2.2.5 Конструкции и технические характеристики тканевых фильтров.

Для очистки запыленных газов от крупных твердых час­тиц применяются различные модели циклонов и муль­тициклонов, а для очистки газов от средних и мелких частиц пыли - пылеуловители мокрой очистки, электрофильтры, тканевые фильтры. В последнее время заметна тенденция использования в промышленности тканевых фильтров в качестве аппаратов очистки газов от частиц малых и средних разме­ров. В связи с этим появилось много новых конструкций тка­невых рукавных фильтров с цилиндрическими и конвертными рукавами непрерывного действия, большой единичной произво­дительности. Рост производства рукавных фильтров по срав­нению с другими типами пылеуловителей объясняется прежде всего их высокой эффективностью (99%), низкими эксплуата­ционными затратами, малыми установочными площадями.

Появление новых конструкций тканевых фильтров стало воз­можным после быстрого развития производства синтетичес­ких материалов с высокой стойкостью к агрессивным сре­дам, высоким температурам и износу. Тканевые фильтры должны быть изготовлены из материала, выдержи­вающего высокую температуру уходящих газов котла. Материал фильтра должен быть стойким к повышенной влажности и влиянию химических соединений. В качестве материала фильтров для работы при температуре газов до 130 °С нашли применение шерсть или шерстяной войлок, при температуре около 260 °С используется стекловолокно и стекловолокно с графитом, применяется также оксалин (до 250 °С). Длительность работы ткани составляет 1—3 года.

Их использование связано с рядом условий. Скорость газового потока через ткань должна быть очень низкой — порядка 0,01—0,02 м/с. Даже при таких скоростях гидравлическое сопротивление оказывается высоким (около 0,5—1,5 кПа). Наибольшую трудность при эксплуатации представляет удаление осевшей на ткани золы. Рукавные фильтры ранее широко исполь­зовались для аспирационной очистки воздуха в системах пнев­мотранспорта сыпучих материалов, в настоящее время об­ласть их применения расширилась. Они стали вытеснять более энергоемкие скрубберы Вентури, габаритные и дорогостоящие электрофильтры в системах очистки отработанного газа ко­тельных установок, сталеплавильных, доменных и электропе­чей, охладителей цементного клинкера и др.

Рукавные фильтры различаются не только типом фильтро­вальных рукавов, но и способом восстановления фильтроваль­ной поверхности от осевшей на ней пыли. В конструкциях пылеуловителей применяются четы­ре способа восстановления (регенерации) фильтровальной по­верхности: механическое встряхивание, обратный поток газа, импульсный обратный поток газа, пульсирующий обратный по­ток воздуха. Два последних способа являются наиболее эф­фективными при регенерации фильтровальной поверхности от уловленной влажной пыли.

Для этого применяется механическое встряхивание либо продувка воздухом или очищенным газом в обратном направлении,

Рисунок 1.Рукава тканевого фильтра.

причем на это время очищаемая секция, как правило, должна отсо­единяться от газового потока шиберами.

Устройство и принцип действия тканевого рукавного фильтра показа­ны на рис. 1.

На рис. 2схематично представлена конструкция многокамерного рукавного фильтра. Число рукавов в одной камере может быть 100 и бо­лее. Дымовые газы проходят снизу внутрь рукавов, осаждение частиц пыли осуществляется на внутренней поверхности стенки рукава. При ре­генерации одна из камер с помощью клапана отключается от подачи ды­мовых газов и прилипшие к ткани слои пыли удаляются с помощью встряхивания или вибрации рукавов. Кроме того, отделению пыли спо­собствует струя сжатого воздуха, направляемая против движения процес­са фильтрации. Отделившаяся пыль падает в пылесборник, находящийся под рукавами и удаляется с помощью шнеков из фильтровального по­мещения. Фильтры с регенерацией встряхиванием имеют специальные колотушки, расположенные на наклонных рамах, на которых крепятся рукава. К недостаткам этого метода относится быстрый износ ткани рукава. По этой причине, особенно при использовании стеклоткани для регенерации фильтров, используют вибраторы, осуществляющие горизонтальные тря­сущие либо полоскательные движения рукавов. Такие фильтры конструк­тивно выполняются многокамерными с подачей дымовых газов внутрь рукавов( рис3.).

Рисунок 2.Многокамерный тканевый фильтр.

