RU2001566C1

RU2001566C1 - Air purification device mainly for animal houses

Info

Publication number: RU2001566C1
Authority: RU
Inventors: Александр Федорович Першин; Юрий Родионович Казеев; Александр Васильевич Федоров
Original assignee: Александр Федорович Першин
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-10-30

Description

Изобретение относитс к средствам физического воздействи на биологические объекты, в частности окружающую среду в сельхозпомещени х.The invention relates to means for physically affecting biological objects, in particular the environment in agricultural premises.

Известно, что воздух животноводческих помещений из-за большого скоплени животных или птицы содержит значительное количество пыли, микроорганизмов, а также газообразные и аэрозольные примеси, вл ющиес продуктами жизнеде тельности животных (птицы), - аммиак, сероводород, меркаптаны и др.Due to the large concentration of animals or poultry, it is known that the air of livestock buildings contains a significant amount of dust, microorganisms, as well as gaseous and aerosol impurities, which are animal products (birds), such as ammonia, hydrogen sulfide, mercaptans, etc.

Содержание этих веществ в концентраци х выше предельно допускаемых (ПДК) снижает продуктивность животных, способствует по влению эпизоотии, а также ухудшает услови труда о.бслуживающего персонала.The content of these substances at concentrations above the maximum permissible (MPC) reduces the productivity of animals, promotes the appearance of epizootics, and also worsens the working conditions of the attendants.

Дл снижени вли ни этих веществ в животноводческих помещени х существует приточно-выт жна вентил ци , кртора обеспе чивает удаление аммиака, сероводорода и проч., пыли и влаги. Дл поддержани необходимого температурного режима в помещени х, определ емого технологией содержани животных, приточный воздух в холодное врем года подогреваетс . Это вызывает значительный расход энергии.To reduce the effect of these substances in livestock buildings, there is a supply and exhaust ventilation, which ensures the removal of ammonia, hydrogen sulfide, etc., dust and moisture. In order to maintain the required temperature conditions in the rooms, determined by the technology of keeping animals, the supply air is heated in the cold season. This causes a significant energy consumption.

Дл снижени затрат энергии, требуемой на подогрев воздуха, примен ют различные системы, например Агровент. Эта система содержит вентил торы и теплообменники , обеспечивающие частичный подогрев приточного воздуха за счет выбрасываемого из помещени , частичную % очистку рециркулирующего воздуха от пыли и влаги. Обеззараживание рециркулирующего воздуха не предусматриваетс .Various systems, for example Agrovent, are used to reduce the energy required for heating the air. This system contains fans and heat exchangers providing partial heating of the supply air due to exhaust from the room, partial% purification of recirculated air from dust and moisture. Disinfection of recirculated air is not contemplated.

Известна система дл обеззараживани и обезвреживани воздуха, котора содержит вентил тор, озонатор, смеситель озона с обрабатываемым воздухом, устройство дл разложени остаточного озона, промывные колонны, емкости дл жидких реагентов, насосы.A known system for decontaminating and decontaminating air, which includes a fan, an ozonizer, an ozone mixer with a processed air, a device for decomposing residual ozone, washing columns, tanks for liquid reagents, pumps.

Система по результатам испытаний имела высокую эффективность. Но она имеет и серьезные недостатки: громоздкость и сложность аппаратурного оформлени , необходимость пополнени реагентами, низка надежность и большие затраты энергии при эксплуатации. Применение в устройстве озонатора барьерного разр да, требующего дл синтеза озона осушенного воздуха, увеличивает капитальные и эксплуатационные Затраты на производство озона и понижает надежность всей системы.The system according to the test results was highly efficient. But it also has serious drawbacks: the bulkiness and complexity of the hardware design, the need for replenishment with reagents, low reliability and high energy costs during operation. The use of a barrier discharge in an ozonizer device that requires dried air for ozone synthesis increases the capital and operating costs of ozone production and reduces the reliability of the entire system.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл очистки воздуха преимущественно в животноводческихClosest to the proposed is a device for air purification mainly in livestock

помещени х, содержащее разр дную камеру с системой электродов, в выходной части которой установлено средство разложени остаточного озона, и вентил тор, причемrooms containing a discharge chamber with a system of electrodes, in the output part of which there is a means for decomposing residual ozone, and a fan, moreover

электроды и внутренн поверхность разр дной камеры св заны с выходами источника высокого напр жени .the electrodes and the inner surface of the discharge chamber are connected to the outputs of the high voltage source.

Недостатком указанного устройства вл етс невысока эффективность работы вThe disadvantage of this device is the low efficiency in

сложных услови х загр зненного помещени .difficult conditions of the polluted room.

Целью изобретени вл етс упрощение устройства и повышение эффективности и надежности в работе.The aim of the invention is to simplify the device and increase the efficiency and reliability in operation.

Поставленна цель достигаетс тем, что вентил тор установлен между системой электродов и средством разложени остаточного озона, а система электродов выполнена в виде последовательно установленных наThe goal is achieved in that the fan is installed between the electrode system and the decomposition means of residual ozone, and the electrode system is made in the form of sequentially installed on

оси симметрии разр дной камеры и поперек ее плоскостных электродов, профиль которых повтор ет профиль соответствующего сечени разр дной камеры, при этом площади любой пары соседних плоскостныхthe symmetry axis of the discharge chamber and across its planar electrodes, the profile of which repeats the profile of the corresponding section of the discharge chamber, while the area of any pair of adjacent planar

электродов различны. По контуру любого плоскостного электрода расположены остри , при этом угол остри у плоскостного электрода меньшей площади любой пары соседних электродов меньше, чем соответствующий угол другого электрода этой пары . Кроме того, по крайней мере одна пара соседних электродов снабжена одним дополнительным плоскостным электродом, расположенным между указанными электродами , причем площадь дополнительного электрода меньше площади большого плоскостного электрода данной пары, причем плоскостные электроды могут быть выполнены в виде части плоскости с перфорациейelectrodes are different. Points are located along the contour of any planar electrode, while the point angle of the planar electrode of a smaller area of any pair of adjacent electrodes is smaller than the corresponding angle of the other electrode of this pair. In addition, at least one pair of adjacent electrodes is provided with one additional planar electrode located between said electrodes, wherein the area of the additional electrode is less than the area of the large planar electrode of this pair, and the planar electrodes can be made as part of a plane with perforation

или расположенных в одной плоскости системы игл. Поиск по патентной и научно-технической литературе показал, что указанна совокупность неизвестна, т. е. за вленное соответствует критерию новизна.or located in the same plane of the needle system. A search in patent and scientific and technical literature showed that the specified combination is unknown, i.e., the claimed one meets the criterion of novelty.

Испытани макета устройства показали , что устройство соответствует критерию промышленного применени , так как указанна совокупность позвол ет получить новый эффект: упростить систему и повысить ее надежность. Т. о., можно сделать вывод о соответствии за вленной совокупности критерию изобретательный уровень .Tests of the prototype of the device showed that the device meets the criterion of industrial use, since this combination allows to obtain a new effect: to simplify the system and increase its reliability. Thus, it can be concluded that the inventive combination meets the criterion of inventive step.

В предложенный системе в качествеIn the proposed system as

смесител используют разр дный промежуток озонатора коронного разр да, который может работать на воздухе, содержащем пыль, аэрозольные частицы и газообразные примеси.the mixer uses a discharge gap of a corona discharge ozonizer which can operate in air containing dust, aerosol particles and gaseous impurities.

Образование озона непосредственно в обрабатываемом воздухе обеспечивает хорошее смешивание последнего с озоном. Одновременно происходит обезвреживание и обеззараживание воздуха не только за счет воздействи озона, но и за счет следующих факторов:The formation of ozone directly in the processed air provides a good mixing of the latter with ozone. At the same time, air is decontaminated and disinfected, not only due to the effects of ozone, but also due to the following factors:

ультрафиолетового облучени , присутствующего при коронном разр де;ultraviolet radiation present in corona discharge;

электронной бомбардировки и переза- р дки молекул при прохождении их через сильное электрическое поле разр дного промежутка.electron bombardment and reloading of molecules as they pass through the strong electric field of the discharge gap.

При этом происходит также улавливание пыли из воздушного потока, котора или разрушаетс , или окисл етс . Выбор длины разр дного промежутка в соответствии с зависимостью L t x v/S обеспечивает необходимое врем контактировани самого трудноокисл емого компонента примеси обрабатываемого воздуха с озоном, где L - длина разр дного промежутка;In this case, dust is also captured from the air stream, which either breaks down or oxidizes. The choice of the length of the discharge gap in accordance with the dependence L t x v / S provides the necessary time for the contact of the most difficultly oxidized component of the treated air admixture with ozone, where L is the length of the discharge gap;

Т - врем контактировани ;T is the contact time;

v - скорость воздушного потока;v is the air velocity;

S - площадь свободного сечени разр дного промежутка.S is the free sectional area of the discharge gap.

Скорость реакции различных соединений с озоном неодинакова, если дл аммиака она составл ет доли секунд, то дл скатола, меркаптонов и других органиче- ских соединений она может доходить до се- кунд и более. Поскольку окисление компонентов происходит с разной скоростью , то легкоокисл емые окисл ютс глубже , чем трудноокисл емые, и концентраци их в выбрасываемом воздухе может стать значительно ниже ПДК, в то врем как трудноокисл емого будет выше ПДК. .The reaction rate of various compounds with ozone is not the same, while for ammonia it is a fraction of a second, for scatol, mercaptons and other organic compounds, it can reach seconds or more. Since the oxidation of components occurs at different rates, the easily oxidized ones are oxidized deeper than the difficultly oxidized ones, and their concentration in the discharged air can become much lower than the maximum permissible concentration, while the hardly oxidized one will be higher than the maximum permissible concentration. .

Уменьшение длины разр дного промежутка под пороговое значение ведет к сни- жению надежности системы в виду увеличени концентрации трудноокисл емых компонентов в очищаемом воздухе. Увеличение длин ведет к повышению надежности системы с точки зрени гарэнти- рованного обеззараживани и обезвреживани воздуха. В случае повышени расчетной длины разр дного промежутка 800-1000 мм целесообразно секционирование озонатора, т. е. составление расчетной длины из отдельных секций.Reducing the length of the discharge gap to a threshold value leads to a decrease in the reliability of the system due to an increase in the concentration of difficultly oxidized components in the cleaned air. Increasing the lengths leads to an increase in the reliability of the system from the point of view of guaranteed decontamination and decontamination of air. In the case of an increase in the estimated length of the discharge gap of 800-1000 mm, it is advisable to section the ozonizer, i.e., compile the calculated length from the individual sections.

Размещение вентил тора за озонатором обеспечивает дополнительное перемещение образовавшейс озоновоздушной смеси. При этом в результате резкой турбулизации потока вентил тором происходит деструкци значительного количества молекул остаточного озона.Placing the fan behind the ozonizer provides additional movement of the resulting ozone-air mixture. In this case, as a result of sharp turbulization of the flow by the fan, a significant number of residual ozone molecules are destroyed.

Выделившийс в процессе разложени атомарный кислород обладает очень высоким окислительным потенциалом, чю педет к окончательному окислению оставшихс примесей, При использовании небольших концентраций озона (до 40 мг/м концентраци изона в отход щем воздухе падает практически до ПДК (ПДК дл озона равна 0,1 мг/м3), что в некоторых случа х позвол ет отказатьс от размещени устройства дл разложени остаточного озона. Или же в иных случа х это устройство может быть значительно упрощено как за счет уменьшени количества катализатора разложени , так и за счет применени более дешевого и доступного средства разложени озона.Atomic oxygen released during the decomposition process has a very high oxidation potential, which can lead to the final oxidation of the remaining impurities. When using small concentrations of ozone (up to 40 mg / m, the concentration of ison in the exhaust air drops almost to the maximum permissible concentration (MPC for ozone is 0.1 mg / m3), which in some cases eliminates the need to place a device for the decomposition of residual ozone, or in other cases, this device can be significantly simplified by reducing the amount of catalyst decomposition This can also be achieved by using a cheaper and more affordable means of decomposing ozone.

Установка в помещении датчика газоэо- го состава, св занного через блок управлени с источником питани , позвол ет изменить количество и состав примесей воздуха в режиме мониторинга, что делает возможным оперативное управление процессом очистки путем изме.нени напр жени на озонаторе. С ростом концентрации примесей блок управлени подает сигнал на пропорциональное увеличение напр жени на коронирующем электроде, что влечет за собой интенсификацию электросинтеза в разр дном промежутке и усиление окислительных процессов.The installation in the room of a sensor of gaseous composition, connected through a control unit to a power source, allows you to change the amount and composition of air impurities in the monitoring mode, which makes it possible to quickly control the cleaning process by changing the voltage on the ozonizer. With an increase in the concentration of impurities, the control unit gives a signal for a proportional increase in the voltage at the corona electrode, which entails the intensification of electrosynthesis in the discharge gap and the intensification of oxidative processes.

Схема устройства представлена на чертеже . Устройство содержит озонатор коронного разр да с разр дной камерой 1, состо щей из системы высоковольтного 2 и заземленного 3 электродов. Электроды формируют разр дный промежуток 4. За озонатором установлен вентил тор 5. В устройство входит также лок питани озонатора , содержащий источник б высокого напр жени и блок 7 управлени , а также датчик 8 газового состава, средство 9 разложени остаточного озона. Разр дна камера имеет входные 10 и выходные 11 отверсти дл воздуха.The device diagram is shown in the drawing. The device comprises a corona discharge ozonizer with a discharge chamber 1 consisting of a high-voltage system 2 and a grounded 3 electrodes. The electrodes form a discharge gap 4. A fan 5 is installed behind the ozonizer. The device also includes an ozonator power supply unit containing a high voltage source b and a control unit 7, as well as a gas composition sensor 8, residual ozone decomposition means 9. The discharge chamber has air inlets 10 and 11 outlets.

Высоковольтные электроды 2 выполнены в виде плоскостных электродов, например , с перфорацией или системы игл, расположенных в одной плоскости. В качестве средства разложени остаточного озона использован гопкалит (смесь окиси меди и двуокиси марганца), а в качестве датчика газового состава - датчик. Отдельные электронные блоки также можно использовать из технического решени поданному патенту .High-voltage electrodes 2 are made in the form of planar electrodes, for example, with perforation or a system of needles located in the same plane. Hopcalite (a mixture of copper oxide and manganese dioxide) was used as a means of decomposing residual ozone, and a sensor was used as a gas composition sensor. Separate electronic units can also be used from the technical solution of the patent filed.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Воздух помещени , содержащий вредные примеси и болезнетворные микроорганизмы , через входные отверсти 10 с помощью вентил тора 5 подаетс в разр дный промежуток 4 озонатора. После включеThe air of the room, containing harmful impurities and pathogens, through the inlet 10 through the fan 5 is supplied into the discharge gap 4 of the ozonizer. After turning on

ни источника 6 в разр дном промежутке формируетс коронный разр д, который инициирует электросинтез озона из кислорода воздуха. Совокупное воздействие озона, Уф- облучени , электронной бомбардировки ве- дет к эффективному разрушению примесей. Трудноокисл емые примеси, прошедшие разр дный промежуток, доо кис л юте атомарным кислородом, который выдел етс при разложении озона в турбулентном по- токе, создаваемом вентил тором 5. Далее в случае необходимости обработанный воздух поступает на средство 9 разложени остаточного озона. Включение и выключение устройства может осуществл тьс , на- пример, блоком 7 управлени , им же определ етс регулирование уровн напр жени источника 6 в соответствии с информацией об уровне загр знений, поступающей от датчика 8 газового состава. Очищенный воздух через выходные отверсти 11 поступает обратно в помещение.From source 6, a corona discharge is formed in the discharge gap, which initiates the electrosynthesis of ozone from atmospheric oxygen. The combined effects of ozone, UV irradiation, and electronic bombardment lead to the effective destruction of impurities. The hardly oxidized impurities that have passed the discharge gap are acidified with atomic oxygen, which is released during the decomposition of ozone in the turbulent flow created by the fan 5. Then, if necessary, the treated air enters the residual ozone decomposer 9. Switching the device on and off can be carried out, for example, by the control unit 7, it also determines the regulation of the voltage level of the source 6 in accordance with the information about the level of pollution coming from the gas composition sensor 8. The purified air through the outlet openings 11 enters the room.

Система надежно работает как в рециркул ционном , так и в разомкнутом режиме воздухообмена.The system works reliably both in recirculation and in open air exchange mode.

Результаты испытаний системы, проведенные на Константиновской птицефабрике , представлены.в таблице.The test results of the system conducted at the Konstantinovsky poultry farm are presented in the table.

Результаты испытаний системы обеззараживани и обезвреживани воздуха птицеводческого помещени (v - 3000 м3, концентраци озона на выходе разр дной камеры С - 0.03 г/м3).The test results of the poultry house air disinfection and decontamination system (v - 3000 m3, ozone concentration at the outlet of discharge chamber C - 0.03 g / m3).

Таким образом, предложенное устройство позвол ет очищать воздух как от органических , так и неорганических примесей до состо ни , отвечающего санитарно-тех- ническим требовани м, при значительном упрощении и повышении надежности устройства .Thus, the proposed device allows you to clean the air from both organic and inorganic impurities to a state that meets the sanitary-technical requirements, while significantly simplifying and increasing the reliability of the device.

Эффект, получаемый от применени изобретени , заключаетс в улучшении состо ни воздушной среды, что положительно сказываетс на продуктивности животных, услови х труда обслуживающего персонала и ведет к уменьшению объема приточного воздуха, что снижает затраты энергии на подогрев в осенне-зимний период .The effect obtained from the application of the invention is to improve the condition of the air environment, which positively affects the productivity of animals, the working conditions of the staff and reduces the volume of supply air, which reduces the energy consumption for heating in the autumn-winter period.

(56)Патент США N 4780277. кл. А 61 L9/015. 1988.(56) U.S. Patent No. 4,780,277. A 61 L9 / 015. 1988.

Claims

1. A DEVICE FOR CLEANING THE AIR OF PREVIOUSLY ANIMAL AREAS, containing a fan, a discharge chamber with an electrode system, in the output part of which there is installed a decomposer of residual ozone. moreover, the electrodes and the inner surface of the discharge chamber are connected to the outputs of the high voltage source, characterized in that the fan is installed between the electrode system and the means for decomposing the residual ozone, and the electrode system is made in the form of and across across the axis of symmetry of the discharge chamber planar electrodes, the profile of which repeats the profile of the corresponding section of the discharge chamber, wherein the areas of any pair of adjacent planar electrodes are different.

2. The device according to claim 1, characterized in that points are located along the contour of any planar electrode, while the point angle of the planar electrode of a smaller area of any pair of adjacent electrodes is less than the corresponding angle of the other electrode of this pair.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that at least one pair of adjacent electrodes is provided with at least

at least one additional planar electrode located between said electrodes, wherein the area of the additional electrode is less than the area of a larger planar given pair.

4. The device according to claim 1. characterized in that the planar electrodes are made as part of a plane with perforation.

5. The device according to claim 1, characterized in that the planar electrodes are made in the form of needles located in the same plane.

6. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a gas composition sensor connected to a control input of a high voltage source.