Способ очистки воздуха в разнотемпературной конденсационной камере


 


Владельцы патента RU 2569553:

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

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности. Способ очистки воздуха заключается в том, что очищаемый поток воздуха охлаждают и пересыщают водяными парами путем пропускания его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения. Температуру стенок тракта по всей их длине поддерживают равной, причем разность температур между соседними стенками тракта обеспечивают в диапазоне 50-70°C, при этом обеспечивают интенсивное перемешивание слоев газового потока от периферии к центру, после чего осуществляют конденсацию водяных паров на ядрах конденсации и обеспечивают их рост до размеров капель с последующим отделением из очищаемого потока воздуха твердой и конденсированной фаз. Технический результат: обеспечение более полного отделения конденсата и мехпримесей от газа. 1 ил.

 

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности.

Известен способ улавливания высокодисперсных аэрозолей путем насыщения запыленного воздушного потока водяными парами с последующим конденсационным укрупнением и улавливанием аэрозольных частиц из паровоздушного потока (а.с. СССР №546364, МПК B01D 47/00, 1975).

Основным недостатком известного способа является то, что, поток газа встречает на своем пути значительное гидравлическое сопротивление, возникающее в узких каналах насадки, что приводит к значительным потерям энергии.

Известен способ улавливания высокодисперсных аэрозолей, заключающийся в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру, с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, при этом разность температур между входной горячей и выходной холодной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°C, между соседними стенками тракта - в диапазоне 35-55°C, причем изменение температуры обеспечивают по линейному закону, время пребывания частиц в тракте разнотемпературной конденсационной камеры выбирают в пределах 0,3-6 с, а после разнотемпературной конденсационной камеры очищаемый поток воздуха дополнительно пропускают через влагоотделитель (патент РФ №2323033, МПК: B01D 47/05 - прототип).

Указанный способ реализуется следующим образом.

Очищаемый воздух предварительно увлажняется в увлажнителе и поступает в компрессор, где происходит его сжатие до заданных параметров. Из компрессора сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха и далее в подогреватель, где ему придается требуемая влажность и температура.

Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором, прошедший через увлажнитель сжатого воздуха и подогреватель, подается в разнотемпературную камеру, в которой происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей, и их рост до размеров капель.

За счет выполнения начальной части стенок более горячей, чем остальные части, происходит значительное уменьшение на входе метастабильного пересыщения и, соответственно, увеличивается зона устойчивого пересыщения, однородного по сечению как вдоль, так и поперек потока.

Одна часть конденсата улавливается в камере, а другая, оставшаяся, - в расположенном за ней водоотделителе. Комплект, состоящий из увлажнителей и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру воздушного потока в широком диапазоне.

Основным недостатками данного способа является неоптимально подобранный температурный режим нагрева стенок, что приводит к снижению эффективности очистки и, соответственно, увеличению времени очистки газового потока от загрязнений.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа очистки воздуха, применение которого позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе очистки воздуха согласно изобретению очищаемый поток воздуха охлаждают и пересыщают водяными парами путем пропускания его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, при этом температуру стенок тракта по всей их длине поддерживают равной, причем разность температур между соседними стенками тракта обеспечивают в диапазоне 50-70°C, при этом обеспечивают интенсивное перемешивание слоев газового потока от периферии к центру, после чего осуществляют конденсацию водяных паров на ядрах конденсации и обеспечивают их рост до размеров капель с последующим отделением из очищаемого потока воздуха твердой и конденсированной фаз.

Проведенные экспериментальные работы на модельных камерах показали, что для наиболее интенсивного ведения процесса газоочистки в разнотемпературном канале перепад температур между «холодной» и «горячей» стенками необходимо поддерживать в диапазоне 50-70°C.

Меньший перепад температур приводит к недостаточному перемешиванию газового потока по каналу, в результате не обеспечивается максимальная интенсификация процессов тепломассообмена, которая только будет сравнима с процессами в «холодном» тракте. Больший перепад оказывает негативное влияние на формирующуюся зону устойчивого пресыщения в разнотемпературном тракте, в которой происходит укрупнение частиц примеси до размеров крупных капель и выпадение их в осадок. При слишком интенсивном перемешивании слоев газа происходит ее разрушение, что резко снижает степень очистки газового потока.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана принципиальная схема установки для очистки воздуха.

Установка для очистки воздуха содержит увлажнитель всасываемого воздуха 1, компрессор 2, увлажнитель сжатого воздуха 3, подогреватель 4, разнотемпературную конденсационную камеру 5 с газовым трактом 6 преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой. Тракт конденсационной камеры выполнен с соотношением длины к высоте более 20 исходя из того, что при меньшей величине не успевает произойти конденсационный рост частиц.

Продольная стенка 7 выполнена с возможностью радиального перемещения. Выходная часть газового тракта 6 разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем 8, работающим по принципу трубы Вентури.

Указанный способ реализуется следующим образом.

Очищаемый воздух предварительно увлажняется в увлажнителе 1 и поступает в компрессор 2, где происходит его сжатие до заданных параметров.

