Аппарат для рекуперативного нагрева газообразных реагентов в пористом теле

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АППАРАТ ДЛЯ РЕКУПЕРАТИВНОГО НАГРЕВА ГАЗООБРАЗНЫХ РЕАГЕНТОВ В ПОРИСТОМ ТЕЛЕ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси(72) Авторы Добрего Кирилл Викторович Гнездилов Николай Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси(57) Аппарат для рекуперативного нагрева газообразных реагентов в пористом теле, включающий камеру с дисперсным термостойким материалом, одну или несколько питающих труб, заполненных дисперсным термостойким материалом, соединенных одним торцом с резервуаром для подачи обрабатываемой газовой смеси, и выходящими вторым торцом в слой дисперсного термостойкого материала, средства для измерения температуры в различных точках дисперсного слоя и обрабатываемого материала, средства контроля и регулирования скоростей газовых потоков, средства для предварительного нагрева слоя дисперсного термостойкого материала до температуры самовоспламенения летучих органических веществ, пространство, ограниченное газопроницаемой перегородкой, являющейся нижней границей дисперсного материала и сводом питающего резервуара, отличающийся тем, что аппарат дополнительно содержит управляемое устройство для подачи очищаемых и отвода очищенных газов, состоящее по меньшей мере из двух управляемых клапанов, осуществляющих реверсивное движение входящих и отходящих газов.(56) 1.., 1993. - . 3.2. - . 1.1-1.9. 2. Матрос Ю.Ш., Носков , Чумаченко В.А., Каталитическое обезвреживание отходящих газов промышленных производств. - Новосибирск Наука, 1991. - С. 22-37. 3. 5320518, МПК 23 3/40, 1994. Предлагаемое техническое решение может использоваться при проведении термохимической обработки газообразных реагентов в пористом теле, в частности, в области защиты окружающей среды, а именно, при очистке воздушных потоков от летучих органических компонентов, образующихся в технологических процессах или для очистки выбросов предприятий различных отраслей промышленности, а также при получении новых веществ. Широко известны аппараты для очистки воздушных потоков от летучих органических компонентов 1, 2, в которых используются абсорбционные, адсорбционные, конденсационные, химические, мембранные, биохимические, плазмохимические, каталитические методы или методы факельного сжигания, в которых загрязненные газы с воздухом и дополнительным газообразным топливом сжигаются в горелках факельного типа. Недостатками указанных методов являются высокая стоимость абсорбентов, катализаторов, образование жидких стоков, в свою очередь также требующих утилизации, громоздкость аппаратурного оформления, большой энергоемкостью, низкая скорость протекания биохимических реакций, необходимость регенерации разделительных компонентов,низкая эффективность факельных горелок. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению (прототип) является аппарат для рекуперативного нагрева реагентов в реакционной матрице 3. Указанный аппарат включает камеру термообработки, стенки и свод которой выполнены из теплоизолирующего материала, заполненную дисперсным термостойким материалом,пространство между сводом камеры и поверхностью дисперсного материала, одну или несколько питающих труб, обеспечивающих аппарату рекуперативные свойства, заполненных дисперсным термостойким материалом, соединенных одним торцом с резервуаром для подачи обрабатываемой газовой смеси, и выходящими вторым торцом в слой дисперсного термостойкого материала, средства для измерения температуры в различных точках дисперсного слоя и обрабатываемого материала, средства контроля и регулирования скоростей газовых потоков, средства для предварительного нагрева слоя дисперсного термостойкого материала до температуры самовоспламенения летучих органических веществ, пространство, ограниченное газопроницаемой перегородкой, являющейся нижней границей дисперсного материала и сводом питающего резервуара. Недостатками этого аппарата являются 1. Невысокий рабочий диапазон расходов газовой смеси. 