.
ВПЯМ-электрод служит и осадительным саморегулирующим воздушным фильтром, т.к. при этом улавливают на перемычках осаждаемые и агрегируемые, благодаря ударному воздействию, наиболее мелкодисперсные частицы, например сажевые. Плазменный разряд и высокая концентрация озона выжигают, окисляют накапливающиеся частицы, непрерывно регенерируя фильтр. На высокоразвитой поверхности ВПЯМ с каталитическим покрытием 6 на основе оксидов алюминия проходит очистка воздуха от паров и аэрозолей органических соединений за счет окисления атомарным кислородом при разложении озона. Озоно-воздушная смесь далее проходит тот же путь очистки воздуха, что и днем, но утром, когда появляются посетители в магазинах или слушатели в органном зале, например, воздух чист и прохладен. Атмосфера чистоты и комфорта чувствуется непрерывно в течение всего дня.
Пример 2. Способ очистки воздуха помещений, содержащих легковоспламеняющиеся загрязнения. Очистка воздуха проводится в той же последовательности, что и примере 1 с озонатором, но озонатор размещают в специальном 22 отсеке, находящемся под воздуховодом 1' (фиг.2). Он озонирует очищаемый воздух в воздуховоде как бы со стороны, когда воздух после турбулизации (фиг.5) проходит напрямую к вертикальной части воздуховода. Такое озонирование при таком размещение озонатора исключает возможность вспышки легковоспламеняющегося компонента загрязненной части воздуха. Сравнительная картина степени очистки дана в таблице.
При попадании в зону действия водяной завесы в том случае, когда ее общий диаметр Д2, от радиально расположенных в ряду форсунок на коллекторе, больше внутреннего диаметра Д1 корпуса вертикальной части контактной емкости, происходит заброс загрязнений вверх по мишени или за мишень, что недоступно, т.к. снижает эффективность процесса очистки. В случае, когда Д2 меньше Д1, воздух беспрепятственно проходит между мишенью и корпусом контактной емкости, или завесой и мишенью.
Контактную емкость в горизонтальной части заполняют водой не полностью, а оставляют зазор между зеркалом воды и потолочной частью емкости. Зазор выполняют с высотой, равной диаметру воздуховода, обеспечивая оптимальное гидравлическое сопротивление системы. Экспериментально доказано, что вода должна заполнять контактную емкость на 2/3 объема 12, 13. Турбулизатор выполняют пористым: в виде пластины с разнонаправленными порами от центра или в виде угольника без необходимости выполнения разного направления пор, в связи с естественным образованием турбулентного движения воздуха за счет формы турбулизатора. Для интенсификации турбулентного перемещения воздушного потока в воздуховоде длину пластины или основание угольника выполняют равным диаметру корпуса озонатора. При уменьшении - турбулизация локализуется к центру, а при увеличении - возрастает сопротивление сил перемещению воздушного потока вдоль воздуховода.
Способ очистки воздуха по сравнению с прототипом имеет преимущества:
- он позволяет проводить очистку помещения круглосуточно;
- он позволяет очищать одновременно пылегазомикрофлорную составляющие воздуха,
- он позволяет очищать воздух в режиме рециркуляции в помещениях больших объемов типа органного зала, концертных залов, кинотеатров, супер-гипермаркетов, учебных центров и т.д.;
- он позволяет интенсифицировать процесс очистки без разрушающего воздействия на элементы устройства;
- он позволяет использовать энергосберегающий озонатор на пути прохождения загрязненного воздуха в воздуховоде с оптимальным пробегом турбулизированного воздушного потока;
- он способен без использования дорогих сорбентов регулировать процесс очистки с использованием вариатора состава и режима действия водяной завесы на последних этапах очистки;
- он позволяет интенсифицировать процесс очистки за счет совместных усилий устройства путем создания турбулизации потока, распределения его по двум каналам в воздуховоде и, соответственно, по двум направлениям в контактной емкости под воздуховодом, подачи водяной завесы сверху вниз при соблюдении условия Д1=Д2 и кавитационного эффекта, возникающего в результате соударения дисперсной составляющей смеси с водной завесой и пузырьков газа о поверхность мишени;
- он позволяет в результате поддерживать постоянной заданную влажность помещения, комфортность, чистоту воздуха в течение всего дня.
| Таблица | ||
| № п/п | Способ мокрой очистки воздуха | Степень очистки воздуха от загрязнений, в % |
| 1 | Известный (прототип) За счет того, что озонатор помещают в контактную емкость с водой должна быть снижена концентрация озона в воде, иначе вода будет кипеть и воздух будет очищаться: на % |
50 |
| 2 | За счет того, что воздуховода практически нет -смешивание озона с загрязненным воздухом и получение однородной смеси затруднено, что приводит к его очистке: на % | 60 и менее |
| 3 | За счет того, что загрязненная часть воздуха проходит в воде через уплотненный сорбент, что уменьшает площадь контакта с загрязнениями, сорбент реализует свои возможности: на % | 50 |
| 4 | Способ маломощен по объему очистки и озонирования. Он не может обеспечить очистку воздуха больших объемов и с длительным эффектом. А так как в принципе способ реализуется с образованием паров газов, то воздух, имеющий большую концентрацию загрязнений не успевает очиститься в полной мере. Следовательно, способ способен мокрую очистку воздуха осуществить на % (мах): |
70-75 |
| 5 | Заявляемый способ. Поскольку в способе воздуховод способен пропускают воздух в больших объемах, предварительно турбулизируя его перед озонированием, то уже в этот период очистки происходит компактирование одних видов загрязнений (болезнетворных микробов, пыли) и концентрация газообразной составляемой в направление турбулизации потока воздуха |
|
| 6 | При такой предварительной подготовке воздуха происходят более интенсивно и качественно процессы окисления, реакция взаимодействия загрязняемой части с озоном в озонаторе, затем в горизонтальной и вертикальной частях воздуховода. | |
| 7 | Получают озоно-воздушного смесь и разделяют на два потока для ускорения, улучшения взаимодействия с другой очищающей средой водой в горизонтальной контактной емкости, а затем в вертикальной части этой емкости. | 80 |
| 8 | Очищают водой воздух в емкости, которая после образования в ней кислот продолжает свою функцию без разрушений материалов (в отличие от прототипа). Подкисленная вода имеет невысокую концентрацию и из-за большого объема контактной емкости. | 90 |
| 9 | Подкисленной водой по замкнутому кругу обрабатывают воздух вертикальной части емкости (через форсунки), затем в горизонтальной части емкости (бассейн с водой, которую барботируют) и обратно. | |
| 10 | Такой способ позволяет при получении озоно-воздушной смеси осуществить реакцию взаимодействия компонентов, сопровождая ее эндотермическим процессом. Очистка воздуха в воде проходит без образования паров воды, что улучшает условия взаимодействия газов и газов с водой без их улетучивания. | 99,0 |
| 11 | Варьирование режима работы форсунок позволяет, исходя из конкретных условий загрязненности, очистку вести в нижних рядах подкисленной водой, а в верхнем ряду - очищенной водой (если это необходимо) | 99,5 |
| 12 | В результате способ позволяет произвести полную очистку воздуха, насытить отрицательными ионами выходящий чистый воздух и поддерживать заданный режим 1 влажности в помещении. Очистку заявляемым способом осуществляют на % |
99,6-99,8 |
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. А.с №1648538. МПК В01D 47/00 (аналог).
2. А.с №1643056, МПК В01D 47/00 (аналог).
3. Пат РФ №2282109, МПК F24F 3/16 (прототип).
4. А.с.174938. МПК В01D 47/02,
5. А.с №2472333, МПК В01D 47/02 (аналог).
Способ мокрой очистки воздуха, при котором воздух из помещения проходит в отсек озонатора, озонатор дозированно озонирует воздух, который затем барботируют в воду, находящуюся в контактной емкости, очищают воздух совместно с озоном и по каналу отвода воздух выводят в режиме рециркуляции из контактной емкости в объем очищаемого помещения, отличающийся тем, что озонатор устанавливают в воздуховоде, воздуховод выполняют в форме, как показано на фиг.1, или в форме, как показано на фиг.2, выполняют с оптимальной длиной пробега движущегося потока воздуха в нем и снабжают продольной перегородкой в вертикальной части, элементы газоразрядника озонатора - кассеты с набором пластин из открытоячеистого высокопористого металла с каталитической частью и теплоизолирующей перегородкой - располагают вдоль оси направления движения воздушного потока, при этом в воздуховоде, выполненном в форме, как показано на фиг.2, дополнительно выполняют отсек для озонатора с возможностью переустановки озонатора при очистке воздуха, содержащего взрывоопасные и легковоспламеняющиеся компоненты, закрепляют в воздуховоде перед озонатором турбулизатор в виде пористой открытоячеистой пластины с разнонаправленными от центра порами, длину которой выполняют равной диаметру корпуса озонатора, или в виде пористого угольника с расширяющейся частью в сторону корпуса озонатора, контактную емкость выполняют из горизонтальной и вертикальной частей, горизонтальную часть заполняют водой, оставляют воздушный зазор между зеркалом воды и потолочной частью горизонтальной части, равный диаметру воздуховода, вертикальную часть контактной емкости оснащают коллектором с форсунками, расположенными на коллекторе не менее чем в 2 рядах, задают режим работы форсунок вариатором, обеспечивая возможность автоматического и автономного переключения форсунок, напротив ряда форсунок размещают в вертикальной части контактной емкости мишени, отражающие удары диспергированной смеси воды и очищаемого воздуха, рабочую поверхность мишени выполняют из антифрикционного материала, процесс очистки воздуха в зоне размещения форсунок осуществляют при соблюдении условия: общее основание конуса распыла жидкости Д2 из ряда форсунок равно внутреннему диаметру Д1 корпуса вертикальной части контактной емкости, в которой перед каналом отвода очищенного воздуха размещают сепаратор, сепаратор и канал отвода обрабатывают ультрафиолетом.