Рисунок 3.Конструкция рукавного фильтра

В конструктивном отношении фильтры выполнены так же, как все рукавные фильтры, в которых регенерация 'фильтро­вальной поверхности осуществляется за счет механического встряхивания; вертикально расположенные цилиндрические ру­кава присоединены верхними концами к крюкам встряхиваю­щих штанг, а нижними к патрубкам разделяющей плиты; подвод запыленного газа осуществляется внутрь рукавов. Фильтр имеет модульную компоновку. Каждый модуль снаб­жается газовым клапаном, встряхивающим механизмом, ро­торным разгрузчиком.

Автоматическое управление, обеспечи­вающее через заданный промежуток времени включение механизмов для регенерации.

В рукавные фильтры с регенерацией фильтровальной поверхности обратным потоком газа периодического действия запыленный газ поступает сверху и подводится внутрь цилиндрических рукавов 1 (рис. 4), очищенный газ выводится из пространства, образованного ячейковыми плитами. К крышке корпуса подведен трубопровод для создания разрежения в фильтре при. регенерации и движения часть очищенного газа в противоположном направлении. На крышке установлены два клапана с приводом от пневмоцилиндров, размещенных на трубопроводе, служащем для регенерации, и на газоходе за­пыленного газа.

Рисунок 4. Регенерация рукавного фильтра

Широкое распространение получили также рукавные фильтры, в кото­рых регенерация осуществляется воздухом при высоком избыточном. Этого удалось достичь благодаря использованию в ка­честве фильтрующего материала игольчатого войлока, имеющего высо­кую прочность. В фильтрах этого типа дымовые газы подаются в рукав всегда снаружи (с периферии) рис.5. Для регенерации фильтров кратковремен­но сверху вниз в рукав «выстреливают» струю воздуха при высоком давлении со скоростью звука. Происходят встряхивание и деформация рукава, который вздувается, благодаря чему слой пыли стекает вниз и удаляется Можно регенерировать как отдельные рукава, так и ряды рукавов, отключать подачу дымовых газов в этом случае не обязательно, процесс регенерации продолжается от 100 до 300 мс. Для таких фильтров нет необходимости иметь многокамерную конструкцию. Давление воздуха в резервуаре для регенерации варьируется от 0,5 • 10⁵ Па до 7*10⁵Па.

Рисунок 5.Регенерация воздухом.

Рукавные фильтры с регенерацией фильтровальной поверхности импульсным обратным потоком газа являются самоочищающимися рукавными фильтрами . Система реге­нерации фильтровальной поверхности отличается тем, что осу­ществляется последовательно по каждому ряду рукавов. Одно­ временно регенерации подвергается всеего один ряд, остальные работают в режиме фильтрации. На рис.6 показаны схематическая конструкция фильтра и направление движения потоков газа при фильтрации и регенерации.

Система регенерации фильтра работает следующим обра­зом. При увеличении эродинамического сопротивления фильтра с датчика перепада давления подается сигнал на таймер о запуске в работу. С таймера посылаются электрические им­пульсы на соленоидные клапаны, с которых, в свою очередь, пневмосигналы подаются на диафрагменный" клапан... Он . от­крывается, и сжатый воздух из коллектора давлением 7кгс/см. подается в дутьевую трубу. Таймер вырабатывает импульсы

длительностью 0,1 с, поэтому диафрагменные клапаны пооче­редно открываются на это время, что создает импульсы сжа­того воздуха в дутьевых трубах. Дутьевые трубы установлены над рукавами и имеют сопла, которые направлены вниз акси­ально газопусковым отверстиям рукавов. Импульсная струя воздуха, истекающая из сопла, попадает в эжектор, засасыва­ет из верхней камеры очищенный газ и нагнетает его во внут­реннее .пространство рукава . Внутри рукава создается давление газа, которое в несколько раз превышает давление с наружной стороны, поэ­тому поток газа проходит через фильтрующий материал в об­ратном направлении, обрушая слой осевшей пыли. После исте­чения импульса сжатого воздуха из дутьевой трубы давление газа в рукаве резко падает, и процесс фильтрации газа возобновляется. На каждый .ряд рукавов устанавливается по одному соленоидному и диафрагменному клапану. Длительность реге­нерации одного ряда рукавов, а также период между регене­рациями двух соседних рядов может изменяться таймером с помощью задатчиков. Продолжительность регенерации всей фильтровальной поверхности фильтра не превышает 35 с.

Рисунок 6.Регенерация импульсным обратным током.

Тканевые фильтры и электрофильтры требуют приблизительно одинаковых капитальных и эксплуатационных затрат, но в отличие от электрофильтров тканевые электрофильтры проще в эксплуатации и более эффективны .

Рисунок 7.Карманный тканевый фильтр.

Кроме рукавных тканевых фильтров находят применение и карманные (конвертные) т:аневые фильтры, хотя они и менее распространены. Фильтрующая ткань в них выполняется в форме прямоугольных плоских карманов, закрепленных на специальных рамах ( рис.7.). Поток дымовых газов проходит через 1ружную поверхность ткани внутрь кармана. Таким образом очистка дымовых газов от золы происходит на наружной стороне ткани.

Он состоит из газораспределитель ной камеры 1, горизонтально расположенных конвертных ру­кавов 2, установленных на опорах 3, поворотного клапана 4, 'предназначенного для отсечки модуля на регенерацию и пода­чи в него обратного потока газа, короба очищенного газа 5, бункера пыли 6. Фильтр имеет модульную компоновку, в каж­дом модуле установлено несколько пакетов с карманами ру­кавами. Обратный поток газа поступает внутрь рукава с напо­ром большим, чем у поступающего в корпус фильтра запылен­ного газа, поэтому во время регенерации направление движе­ния газа в рукаве изменяется на противоположное, что при­водит к отделению слоя пыли от фильтровальной поверхности.

Рисунок 8 .Общий вид карманного фильтра 1 - фланец; 2 - уплот­няющая прокладка; 3 - наружная рамка; 4 - внутренняя рам­ка; 5 - фильтровальный материал; 6 - карманный рукав

Рукавные фильтры с регенерацией фильтровальной поверхности пульсирующим обратным потоком воздуха имеет конвертные рукава и систему ре­генерации фильтровальной поверхности обратным пульсирую­щим потоком воздуха (рис. 8). Особенностью конструкции являются наличие цилиндрического корпуса с тангенциальным вводом запыленного газа и расположение конвертных рука­вов концентрическими окружностями вокруг оси фильтра, а также применение особой системы регенерации, позволяющей эффективно очищать поверхность рукава даже от влажной пыли

Наличие тангенциального ввода запыленного газа решает вопрос предварительной очистки газа от крупных частиц и равномерного распределения газа по рукавам. Система реге­нерации фильтровальной поверхности проста, и состоит из воз­духодувки, роторного виброклапана, служащего для создании пульсации воздуха, поворотного коллектора с установленными на нем сжатого воздуха по рука­вам.

Система регенерации фильтровальной поверхности запуска­ется в работу от сигнала дифманометра и работает до тех пор, пока перепад давления на нем не станет ниже заданного значения.

Процесс очистки одного рукава от пыли длится 0,5 с. В режиме регенерации находится один рукав, остальные. в ре­жиме фильтрации. При наличии в фильтре большого числа ру­кавов изменение площади фильтрации в период регенерации практически мало, поэтому все технические характеристики фильтра в период работы остаются постоянными.

Преимущество карманной конструкции фильтров заключается в возможности вывести из процесса работы любую отдельную камеру без выключения всей фильтровальной установки. Кроме того, есть возможность оснащения установки добавочными камерами. Вместе с тем, при одинаковых габаритных размерах в установке с рукавными фильтрами мож­но разместить большую фильтрационную поверхность, чем в установке с карманными тканевыми фильтрами. Обычно камерные фильтры приме­няют на малых энергоустановках..Использование тканевых фильтров позволяет довести степень очистки дымовых газов до 99,9 % и снизить содержание золовых частиц в уходя­щих газах котлов ТЭС до 35—50 мг/м , что соответствует показателям экологически безопасных ТЭС. Коренной пересмотр существующих позиций в области использования пылеочистных аппаратов произошел благодаря ужесточению государственного контроля за выбросами в атмосферу вредных веществ.Высокая эффективность, малые капитальные и эксплуатаци­онные затраты, малые установочные площади под оборудова­ние вывели тканевые фильтры в разряд наиболее перспектив­ных пылеуловителей.

Использование синтетических материалов и их большой ас­сортимент позволили повысить надежность эксплуатации ап­паратов и создать новые более совершенные конструкции.

Применение новых методов регенерации фильтровальной поверхности позволило расширить область применения фильт­ров.