Из компрессора 2 сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха 3 и далее в подогреватель 4, где ему придается требуемая влажность и температура.

Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором 2 и прошедший через увлажнитель сжатого воздуха 3 и подогреватель 4, подается в разнотемпературную камеру 5, в которой происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей, и их рост до размеров капель.

При очистке загрязненный газовый поток подается в рабочий тракт прямоугольного сечения, стенки которого имеют разную температуру. При такой организации температурного поля по поперечному сечению рабочего тракта наблюдается интенсивное свободно-конвективное движение газа, которое закручивает поток, движущийся в продольном направлении по каналу. Такое продольно-винтовое движение способствует интенсивному перемешиванию слоев газового потока, в результате чего наблюдается интенсификация тепло- и массообменных процессов в газовом потоке, что приводит к более интенсивному отделению вредных примесей. В частности, коэффициенты теплоотдачи и массоотдачи увеличиваются при этом в среднем в 2-3 раза. Такой положительный эффект, вносимый свободной конвекцией в процесс газоочистки, доказывается серией сравнительных экспериментов на пилотной установке. Происходило сравнение объема выделившейся примеси при газоочистке в «холодном» рабочем тракте, стенки которого имеют одинаковую температуру, порядка 20°C, и в «разнотемпературном» рабочем тракте, когда температура более холодной стенки поддерживалась около 20°C, а более горячей стенки - около 90°C. Эксперименты показали, что при разнотемпературной организации рабочего тракта происходит в 2 раза большее выделение примесей из газового потока.

Предлагаемый способ газоочистки обеспечивает осаждение вредных примесей в объеме вблизи и на поверхности «холодной» стенки, поэтому дополнительное преимущество применения «разнотемпературного» рабочего тракта будет наблюдаться в случае выделения из потока таких агрессивных веществ, как кислоты и т.д. В результате вредного воздействия на рабочую поверхность по истечении некоторого времени замене подлежит всего лишь одна «холодная» стенка в отличие, если бы рабочий тракт был полностью «холодным». Экономия будет достигаться на материале «холодной» стенки при обслуживании. За счет того что одна из стенок камеры выполнена с возможностью радиального перемещения, обеспечиваются требуемые условия прохождения очищаемого потока через газовый тракт разнотемпературной камеры путем изменения площади проходного сечения тракта.

Далее, по ходу движения потока, одна часть конденсата улавливается в камере 5, а другая, оставшаяся, - в расположенном за ней водоотделителе. Комплект, состоящий из увлажнителей и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру воздушного потока в широком диапазоне.

Использование предложенного технического решения позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке при меньших затратах энергии.

Способ очистки воздуха, характеризующийся тем, что очищаемый поток воздуха охлаждают и пересыщают водяными парами путем пропускания его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, при этом температуру стенок тракта по всей их длине поддерживают равной, причем разность температур между соседними стенками тракта обеспечивают в диапазоне 50-70°C, при этом обеспечивают интенсивное перемешивание слоев газового потока от периферии к центру, после чего осуществляют конденсацию водяных паров на ядрах конденсации и обеспечивают их рост до размеров капель с последующим отделением из очищаемого потока воздуха твердой и конденсированной фаз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности, в пищевой промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения содержит нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей.

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, содержащая нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей, при этом верхнее и нижнее днища соединены между собой по периферийной части при помощи боковых стенок с образованием замкнутой полости, в стенках которой выполнены разъемы для обеспечения возможности подвода внутрь полости трубопроводов рабочего тела и средств измерений, боковые стенки тракта выполнены состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей, имеющих возможность углового и радиального перемещений как внутрь, так и наружу газового тракта, при этом тракт образован верхним, нижним днищами и боковыми стенками тракта, отличающаяся тем, что в центральной части камеры установлено ребро, при помощи которого полость камеры разделена на две части, причем указанное ребро выполнено с возможностью сообщения частей полости камеры между собой, при этом указанное ребро установлено вдоль продольной оси камеры, преимущественно, параллельно ей, со смещением в сторону горячей боковой стенки тракта от продольной оси на расстояние x=(0,1…0,3)X, где x - расстояние смещения ребра в сторону горячей боковой стенки, X - ширина канала.

Изобретение относится к процессам пылеулавливания. Способ очистки воздуха заключается в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру, с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз.

Изобретение относится к способу очистки воздуха, заключающемуся в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, содержащим верхнее и нижнее днища и боковые стенки, причем противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру, с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, при этом разность температур между входной горячей и выходной холодной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°C, между соседними стенками тракта - в диапазоне 35-55°C, причем изменение температуры обеспечивают по линейному закону, время пребывания частиц в тракте разнотемпературной конденсационной камеры выбирают в пределах 0,3-6 с, а после разнотемпературной конденсационной камеры очищаемый поток воздуха дополнительно пропускают через влагоотделитель.

