RU2807074C2

RU2807074C2 - Установка регенерации воздуха в герметично закрытом помещении

Info

Publication number: RU2807074C2
Application number: RU2022100912A
Authority: RU
Inventors: Сергей Витальевич Матвеев; Юрий Борисович Рылов; Владислав Александрович Лаверов; Ольга Юрьевна Голованёва
Original assignee: Акционерное общество "Росхимзащита"
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2023-11-09

Abstract

Изобретение относится к установке регенерации воздуха в герметично закрытом помещении. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных и технических характеристик установки при переменном количестве укрываемых. Технический результат достигается в установке регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, которая содержит установленные в гнездах рамы регенеративные патроны, снаряженные регенеративным продуктом на основе надпероксида калия. Входные патрубки патронов сообщаются с помещением, а выходные патрубки соединены с всасом компрессора, из которого отрегенерированный воздух поступает в помещение через выходной патрубок компрессора. При этом на раме установлено соединенное с всасом компрессора газораспределительное устройство, включающее распределительный воздуховод, соединенный с всасом компрессора, и соединенные с выходными патрубками регенеративных патронов горизонтальные и вертикальные воздуховоды. Причем горизонтальные воздуховоды снабжены отсечными клапанами, дифманометрами-тягомерами и пылеуловителями. Входные патрубки регенеративных патронов снабжены заглушками. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам защиты органов дыхания коллективной системы жизнеобеспечения изолирующего типа. Установка регенерации воздуха используется в защитных сооружениях при работе по 3 режиму вентиляции (полная изоляция). Температура в таких сооружениях, предназначенных для защиты большого количества людей, поддерживается в пределах 10-40°С, являясь оптимальной для регенеративных продуктов на основе надпероксида калия.

Известна установка для регенерации воздуха (патент РФ №2028812, МПК А62В 11/00, 1995 г.), содержащая параллельно установленные регенеративный и поглотительный патроны, закрепленные на общей раме и соединенные воздуховодами с вентилятором. Установка снабжена системой автоматического управления. Регенеративный патрон установки снаряжен двухслойной шихтой, при этом первый по ходу потока воздуха слой представляет собой регенеративный продукт на основе надпероксида натрия, а второй - регенеративный продукт на основе надпероксида калия при соотношении толщин слоев 1:3. Поглотительный патрон содержит продукт на основе гидрооксида лития. Алгоритм управления установкой заключается в попеременном подключении либо регенеративного, либо поглотительного патронов. Установка рассчитана на 8 человек и время защитного действия 4 ч при удельном объеме порядка 0,56 м³/чел.

Установка работает эффективно при низких температурах воздуха в помещении (ниже 15°С), однако:

- существует возможность термического разложения надпероксида натрия при температуре внутри патрона выше 120°С, наблюдаемой при высокой относительной влажности и температуре в помещении (выше 15°С);

- происходит резкое выделение (выброс) кислорода при температуре в помещении выше 25°С;

- работа установки эффективна только при температуре ниже 15°С;

- установка эффективна при количестве укрываемых не более 8 человек в помещении с удельным объемом не более 0,56 м /чел.

Известно устройство для регенерации воздуха в герметично замкнутом помещении (патент РФ №2147251, МКП А62В 11/00, 2000 г.), содержащее вентилятор и патрон с регенеративным продуктом на основе супероксида калия в виде блоков со сквозными каналами диаметром 6-8 мм. Устройство обеспечивает поддержание требуемых параметров воздуха в помещении по кислороду и диоксиду углерода для 1-4 человек в течение 24 часов при удельном объеме 4 м /чел. Устройство может работать как в режиме принудительной вентиляции, так и в режиме конвекции.

Такое устройство характеризуется следующими недостатками:

- неполная отработка регенеративного продукта за счет оплывания поверхности каналов в блоках при высокой относительной влажности (не менее 60%) и температуре выше 15°С;

- малое количество укрываемых;

- сложность эксплуатации.

Известна система для очистки наружного воздуха, подаваемого в помещения с укрываемыми, предназначенная для работы в режимах вентиляции, фильтровентиляции и изоляции (Защитные сооружения гражданской обороны (устройство и эксплуатация): Учебное пособие / Ю.Ю. Каммерер, А.К. Кутырев, А.Е. Харкевич. - М: Энергоатомиздат, 1985. - С.100-101, 225 (далее - Учебное пособие)).

Система представлена на рис. 2 Учебного пособия, где: PI, Р2 - регенеративные установки РУ-150/6; T1, Т2 - теплообменники; Ф4 - фильтр ФГ-70; Ф1, Ф3-противо-пылевые фильтры ПФП-1000; Ф2 - фильтр-поглотитель ФПУ-200; Др - дроссель-клапан; B1, В2 - вентилятор ЭРВ 600/300.

При работе в режиме изоляции используется регенеративная установка РУ-150/6, которая очищает воздух в помещении от диоксида углерода и обогащает его кислородом. Установка РУ-150/6 состоит из цилиндрических регенеративных патронов, снаряженных регенеративным продуктом на основе надпероксида калия в виде зерен. Патроны установлены один над другим, образуя вертикальные колонны (2 колонны по 3 патрона) и соединены металлическими воздуховодами при помощи байонетных соединений и резиновых муфт. Колонны размещены на общей раме.

Установка обеспечивает поддержание требуемых параметров воздуха в помещении по кислороду и диоксиду углерода для 150 человек в течение 6 часов.

Установка обладает следующими недостатками:

- неполная отработка регенеративного продукта при высокой относительной влажности (не менее 60%) и температуре воздуха в помещении выше 15°С, что обусловлено оплыванием поверхности зерен с образованием на них "корки", блокирующей диффузию регенерируемого воздуха в глубь зерен;

- сложность однократного монтажа;

- высокое тепловыделение (температура воздуха на выходе из установки достигает 200°С, суммарное тепловыделение - 7200 ккал/ч);

- широкий диапазон количества продуцируемого кислорода при изменении температурно-влажностных показателей воздуха в помещении.

Наиболее близким к заявляемому устройству является установка регенерации воздуха па патенту РФ №102193 на полезную модель, МПК А62В 11/00, опубл. 20.02.2011. Изобретение относится к устройствам для коллективной защиты органов дыхания изолирующего типа. Установка регенерации воздуха в герметично закрытом помещении рассчитана на число укрываемых 150 человек и содержит установленные в гнездах рамы регенеративные патроны, снаряженные регенеративным продуктом на основе надпероксида калия, входные патрубки которых сообщаются с помещением, а выходные патрубки соединены со всасом компрессора вертикальными воздуховодами. Из компрессора отрегенерированный воздух поступает в помещение через выходной патрубок компрессора. Установка снабжена двумя клапанами для ее герметизации во время ее транспортирования и хранения, а также для управления в процессе работы.

- неэффективная отработка регенеративного продукта при изменении численности находящегося в помещении персонала: при уменьшении численности происходит "закислораживание" атмосферы в помещении, а при максимальной численности и, как следствие, высокой относительной влажности, происходит неполная отработка регенеративного продукта из-за оплывания поверхности зерен;

- невозможность контроля и регулирования работы регенеративного продукта по выделению кислорода и поглощению диоксида углерода;

- сложность выполнения замены отработанных регенеративных патронов после эксплуатации.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных и технических характеристик установки при различных нагрузках, например, при уменьшении количества укрываемых до нескольких десятков человек.

Техническим результатом является улучшение отработки регенеративного продукта, уменьшение тепловыделения, удобство монтажа и эксплуатации, для обеспечения поддержания требуемых параметров воздуха в помещении по кислороду и диоксиду углерода при изменении количества укрываемых в нем и удельного объема в расчете на одного укрываемого в пределах от 1,5 до 4 м³/чел.

Технический результат достигается тем, что в установке регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащей установленные в гнездах рамы регенеративные патроны, снаряженные регенеративным продуктом на основе надпероксида калия, входные патрубки патронов сообщаются с помещением, а выходные патрубки соединены со всасом компрессора, из которого отрегенерированный воздух поступает в помещение через выходной патрубок компрессора, согласно изобретению на раме установлено соединенное с всасом компрессора газораспределительное устройство, включающее распределительный воздуховод, соединенный с всасом компрессора и соединенные с выходными патрубками регенеративных патронов горизонтальные и вертикальные воздуховоды, причем горизонтальные воздуховоды снабжены отсечными клапанами, дифманометрами-тягомерами и пылеуловителями, входные патрубки регенеративных патронов снабжены заглушками. Регенеративные патроны соединены с патрубками вертикальных воздуховодов через патрубки-заглушки.

Соединение распределительного воздуховода с всасом компрессора и снабжение горизонтальных воздуховодов отсечными клапанами обеспечивает возможность контроля и регулирования по показаниям дифманометров-тягомеров скорости воздушного потока в выходных патрубках регенеративных патронов, горизонтальных и вертикальных воздуховодов, что обеспечивает более полную отработку регенеративного продукта при различных нагрузках и, как следствие максимальное время защитного действия установки.

Снабжение соединенного с всасом компрессора газораспределительного устройства пылеуловителями обеспечивает очистку отрегенерированного воздуха от пыли и пылевидного регенеративного продукта, являющихся нецелевыми продуктами процесса регенерации воздуха, снижающими безопасность и комфортность дыхания отрегенерируемым воздухом.

Снабжение входных патрубков регенеративных патронов заглушками обеспечивает длительную предэксплуатационную сохранность регенеративных патронов за счет исключения контакта регенеративного продукта с влагой и окружающего его воздуха.

Соединение регенеративных патронов с патрубками вертикальных воздуховодов через патрубки-заглушки обеспечивает возможность замены отработавших регенеративных патронов на новые после завершения работы установки.

Изобретение поясняется чертежами, где:

Фиг. 1 - общий вид установки регенерации воздуха, вид сбоку;

Фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид спереди;

Фиг. 3 - вид по стрелке А фиг. 1 (вид сверху);

Фиг. 4 - схема подключения к воздуховоду объекта;

Фиг. 5 - вид по стрелке Б фиг. 4 (дифманометр-тягомер);

Фиг. 6 - регенеративный патрон, вид сбоку;

Фиг. 7 - то же, что на фиг. 6. Вид с торца (повернута);

Фиг. 8 - то же, что на фиг. 6, частичный разрез;

Фиг. 9 - показано крепление крышки регенеративного патрона;

Перечень позиций, указанных на чертежах:

1 - гнездо;

2 - рама;

3 - регенеративный патрон;

4 - регенеративный продукт;

5 - перфорированный коллектор;

6 - входной патрубок;

7 - помещение;

8 - выходной патрубок;

9 - всас компрессора;

10 - газораспределительное устройство;

11 - распределительный воздуховод;

12 - горизонтальный воздуховод;

13 - вертикальный воздуховод;

14 - отсечной клапан;

15 - дифманометр-тягомер;

16 - пылеуловитель;

17 - заглушка;

18 - патрубок;

19 - соединительное устройство - патрубок-заглушка.

Установка регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащая установленные в гнездах 1 рамы 2 регенеративные патроны 3, снаряженные регенеративным продуктом 4 на основе надпероксида калия. Регенеративный патрон 3 выполнен в виде параллелепипеда, что обеспечивает удобную компоновку патронов в установке регенерации воздуха (см. фиг. 1-2). Регенеративный продукт 4 в регенеративном патроне 3 размещен вокруг перфорированного коллектора 5, (фиг. 8) таким образом, чтобы обеспечить максимальный контакт воздуха с ним ("развернутая шихта") и максимальную отработку регенеративного продукта. Входные патрубки 6 регенеративных патронов 3 сообщаются с помещением 7, а выходные патрубки 8 с всасом компрессора 9, из которого отрегенерированный воздух поступает в помещение 7. На раме 2 установлено соединенное с всасом компрессора 9 газораспределительное устройство 10, включающее распределительный воздуховод 11, соединенный с всасом компрессора 9, и соединенные с выходными патрубками 8 регенеративных патронов 3 горизонтальные 12 и вертикальные воздуховоды 13, причем горизонтальные воздуховоды 12 снабжены отсечными клапанами 14, дифманометрами-тягомерами 15 и пылеуловителями 16, входные патрубки 6 регенеративных патронов 3 снабжены заглушками 17. Регенеративные патроны 3 соединены с патрубками 18 вертикальных воздуховодов 12 через патрубки 19.

Установлено, что для обеспечения требуемых параметров воздуха в помещении по содержанию в нем диоксида углерода и кислорода при пребывании в помещении 150 человек необходима одновременная работа 8 регенеративных патронов. При этом масса регенеративного продукта, находящегося в регенеративных патронах, обеспечивает надежную работу установки регенерации воздуха в течение не менее 6 ч.

В случае укрытия меньшего количества людей (например, 75 человек), для обеспечения требуемых параметров воздуха в помещении по содержанию в нем диоксида углерода и кислорода течение не менее 6 ч в установке необходимо задействовать только четыре регенеративных патрона, соединенные одним вертикальным воздуховодом с одним отсечным клапаном на газораспределительном устройстве. Другие четыре регенеративных патрона, соединенные со вторым вертикальным воздуховодом и вторым отсечным клапаном, должны находиться в нерабочем состоянии (отсечной клапан закрыт).

Работа установки.

При включении компрессора на его всасе 9 создается разрежение. Это разрежение создает пониженное давление в полости регенеративных патронов 3. Это приводит к тому, что при снятых заглушках 17 воздух с повышенным содержанием диоксида углерода и пониженным содержанием кислорода из герметичного помещения 7 поступает в регенеративные патроны 3, установленные в гнездах 1 рамы 2 через входные патрубки 6. В регенеративных патронах 3 происходит регенерация очищаемого воздуха, поглощение диоксида углерода, избыточной влаги и выделение кислорода. При этом обеспечивается постепенная отработка регенеративного продукта и перераспределение тепла внутри регенеративного патрона 3, что позволяет максимально снизить тепловыделения от регенеративного патрона 3. Суммарное тепловыделение от установки регенерации воздуха с такими регенеративными патронами составляет порядка 3500 ккал/ч. Наличие свободных зон доступа регенерируемого воздуха к поверхности регенеративного продукта позволяет обеспечить низкое аэродинамическое сопротивление регенеративного патрона (при расходе воздуха 25 м /ч аэродинамическое сопротивление регенеративного патрона составляет не более 30 мм вод.ст.).

Отрегенерированный воздух через выходные патрубки 8, вертикальные воздуховоды 13, горизонтальные воздуховоды 12 и распределительный воздуховод 11 поступают на всас компрессора 9, из которого очищенный воздух возвращается в помещение 7.

При уменьшении численности людей, находящихся в помещении 7, часть задействованных регенеративных патронов 3 отключается с помощью отсечных клапанов 14, а при увеличении численности - отсечными клапанами включаются в работу ранее не задействованные регенеративные патроны 3. Контроль за открытием и закрытием клапанов 14 осуществляют дифманометрами-тягомерами 15 в ручном режиме.

Замена регенеративных патронов 3 производится после завершения работы установки без разборки рамы 2 и снятия газораспределительного устройства 10.

Для замены отработанных регенеративных патронов 3 соединительное устройство в виде патрубка-заглушки отсоединяется от выходного патрубка 8, и регенеративный патрон 3 извлекается из гнезда 1 рамы 2. Установка нового патрона производится в обратном порядке.

Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных и технических характеристик установки при переменном количестве укрываемых.

Claims

1. Установка регенерации воздуха в герметично закрытом помещении, содержащая установленные в гнездах рамы регенеративные патроны, снаряженные регенеративным продуктом на основе надпероксида калия, входные патрубки которых сообщаются с помещением, а выходные патрубки соединены с всасом компрессора, из которого отрегенерированный воздух поступает в помещение через выходной патрубок компрессора, отличающаяся тем, что на раме установлено соединенное с всасом компрессора газораспределительное устройство, включающее распределительный воздуховод, соединенный с всасом компрессора, и соединенные с выходными патрубками регенеративных патронов горизонтальные и вертикальные воздуховоды, причем горизонтальные воздуховоды снабжены отсечными клапанами, дифманометрами-тягомерами и пылеуловителями, входные патрубки регенеративных патронов снабжены заглушками.

2. Установка регенерации воздуха в герметично закрытом помещении по п. 1, отличающаяся тем, что регенеративные патроны соединены с патрубками вертикальных воздуховодов через патрубки-заглушки.