Устройство для очистки воздуха производственной зоны

(51) 24 3/16 (2010.01) 01 39/08 (2010.01) 01 50/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ пара и - вредных веществ с форсунками грубого и тонкого распыления теплоносителя, согласно изобретению, оно дополнительно снабжено общим корпусом, диффузором, отстойником с отводной трубой, корпус выполнен из коррозионностойкого материала, в форме цилиндра, нижний торец которого установлен на полой цилиндрической опоре, выполненной из бетона, на верхнем торце корпуса,выполнено центральное выходное отверстие и размещена съемная крышка,цилиндрическое основание которой снабжено множеством выходных отверстий, выполненных по периметру стенок основания, заборная камера образована из придонной части корпуса,снабженной множеством входных отверстий,выполненных по периметру стенок корпуса,форсунки камеры грубой очистки установлены с возможностью порционной подачи пара,использованного в качестве теплоносителя и создания вихревого и турбулентного движения паровоздушной смеси, форсунки камеры тонкой очистки установлены с возможностью порционной подачи пара,использованного в качестве теплоносителя и с возможностью создания принудительного вращения вентилятора,а сепаратор образован из емкостей с сорбентом,выполненных в виде адсорбционных фильтров поглотителей и размещен в камере грубой очистки.(72) Никитин Валентин Степанович Османов Энвер Рамазанович Кашаган Бакыт Ескалиулы Черикбаев Рахат Канашевич Матаев Умербек Матаевич Байжуманов Сапаркан Ниязбаев Ержан Бисаканович(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЗОНЫ(57) Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха от пыли, вредных и взрывоопасных газов большой концентрации. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение ее надежности,снижение материальных затрат на изготовление и повышение эффективности улавливания вредных примесей,расширение функциональных возможностей и арсенала средств назначения. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для очистки воздуха производственной зоны, включающем местные отсосы, выполненные в виде заборной камеры, сепаратор, вентилятор,размещенные перед вентилятором последовательно камеры грубой и тонкой очистки смеси воздуха, 24455 Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха от пыли, вредных и взрывоопасных газов большой концентрации и может быть использовано для фильтрации и поглощения вредных примесей из воздуха при внутриземных разработках в шахтах, в цехах производственного цикла и других производственных помещениях. Известна установка для плазмокаталитической стерилизации и очистки воздуха в производственных помещениях от вредных примесей (устройство для очистки воздуха производственной зоны), включающая корпус,имеющий входной и выходной каналы,последовательно расположенные между ними блок питания, газоразрядный узел и каталитическую секцию. Перед газоразрядным узлом установлен вентилятор с блоком управления. Газоразрядный узел выполнен в виде плазмогенератора имеющего изолирующую кассету с набором пластин из высокопористого ячеистого материала, диэлектрика и электропроводящей пластины. Каталитическая секция содержит теплоизолирующую перегородку,тепловые нагревательные элементы, закрепленные на каталитических блоках секции, выполненных из высокопористого ячеистого материала и каталитические блоки из высокопористых ячеистых материалов.(Пт.2 297 874, кл. В 01 53/86, 2007). К недостаткам известного устройства относятся сложность и недостаточная надежность конструкции, высокие затраты на его изготовление,недостаточная эффективность улавливания вредных примесей так как она состоит из сложных,дорогостоящих по исполнению и недостаточно надежных при эксплуатации газоразрядного узла,плазмогенератора и каталитической секции,выполненной из дорогих и опасных химических реагентов. Кроме того известная установка имеет большой вес и габариты имеет ограниченные функциональные возможности,так как предназначена для очистки воздуха только в производственных помещениях,предполагает только сухую очистку воздуха с использованием электрических блоков управления, применение которых при появлении в очищаемом воздухе взрывоопасных веществ может вызвать возгорание и взрыв. Известно также устройство для очистки воздуха от вредных веществ и его кондиционирования(устройство для очистки воздуха производственной зоны), включающее, местные отсосы, сепаратор и вентилятор. Местные отсосы выполнены в виде заборных камер с эжекторными паровыми форсунками, а перед вентилятором установлены камеры грубой и тонкой очистки смеси воздуха,пара и вредных веществ с форсунками грубого и тонкого распыления очищающей жидкости, при этом в камере тонкой очистки осуществляется кондиционирование воздуха.