Изобретение относится к способу повышения эффективности очистки воздуха. Способ заключается в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру, с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, при этом верхнее и нижнее днища камеры соединяют между собой по периферийной части при помощи боковых стенок с образованием замкнутой полости, в стенках которой выполняют разъемы для обеспечения возможности подвода внутрь полости трубопроводов рабочего тела и средств измерений, боковые стенки тракта выполняют состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей, имеющих возможность углового и радиального перемещений как внутрь, так и наружу газового тракта, при этом тракт образуют верхним, нижним днищами и боковыми стенками тракта, изменение длины тракта производят путем перемещения входной части в радиальном направлении, а геометрии тракта - за счет перемещения боковых стенок в осевом, радиальном и угловом направлениях, при этом давление в тракте разнотемпературной конденсационной камеры и в замкнутой полости поддерживают равным.

Изобретение относится к установке для очистки воздуха, содержащей увлажнитель всасываемого воздуха, компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель, разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой, причем тракт конденсационной камеры выполнен с отношением длины к высоте более 20, одна из его продольных стенок выполнена с возможностью радиального перемещения, а выходная часть газового тракта разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем.

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Способ заключается в многократном последовательном поэтапном насыщении запыленного воздушного потока паром жидкости с последующим осаждением на каждом этапе конденсационно-укрупнившихся частиц на элементе охлаждения в виде конденсата и отводом этого конденсата.

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Устройство для очистки газового потока содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций.

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Устройство для очистки содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал, несколько конденсационных секций, каждая из которых снабжена средством для вдувания пара, холодильником и кольцевым сборником для конденсата и выходным каналом для выхода очищенного газового потока.

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности. Способ очистки воздуха заключается в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, при этом температуру стенок тракта по всей их длине поддерживают равной, а разность температур между соседними стенками тракта обеспечивают в диапазоне 50-70°C. Технический результат: обеспечение более полного отделения конденсата и мехпримесей от газа. 1 ил.

Изобретение относится к процессам пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, причем тракт конденсационной камеры выполнен с отношением длины к высоте более 20. Одна из продольных стенок тракта выполнена с возможностью радиального перемещения. Выходная часть газового тракта разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем. В центральной части упомянутой камеры, вдоль ее продольной оси, преимущественно параллельно ей, установлено ребро, разделяющее полость камеры на две части, предпочтительно равновеликие, при этом указанные части полости камеры сообщаются между собой. Указанное ребро установлено вдоль продольной оси камеры, преимущественно параллельно ей, со смещением в сторону горячей боковой стенки тракта от продольной оси на расстояние x=(0,1…0,3)X, где x - расстояние смещения ребра в сторону горячей боковой стенки, X - ширина канала. В варианте исполнения, между указанным ребром и днищами камеры выполнены зазоры, при этом величина каждого упомянутого зазора составляет δ=(0,1…0,3)h, где δ - величина зазора между верхним/нижним днищами и ребром, h - высота тракта, образованного верхним и нижним днищами, в ребре выполнены сквозные каналы, при помощи которых упомянутые полости камеры сообщаются между собой, при этом суммарная площадь каналов составляет s=(0,25…0,4)S, где s - суммарная площадь сквозных каналов, S - площадь продольного сечения тракта в месте установки ребра, ребро, разделяющее полость камеры на две части, выполнено профилированным, с поперечным сечением в виде чередующихся выступов и впадин, входная стенка тракта выполнена подвижной, холодная стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела, горячая стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела, горячая стенка выполнена в виде пластины с размещенным на ее поверхности электронагревательным элементом. Технический результат заключается в обеспечении полного отделения конденсата и механических примесей от потока газа. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Установка для очистки воздуха содержит увлажнитель всасываемого воздуха, компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель, разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой. Тракт конденсационной камеры выполнен с отношением длины к высоте более 20, при этом боковые стенки тракта конденсационной камеры выполнены состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей с возможностью их вращения как внутрь, так и наружу тракта. Проходное сечение тракта определяется положением подвижных частей, при этом в центральной части камеры установлено ребро, при помощи которого полость камеры разделена на две части, причем указанное ребро выполнено с возможностью сообщения частей полости камеры между собой, при этом указанное ребро установлено вдоль продольной оси камеры, преимущественно параллельно ей, со смещением в сторону горячей боковой стенки тракта от продольной оси на расстояние х=(0,1-0,3)Х, где х - расстояние смещения ребра в сторону горячей боковой стенки, X - ширина канала. В варианте исполнения, между указанным ребром и днищами выполнены зазоры, при этом величина каждого упомянутого зазора составляет δ=(0,1-0,3)h, где δ - величина зазора между верхним/нижним днищами и ребром, h - высота тракта, образованного верхним и нижним днищами, в ребре выполнены сквозные каналы, при помощи которых упомянутые полости камеры сообщаются между собой, при этом суммарная площадь каналов составляет s=(0,25…0,4)S, где s - суммарная площадь сквозных каналов, S - площадь продольного сечения тракта в месте установки ребра, ребро, разделяющее полость камеры на две части, выполнено профилированным, с поперечным сечением в виде чередующихся выступов и впадин, входная стенка тракта выполнена подвижной, холодная стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела, горячая стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела, горячая стенка выполнена в виде пластины с размещенным на ее поверхности электронагревательным элементом. Технический результат позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх