8.2.2. Рукавні фільтри

Конструктивно гнучка фільтрувальна перегородка виконується у вигляді рукава, тому і фільтри з гнучкими фільтрувальними перегородками отримали назву “рукавні”.

У нормально працюючих рукавних фільтрах концентрація пилу на виході з апарату зазвичай не перевищує 20 мг/м³. При використанні високоефективних фільтрувальних матеріалів і вловленні волокнистого пилу концентрація на виході може знижуватися до 1 мг/м³ і нижче.

Загальний вигляд рукавного фільтру зображений на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Рукавний фільтр:

1 – корпус; 2 – фільтрувальні рукави; 3 – колектор стислого повітря; 4 – пилозбірник

Регенерація фільтрувальної тканини рукавів проводиться шляхом механічного або аеродинамічного впливу на фільтрувальну тканину з метою руйнування і видалення шару осівшого пилу.

При виборі способу регенерації мають значення вид тканини, конструкція апарату, характеристики пилу і технологічного процесу, інші чинники.

Механічне струшування може виконуватися декількома способами. Нестійкі на згин тканини (наприклад, зі скловолокна) регенерують швидким похитуванням з одного боку в інший без зміни натягнення. Фільтри з еластичніших і нетовстих тканин можна обтрушувати, додаючи матеріалу хвилеподібні коливання. Рукавні фільтри, які широко використовуються для обробки газових викидів (апарати з вертикальними фільтрувальними елементами у вигляді тканинних рукавів), струшують хвилеподібною зміною натягнення тканини. Більшість струшуючих пристроїв забезпечуються електроприводом. Іноді струшування комбінують з продуванням тканин.

В ряді рукавних фільтрів регенерація фільтрувальної тканини здійснюється шляхом зворотного струменевого і імпульсного продування рукавів.

Зворотним продуванням регенерують тканини при вловленні пилу, який легко скидається. Для цього змінюють напрям дуття, подаючи на регенерацію свіже або очищене повітря. Надають переваги останньому варіанту, оскільки не збільшується кількість повітря в системі. Для виконання зворотного продування фільтр може відключатися посекційно або повністю. Витрату повітря на зворотне продування приймають до 10% від кількості газу, що очищається.

При відкладеннях пилу на внутрішній поверхні рукавів здійснюють струменеве продування, подаючи повітря з щілини кільцевої трубки-каретки, що одягається на рукав і поволі рухається вздовж нього (рис. 8.5). В порожнину кільця подається повітря від високонапірного вентилятора або повітродувки гнучким шлангом. Повітря закінчується з кільця через щілину. Шар осівшого пилу руйнується в результаті дії на нього кільця, що переміщається, і видування пилу струменем повітря, витікаючим з кільця із швидкістю 10...30 м/с. Пил падає в бункер.

Рис. 8.5. Схема зворотного струменевого продування рукавного фільтру:

1 – рукав; 2 – кільце з щілиною і патрубком для підведення стислого повітря

Це найбільш потужний спосіб регенерації, що дозволяє видути навіть частинки пилу, що застрягли в просторі між нитками. Тому фільтри, обладнані каретками струменевого продування, можуть працювати з підвищеними навантаженнями і перепадами тиску. Недоліки струменевого продування полягають в складності пристрою переміщення каретки і стиранні нею товстих фільтрувальних матеріалів – повсті, фетру, для яких в основному струменеве продування і використовується.

Інший різновид видування пилу – імпульсна регенерація – використовується в рукавних фільтрах при схемі подачі забрудненого повітря ззовні всередину рукава і відкладеннях пилу на його зовнішній поверхні (рис. 8.6). При імпульсному продуванні струмінь стисненого повітря, витікаючий з сопла розподільної труби, підсмоктує очищений газ (повітря) і поступає в рукав. Під впливом надмірного тиску рукав роздувається, відбувається руйнування шару осівшого пилу і його випадання в бункер.