(Свид. на полезн. модель 15 776, 24 3/16, 2000). К недостаткам известного устройства также относятся сложность и недостаточная надежность конструкции, высокие затраты на его 2 изготовление,недостаточная эффективность улавливания вредных примесей, связанные с тем,что конструкция выполнена из отдельных узлов, что вызывает увеличение габаритных размеров и металлоемкости, кроме того известная установка недостаточно обеспечивает высокую эффективность массообмена и имеет ограниченные функциональные возможности так как предполагает только мокрую очистку с использованием электрических блоков управления, применение которых при появлении в очищаемом воздухе взрывоопасных веществ может вызвать возгорание и взрыв. Задачей изобретения является создание компактного устройства для очистки воздуха производственной зоны, позволяющего упростить конструкцию, повысить ее надежность, снизить материальные затраты на изготовление , повысить эффективность улавливания вредных примесей ,расширить функциональные возможности и арсенал средств назначения. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение ее надежности,снижение материальных затрат на изготовление и повышение эффективности улавливания вредных примесей,расширение функциональных возможностей и арсенала средств назначения. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для очистки воздуха производственной зоны, включающем местные отсосы, выполненные в виде заборной камеры, сепаратор, вентилятор,размещенные перед вентилятором последовательно камеры грубой и тонкой очистки смеси воздуха,пара и вредных веществ с форсунками грубого и тонкого распыления теплоносителя, согласно изобретению, оно дополнительно снабжено общим корпусом, диффузором, отстойником с отводной трубой, корпус выполнен из коррозионностойкого материала, в форме цилиндра, нижний торец которого установлен на полой цилиндрической опоре, выполненной из бетона, на верхнем торце корпуса,выполнено центральное выходное отверстие и размещена съемная крышка,цилиндрическое основание которой снабжено множеством выходных отверстий, выполненных по периметру стенок основания, а камера грубой очистки размещена над заборной камерой и образована из механического фильтра,размещенного над заборной камерой, образованной из придонной части корпуса, снабженной множеством входных отверстий, выполненных по периметру стенок корпуса,сепаратора,образованного из емкостей с сорбентом,выполненных в виде адсорбционных фильтров поглотителей, в ячейках которых размещены сменные патроны, представляющие собой сотовую конструкцию в виде паутинной пряжи из высокосорбционного материала, установленных на противоположных сторонах внутренних стенок корпуса, из нижнего кольцевого трубопровода с форсунками, выполненного с возможностью порционной подачи теплоносителя, в качестве которого применен пар, и диффузора, размещенного 24455 над нижним трубопроводом, причем форсунки нижнего кольцевого трубопровода установлены с возможностью создания вихревого и турбулентного движения паровоздушной смеси под углом наклона к своей вертикальной оси, составляющим 30-60, и под углом наклона по шагу каждой форсунки,составляющим 5-15, а камера тонкой очистки размещена в верхней части корпуса, над камерой грубой очистки и образована из верхнего кольцевого трубопровода,выполненного с возможностью порционной подачи теплоносителя, в качестве которого применен пар, с форсунками,установленными под прямым углом к продольной оси трубопровода с возможностью создания принудительного вращения вентилятора,и вентилятора, нижний конец которого установлен на подшипниковой опоре в верхней части корпуса, а его верхний конец установлен на подшипниковой опоре, закрепленной на внутренних стенках центрального выходного отверстия. При этом диффузор имеет форму усеченного конуса, верхний и нижний кольцевой трубопроводы установлены параллельно, сменный патрон выполнен в форме цилиндра с перфорацией, снабженного ребрами жесткости, в качестве сорбционного материала сменного патрона применен активированный уголь,величина выпускного диаметра центрального выходного отверстия составляет 0,6 входного диаметра заборной камеры, каждая емкость для сорбента выполнена в форме призмы, одна из поверхностей которой имеет криволинейную форму и установлена на уровне основания диффузора,отстойник с отводной трубой образован из дна корпуса и выполнен в форме воронки. Технический результат обеспечивается выполнением заборной камеры, сепаратора, камер грубой и тонкой очистки, их последовательным размещением в общем корпусе и установкой вентилятора. Предлагаемая установка для очистки воздуха производственной зоны представлена на чертежах. На фиг.1 - представлен общий вид установки,продольный разрез На фиг.2 - верхний трубопровод с форсунками и диффузор, вид А На фиг.3- нижний трубопровод с форсунками камеры грубой очистки вид В На фиг.4 - сменный патрон сепаратора На фиг.5 - то же на фиг.4 вид по А-А Предлагаемая установка для очистки воздуха производственной зоны содержит размещенные в общем корпусе 1 местные отсосы, выполненные в виде заборной камеры 2, сепаратор 3, вентилятор 4,размещенные перед вентилятором 4 последовательно камеры грубой 5 и тонкой 6 очистки смеси воздуха, пара и вредных веществ с форсунками 7 грубого и тонкого 8 распыления теплоносителя. Корпус 1 выполнен из коррозионностойкого материала, в форме цилиндра с элементами разъема 26 с уплотнительной прокладкой 27 и технологическим люком 28 для проведения технического обслуживания устройства. Нижний торец корпуса 1 установлен на полой цилиндрической опоре 9, выполненной из бетона и зафиксирован посредством анкерного крепления 29. На верхнем торце корпуса 1, выполнено центральное выходное отверстие 10 и размещена крышка П, цилиндрическое основание 12 которой снабжено множеством выходных отверстий 13,выполненных по периметру стенок основания 12. Заборная камера 2, образованна из придонной части корпуса 1, снабженной множеством входных отверстий 14, выполненных по периметру стенок корпуса 1. Камера грубой очистки 5 размещена над заборной камерой 2 и образована из механического фильтра 19, размещенного над заборной камерой 2,образованной из придонной части корпуса 1,снабженной множеством входных отверстий 14,выполненных по периметру стенок корпуса 1,сепаратора 3, образованного из емкостей с сорбентом, установленных на противоположных сторонах внутренних стенок корпуса на уровне основания диффузора 18, из нижнего кольцевого трубопровода 16 с форсунками 7, выполненного с возможностью порционной подачи теплоносителя, в качестве которого применен пар, и диффузора 18,размещенного над нижним трубопроводом 16. Диффузор 18 имеет форму усеченного конуса и закреплен на верхнем трубопроводе 17 посредством косынок 32. Сепаратор 3 образован из емкостей с сорбентом(минимум 4 емкости), выполненных в виде адсорбционных фильтров - поглотителей, в ячейках которых размещены сменные патроны 15 с воздуховодами 35, представляющие собой сотовую конструкцию в виде паутинной пряжи из высокосорбционного материала 34. Каждый сменный патрон 15 выполнен в форме цилиндра с перфорацией, снабженного ребрами жесткости 33, в качестве сорбционного материала сменного патрона применен активированный уголь. Каждая емкость 3 для сорбента выполнена в форме призмы, одна из поверхностей которой имеет криволинейную форму. Форсунки 7 нижнего кольцевого трубопровода. 16 установлены с возможностью создания вихревого и турбулентного движения паровоздушной смеси под углом наклонак своей вертикальной оси,составляющим 30-60, и под углом наклона 1 по шагу каждой форсунки, составляющим 5-15. Камера тонкой очистки 6 размещена в верхней части корпуса 1, над камерой грубой очистки 5 и образована из верхнего кольцевого трубопровода 17, выполненного с возможностью порционной подачи теплоносителя, в качестве которого применен пар, с форсунками 8, установленными под прямым угломк продольной оси трубопровода 17 с возможностью создания принудительного вращения вентилятора 4, и вентилятора 4. Нижний конец вентилятора 4 установлен на подшипниковой опоре 20 посредством подшипника 25 в верхней части корпуса 1, а его верхний конец установлен на подшипниковой опоре (не показана),закрепленной на внутренних стенках центрального выходного отверстия 10 посредством подшипника 25. 3 24455 Верхний 17 и нижний 16 кольцевые трубопроводы установлены параллельно,закреплены на корпусе 1 посредством упоров 30 и подключены посредством шлангов 21 высокого давления к одному устройству для подачи пара 22. Шланги 21 соединены с трубопроводами 16, 17 посредством монтажных втулок 31. Величина выпускного диаметрацентрального выпускного отверстия 10 составляет 0,6 входного диаметра 1 заборной камеры 2. Отстойник 23 с отводной трубой 24 образован из дна корпуса 1,выполнен в форме воронки и снабжен технологическим люком 28 для проведения профилактических работ. Предлагаемое устройство для очистки воздуха производственной зоны работает следующим образом. Устройство устанавливают внутри шахты(например,при добыче угля),в цехах производственного цикла или других производственных помещениях. Запыленный воздух через входные отверстия 14 заборной камеры 2 попадает в корпус 1 и проходит по нему сначала в центростремительном направлении через механический фильтр 19, а затем в центробежном направлении в камерах грубой 5 и тонкой очистки 6. При этом частицы пыли и тяжелые примеси оседают на механическом фильтре 19 камеры грубой очистки 5, а частично очищенный воздух с неосевшими легкими примесями (вредные и взрывоопасные газы большой концентрации,например, горючий газ из группы углеводородов,метан) поступает на дальнейшую очистку мокрым способом в камерах грубой 5 и тонкой 6 очистки, в которые по нижнему 16 и верхнему 17 кольцевым трубопроводам с большой скоростью и под большим углом наклона(закрутка) в камере 5,через форсунки 7,8 подается вспомогательный газ пар,с возможностью создания вихревого турбулентного движения. При этом в процессе интенсивного смешивания газовых потоков за счет их разных скоростей и Устройство Отдельные по технологические ближайшему узлы аналогу Через паровые Вращение от форсунки электропривода заборной камеры и через форсунки камер грубой и тонкой очистки Предлагавмое Все Комбинированная Через паровые Принудительное устройство технологические сухая и мокрая форсунки камер вращение за счет узлы размещены грубой и тонкой порционной в общем очистки подачи корпусе теплоносителя в верхний трубопровод шагов закрутки форсунок 7 нижнего трубопровода 16, происходит агломерация частиц примесей. Воздушная масса и водяной пар поступают в диффузор 18, где происходит их активное перемешивание и осаждение твердых примесей. Воздушная масса, проходящая мимо диффузора 18 попадает в зону действия сепаратора 3, в котором при падении активности сорбционного материала 34 в сменных патронах 15, их заменяют на новые. Внутри камер 5 и 6 образуется капельножидкостная среда, состоящая из мелких капель движущихся к переферии форсунок 7 и стенкам корпуса 1. При ударении о стенки корпуса 1 перемешивающаяся смесь пыли и капель жидкости стекает в отстойник 23, уловленная пыль оседает в жидкости отстойника 23, отвод шламовых вод осуществляется через трубу 24. Пульсирующая подача водяного пара через форсунки 7,8 трубопроводов 16,17 способствует увеличению скоростного режима движения воздуха и принудительному вращению вентилятора 4,воздействуя на воздушную массу для ее перемешивания и подачи к центральному выходному отверстию 10, затем очищенный воздух выводится из устройства через выходные отверстия 13 основания 12 крышки 11. Использование закрученного потока паровоздушной смеси значительно повышает эффективность механизма смачивания мелкодисперсных частиц пыли, а эффективное перемешивание потока принудительным вращением вентилятора 4 в камере 6 в сочетании с возросшими центробежными силами значительно интенсифицирует процесс улавливания вредных и взрывоопасных газов, (например, метана). Предлагаемое устройство позволяет использовать энергию самого воздушного потока,нагнетаемого вентилятором 4 для его раскручивания. Для сравнения предлагаемого устройства с ближайшим аналогом приводим таблицу Эффективность улавливания вредных примесей,75-80 24455 За счет интенсификации массообмена эффективность улавливания вредных примесей увеличивается на 5-10 по сравнению с ближайшим аналогом. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности, снижение материальных затрат и расширение функциональных возможностей при очистке воздуха от вредных и взрывоопасных примесей за счет сочетания сухой очистки в комбинации с мокрой очисткой, при этом реализуется оптимизация всего устройства по габаритам и простоте конструкции за счет размещения всех технологических узлов в одном корпусе, а, также, за счет исключения применения взрыво- и пожароопасных электрических и механических блоков управления. Использование в качестве производственной зоны - зоны внутриземных, разработок (в шахтах) позволяет расширить арсенал средств назначения предлагаемого устройства Таким образом предлагаемое устройство для очистки воздуха производственной зоны позволяет упростить конструкцию, повысить ее надежность, снизить материальные затраты на изготовление, повысить эффективность улавливания вредных частиц,расширить функциональные возможности и арсенал средств назначения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для очистки воздуха производственной зоны, включающее местные отсосы, выполненные в виде заборной камеры,сепаратор,вентилятор,размещенные перед вентилятором последовательно камеры грубой и тонкой очистки смеси воздуха, пара и вредных веществ с форсунками грубого и тонкого распыления теплоносителя, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено общим корпусом,диффузором, отстойником с отводной трубой,корпус выполнен из коррозионностойкого материала, в форме цилиндра, нижний торец которого установлен на полой цилиндрической опоре, выполненной из бетона, на верхнем торце корпуса,выполнено центральное выходное отверстие и размещена съемная крышка,цилиндрическое основание которой снабжено множеством выходных отверстий, выполненных по периметру стенок основания, а камера грубой очистки размещена над заборной камерой и образована из механического фильтра,размещенного над заборной камерой, образованной из придонной части корпуса, снабженной множеством входных отверстий, выполненных по периметру стенок корпуса,сепаратора,образованного из емкостей с сорбентом,выполненных в виде адсорбционных фильтровпоглотителей, в ячейках которых размещены сменные патроны, представляющие собой сотовую конструкцию в виде паутинной пряжи из высокосорбционного материала, установленных на противоположных сторонах внутренних стенок корпуса, из нижнего кольцевого трубопровода с форсунками, выполненного с возможностью порционной подачи теплоносителя, в качестве которого применен пар, и диффузора, размещенного над нижним трубопроводом, причем форсунки нижнего кольцевого трубопровода установлены с возможностью создания вихревого и турбулентного движения паровоздушной смеси под углом наклона к своей вертикальной оси, составляющим 30-60, и под углом наклона по шагу каждой форсунки,составляющим 5-15, а камера тонкой очистки размещена в верхней части корпуса, над камерой грубой очистки и образована из верхнего кольцевого трубопровода,выполненного с возможностью порционной подачи теплоносителя, в качестве которого применен пар, с форсунками,установленными под прямым углом к продольной оси трубопровода с возможностью создания принудительного вращения вентилятора,и вентилятора, нижний конец которого установлен на подшипниковой опоре в верхней части корпуса, а его верхний конец установлен на подшипниковой опоре, закрепленной на внутренних стенках центрального выходного отверстия. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диффузор имеет форму усеченного конуса. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний и нижний кольцевой трубопроводы установлены параллельно. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сменный патрон выполнен в форме цилиндра с перфорацией, снабженного ребрами жесткости. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве высокосорбционного материала сменного патрона применен активированный уголь. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что величина выпускного диаметра центрального выходного отверстия составляет 0,6 входного диаметра заборной камеры. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая емкость для сорбента выполнена в форме призмы, одна из поверхностей которой имеет криволинейную форму. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкости для сорбента, образующие сепаратор,установлены на уровне основания диффузора. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отстойник с отводной трубой образован из дна корпуса. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отстойник выполнен в форме воронки.