2. Невысокий рабочий диапазон эквивалентного соотношения топливо-окислитель. Задачей предлагаемой полезной модели является придание регенеративных свойств в дополнение к рекуперативным свойствам аппарату для очистки воздушных потоков от летучих органических компонентов, который обеспечивает высокую степень очистки воздушного потока от органических компонентов при повышении рабочего диапазона расходов газовой смеси и снижении эквивалентного соотношения топливо-окислитель, а также снижении тепловых затрат на процесс очистки. Задача решается за счет того, что в аппарате для рекуперативного нагрева газообразных реагентов в пористом теле, включающем камеру с дисперсным термостойким материалом, пространство между сводом камеры и поверхностью дисперсного материала, одну или несколько питающих труб, обеспечивающих аппарату рекуперативные свойства,заполненных дисперсным термостойким материалом, соединенных одним торцом с резервуаром для подачи обрабатываемой газовой смеси, и выходящими вторым торцом в слой 2 25072006.02.28 дисперсного термостойкого материала, средства для измерения температуры в различных точках дисперсного слоя и обрабатываемого материала, средства контроля и регулирования скоростей газовых потоков, средства для предварительного нагрева слоя дисперсного термостойкого материала до температуры самовоспламенения летучих органических веществ, пространство, ограниченное газопроницаемой перегородкой, являющейся нижней границей дисперсного материала и сводом питающего резервуара, дополнительно содержится управляемое устройство для подачи очищаемых и отвода очищенных газов, состоящее по меньшей мере из двух управляемых клапанов, что обеспечивает реверсивное движение входящих и отходящих газов, тем самым придавая аппарату наряду с рекуперативными свойствами дополнительно регенеративные свойства. На фигуре представлен общий вид аппарата для рекуперативного нагрева газообразных реагентов в пористом теле, оборудованного блоком клапанов. Предлагаемый аппарат для рекуперативного нагрева газообразных реагентов в пористом теле включает в себя рабочую камеру 2, свод 1, нагреватели 3, пористую засыпку из инертного дисперсного материала, например керамических элементов 4, одну или несколько питающих труб 5, теплоизолированный кожух 6, газопроницаемую перегородку 7, питающий резервуар 8, устройство для подачи очищаемых и отвода очищенных газов 9,состоящее по меньшей мере из двух управляемых клапанов, подводящую трубу 10, отводящую трубу 11. Аппарат для рекуперативного нагрева газообразных реагентов в пористом теле работает следующим образом. Нагревателями 3, расположенными по горизонтальному сечению камеры у торцов питающих труб, выходящих в слой дисперсного термостойкого материала в верхней части камеры 4, что позволяет оптимально использовать их тепловую мощность, производится разогрев слоя керамических элементов 4 до температуры самовоспламенения содержащихся в загрязненном воздухе органических компонентов. Воздух, загрязненный органическими компонентами, подается на вход в аппарат и поступает через питающий резервуар 8 по питающим трубам 5 в разогретый слой инертного дисперсного материала 4. Когда температура инертного термостойкого дисперсного материала вблизи нагревателей 3 станет достаточной для самовоспламенения летучих органических компонентов, мощность нагревателей уменьшается. В разогретом слое происходит окисление органических компонентов до 2 и 2 с выделением тепла. Горячие продукты окисления в процессе противоточного движения по межтрубному пространству разогревают загрязненный воздух, поступающий по питающим трубам 5, что обеспечивает рекуперацию тепла, а следовательно, и повышение эффективности и экономичности аппарата. Окисление органических компонентов происходит в слое инертной пористой засыпки 4 в верхней части аппарата, разогретом до температур 900-1000 С. При этом существенная доля тепла переносится излучением. При достижении волной горения 2/3 высоты питающих труб 5 происходит срабатывание устройства для подачи очищаемых и отвода очищенных газов, состоящее по меньшей мере из двух управляемых клапанов 9, в результате чего происходит перенаправление входящих и выходящих газов. В результате этого происходит регенерация тепла внутри устройства, что обеспечивает аппарату с рекуперативными свойствами дополнительно регенеративные свойства. Таким образом, предлагаемая конструкция аппарата для рекуперативного нагрева газообразных реагентов в пористом теле обеспечивает дополнительно к рекуперативному режиму еще и регенеративный режим работы, позволяющий осуществить высокую степень очистки воздушного потока от органических компонентов при снижении тепловых затрат на очистку единицы объема загрязненного воздуха за счет того, что благодаря устройству для подачи очищаемых и отвода очищенных газов осуществляется реверсивное движение газов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.