Рис. 8.6. Каркасний рукавний фільтр з імпульсним продуванням:

1 – соленоїдний клапан; 2 – труба для введення стислого повітря; 3 – сопло; 4 – струмінь стислого повітря; 5 – прилад автоматичного управління регенерацією; 6 – рукав; 7 – каркас; 8 – бункер

Окрім ефекту продування пульсуючий потік здійснює також механічний струшуючий вплив. Імпульсну регенерацію виконують без відключення секцій. Щоб не відбувалося дуже інтенсивної регенерації з видаленням залишкової рівноважної кількості пилу (що призведе до великої величини проскакування в початковий період роботи фільтру після регенерації), варіюють тиск стисненого повітря, тривалість і частоту імпульсів. Тривалість імпульсу 0,1...0,2 с, частота – 10 імпульсів на хвилину, тиск стисненого повітря 500...600 кПа. Витрата стисненого повітря складає 0,1...0,2% від кількості очищеного газу (повітря).

Типовим рукавним фільтром з механічною регенерацією і зворотним продуванням є Г4-БФМ (ФВ). Виготовляються чотири типоразміри фільтру ФВ: ФВ-30, ФВ-45, ФВ-60, ФВ-90. Фільтрувальна поверхня відповідно 30, 45, 60, 90 м². Технічні дані фільтру Г4-БФМ приведені в табл. 8.4. Фільтр зображений на рис. 8.7.

Металева шафа фільтру розділена перегородками на секції з фільтрувальною поверхнею кожної 15 м². Таким чином, фільтри ФВ-30, ФВ-45, ФВ-60, ФВ-90 мають відповідно дві, три, чотири і шість секцій. У кожній секції розташовано 18 рукавів з фільтрувальної тканини (3x6 рядів). Рукави підвішані до рами струшуючого пристрою.

Таблиця 8.4

Характеристика фільтрів ФВ (Г4-1БФМ)

Показники	ФВ-30	ФВ-45	ФВ-60	ФВ-90
Поверхня фільтрувальної тканини, м2	30	45	60	90
Число секцій	2	3	4	9
Число рукавів	36	54	72	108
Матеріал рукавів	Сукно фильтровальное № 2, нітрон, лавсан НФМ
Розміри рукавів, мм: діаметр довжина	135 2090
Опір фільтру, Па, не більше	450
Період між струшуванням секції, хв	3-4
Потужність електродвигуна, кВт	0,6			1,1
Частота обертання, об/хв	1350			1400
Маса, кг	900	1210	1460	2000

Рис. 8.7. Рукавний фільтр всмоктуючого типу ФВ (Г4-1БФМ):

1 – клапанні коробки для виходу повітря; 2 – шафа металева; 3 – рукави; 4 – пилозбірник; 5 – електродвигун; 6 – вхідний патрубок

У фільтрі передбачена регенерація рукавів через 3,5 хв тривалістю 30 с. Регенерація здійснюється струшуванням і зворотним продуванням і проводиться посекційно.

Під час регенерації за допомогою важільно-кулачкового механізму закривається клапан, встановлений на виході очищеного повітря, і відкривається клапан на вході продувального повітря ззовні. Зовнішнє повітря поступає в регенеровану секцію і проходить тканину в напрямі, зворотному робочому. При цьому шар осівшого пилу на внутрішній поверхні тканини, обпадає. Одночасно з допомогою важільно-кулачкового механізму відбувається струшування рукавів. В результаті продування і струшування пил, що осів на рукавах, падає в бункер, з якого видаляється шнеком.

Потім регенерована секція включається в роботу і починається регенерація наступної секції і т.д.

В даний час випускається і експлуатується безліч різноманітних конструкцій тканинних фільтрів. За формою фільтрувальних елементів і тканин вони можуть бути рукавні і плоскі (полотняні), за видом опорних пристроїв – каркасні, рамні і т.д., за наявністю корпусу і його форми – циліндричні, прямокутні, відкриті (безкамерні), за числом секцій – одно- і багатосекційні. Фільтри можуть також розрізнятися за способом регенерації і рядом інших ознак. Однозначних або науково обгрунтованих критеріїв вибору типу фільтру серед цього різноманіття конструкцій немає. Рекомендується, за можливості, використовувати фільтри, розроблені для відповідних галузей промисловості.

Короткі відомості про характеристики вітчизняних конструкцій рукавних фільтрів, приведені далі в тексті і табл. 8.5, можуть надати певну допомогу в орієнтації серед множини типів апаратів і бути корисними в якості первинної інформації.

Фільтри ФР-6П, ФТ-2М, ФТНС-М призначені для очищення аспіраційного повітря від волокнистого пилу текстильних і інших підприємств легкої промисловості. Регенерація рукавів проводиться за допомогою струшування ручним або механізованим способами. Питомі газові навантаження для фільтрів ФР-6П, ФТ-2М і ФТНС-М складають 0,056, 0,1 і 0,057 м³/м²∙с) відповідно.

У хімічній і нафтохімічній технології найбільшого поширення набули рукавні фільтри наступних типів: ФРКИ, ФРКДИ, ФРО, ФРУ, ФР, ГЧ-БФМ, ФРОС. Кожен із типів має, як правило, декілька типорозмірів. З вказаної серії можна підібрати фільтр з поверхнею фільтрування від декількох квадратних метрів до декількох тисяч квадратних метрів, здатних працювати при температурах від декількох десятків градусів до 500°С.

Фільтр ЦА-3804 призначений для вловлення азбестового пилу. Регенерація рукавів проводиться механічним струшуванням.

Фільтри ФРУ розроблені для систем аспірації вибухонебезпечних хімічних виробництв, ФРВ-20 і ФРН-30 – для різних технологічних процесів хімічних виробництв, ФР-250 – для аспіраційних систем сажових виробництв і підприємств по виробництву мінеральних добрив; СМЦ – для технологічних процесів підприємств будматеріалів; РФГ і УРФМ – для підприємств кольорової металургії; Г4-БФМ (раніше – ФВ) – для підприємств харчової промисловості. Регенерація проводиться механічним струшуванням і одночасним зворотним посекційним продуванням. Привід

Таблиця 8.5

Технічні характеристики рукавних фільтрів

Марка фільтру	Площа фільтрувальної поверхні, м2	Кількість секцій, шт.	Кількість рукавів в секції, шт.	Діаметр рукава, мм	Висота рукава, м	Пропускна спроможність, м3/с / опір, Па
ФР-6П	18	1	6	390	2,5	1/500... 1000
ФТ-2М	20	1	12	300	1,8	2,5/600
ФТНС-4М	12,4	1	4	386	2,6	-/490
ФТНС-8М	24,8	2	4	386	2,0	-/490
ФТНС-12М	37,2	3	4	386	2,6	-/490
ЦА-3804	4140	3				5,6/-
ФРУ	2,5...50	1...4	14; 28; 42; 56	125	0,9; 1; 2; 2,5	/1500
ФРВ-20	20	2	32	130	1,63
ФРН-30	30	2	48	130	1,63	-
ФР-250	281	4	288	135	2,3	-/1000...2000
СМЦ-101А	50;55;110; 115:205	2	36	200	9;5,1;9,1	-/1900
РФГ	112;168; 224:280	4;6;8;10	56;84;112; 140	220	3,1	-
УРФМ	1610;2300	14;20	588;840	220	4,063	-/700...1500
Г4-1БФМ	30;45;60; 90	2;3;4;6	36;54;72;108	135	2,09	-/1300
Г4-2БФМ	60:90	4;6	72;108	135	2,09	-/1300
ФР-518 (650)	518 (650)	6	72 (90)	127	3	2,5...3,33/1600
ФР-5000	5000	8	504	127	3,09	-/1500...2000
ФРДО-6500	6500	10	212	130	7,85
ФРО-2400-1	2400	8	42	200	8	>14/2000
ФРО-6000-2	6000	10	54	300	10	>14/2000
ФРО-20300-3	20300	10	216	300	10	>14/2000
РФОСП	1,9...136		2...24		1...6	0,17...11,4/2000
РФСП-П	370	4	22	300	4,8
РФСП-1580	1580	20	24			до 130/-
ФРКІ-30	30	1	36	135	2	-/2000
ФРКН-В-30	30	1	36	135	2	-/2000
ФРКІ-60	60	2	36	135	2	-/2000
ФРКН-В-60	60	2	36	135	2	-/2000
ФРК-90	90	3	36	135	2	-/2000
ФРКН-В-90	90	3	36	135	2	-/2000
ФРКІ-180	180	4	36	135	3	-/2000
ФРКІ-360	360	8	36	135	3	-/2000
ФРКДІ-550	550	6	36	135	6	-/2800
ФРКДІ	720	8	36	135	6	-/2800
ФРКДІ-1100	1100	12	36	135	6	-/2800

систем струшування електромеханічний, за винятком фільтрів УРФМ з пневмоприводом. Питомі газові навантаження для фільтрів ФРУ складають: 0,02 м³/м²∙с, УРФМ – 0,012...0,02 м³/м²∙с, Г4-БФМ – 0,025...0,033 м³/м²∙с.

Фільтри ФР-518, ФР-650, ФР-5000, ФРДО-6500 зі склотканиною використовуються для очищення вибухонебезпечних газових сумішей з температурою до 240°С від сажі. Їх регенерацію здійснюють зворотним посекційним продуванням. Питоме навантаження для фільтрів ФР-518 і ФР-650 складає (0,004...0,005) м³/м²∙с, для фільтру ФР-5000 – 0,005...0,006 м³/м²∙с.

Фільтри ФРО мають пропускну спроможність понад 14 м³/с і 3 типорозміри. Фільтри споряджаються лавсановим матеріалом або склотканиною і призначені для вловлення пилу і перегонів з газових викидів металургійних і машинобудівних підприємств при температурах до 230°С. Регенерація здійснюється зворотним продуванням. Питоме навантаження для лавсанової тканини 0,008...0,015 м³/м²∙с, для склотканини 0,005...0,008 м³/м²∙с.

Фільтри типу РФОСП, РФСП-И, РФСП-1580 розроблені для вловлення перегонів свинцю і інших важких металів на підприємствах кольорової металургії при концентрації забруднювачів на вході близько 500...1000 мг/м³. Кінцеві концентрації знаходяться в межах декількох мг/м³. Фільтри споряджаються двошаровим лавсаном, обладнані системою струменевого продування і працюють з питомими навантаженнями до 0,08 м³/м²∙с для тонкого і 0,15 м³/м²∙с для грубого пилу.

Фільтри загального призначення типу ФРКИ розроблені НИИОГаз. Регенерація фільтрувальної тканини проводиться без відключення секцій фільтру імпульсною верхньою подачею всередину рукавів стислого повітря з тиском 0,3 або 0,6 МПа. Фільтрувальний матеріал – лавсан або повсть з синтетичних волокон. Питоме газове навантаження для фільтрів ФРКИ складає 0,03 м³/м²∙с. Фільтри ФРКН-В і ФРКН-Н-В, призначені для вловлення пилу, що електризується, мають такі ж характеристики, як і фільтри ФРКИ відповідних типорозмірів. Фільтри ФРКДИ відрізняються від фільтрів ФРКИ більшою довжиною рукавів. Тому в них передбачено двостороннє імпульсне продування з установкою додаткових сопл для подачі стислого повітря в нижній частині кожного рукава. Питоме газове навантаження для фільтрів ФРДКИ складає 0,027 м³/м²∙с.