Понятие, устройство и принцип действия рукавных фильтров

Содержание

Введение……………………………………………………………………...3

1. Понятие, устройство и принцип действия рукавных фильтров…..4
2. Регенерация рукавных фильтров……………………………………9
3. Классификация рукавных фильтров по способу регенерации фильтровального материала…………………………………………10
4. Выбор фильтровальных тканей…………………………..………….12

Заключение……………………………………………………………………15

Список литературы…………………………………………………………..16 
Введение

 

Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей природной среды. Высокие темпы развития производства, рост городов, и возрастающие масштабы воздействия человека на окружающую природную среду требуют повышенного внимания к охране атмосферы. Большинство технологических процессов сопровождается выделением в производственные помещения и атмосферу вредных газов и пыли поэтому проблемы, связанные с защитой атмосферного воздуха приобретают особенно важное значение. Для того, чтобы защитить атмосферный воздух от большого количества вредных веществ на предприятиях применяют различные виды фильтров, в том числе и тканевые.

Фильтры, у которых фильтровальный слой сделан в виде рукава, чаще всего цилиндрической формы, называют рукавными. Рукавные фильтры — широко распространенные и эффективные аппараты пылеулавливания. Их применяют для отделения пыли от газов и воздуха (в том числе аспирационного) в различных отраслях промышленности: в черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, промышленности строительных материалов, в текстильной, пищевой промышленности и т, д.

 

1. Понятие, устройство и принцип действия рукавных фильтров

 

Рукавные фильтры предназначены для очистки технологических и вентиляционных газов промышленных предприятий, и гражданских объектов от частиц пыли размером более 0,1 мкм с высокой эффективностью.

Принцип устройства и действия рукавного фильтра представлен на рисунке 1.

Запыленный газ через входной патрубок 1 поступает в бункер 2. Входной патрубок обычно располагают в верхней части бункера. Это способствует осаждению части пыли в бункер за счет эффекта инерции, но в некоторых случаях газ вводят в фильтр через патрубок, расположенный в его боковой части.

В бункере газ разворачивается на 1800, в результате чего выпадают наиболее крупные частицы пыли, и входит в рукава 14, насаженные на патрубки 4, которые установлены на дырчатом листе 3. Число отверстий с патрубками в листе равно числу рукавов. Верхняя часть рукавов заглушена, они подвешены к раме 8, соединенной стержнем 9 с механизмом встряхивания 12. Запыленный газ проходит через ткань рукавов и оставляет на их внутренней поверхности пыль. Очищенный от пыли газ поступает в корпус фильтра 7, откуда выводится через патрубок чистого газа 10. Осевшую в рукавах пыль удаляют при помощи механизма встряхивания и одновременно обратной продувкой рукавов для этого через патрубок 1З, установленный в верхней части корпуса, подается воздух при помощи вентилятора, встроенного в рукавный фильтр или установленного вне его.

Продувочный воздух проходит через ткань рукавов в направлении, обратном движению газа, и ломает корку пыли, осевшую на внутренней поверхности рукавов. Включение механизма встряхивания и вентилятора обратной продувки осуществляется автоматически по мере достижения заданного гидравлического сопротивления фильтровальных рукавов. В период удаления пыли из рукавов в фильтр или его секцию прекращается подача газа и фильтр отключается от коллектора чистого газа при помощи дроссель-клапана 11. При регенерации рукавов разрушается и удаляется из них только часть слоя пыли, в результате чего уменьшается сопротивление оставшегося слоя. Пыль из рукавов ссыпается в бункер 2 и при помощи шнека 6 выводится через пылевыпускной патрубок, на котором установлен герметический затвор 5. Обычно фильтры выполняют с двумя и более секциями. Рукава очищают в каждой секции по очереди, в остальных в это время очищают газ. Входные и выходные патрубки каждой секции соответственно объединяют общими коллекторами запыленного и чистого газов. Продувочный воздух через коллектор запыленного газа поступает на очистку в рабочие секции фильтра. Количество продувочного воздуха принимают равным 1,5-1,8 м3/м2мин. Давление продувочного воздуха колеблется от 1275 до 1470 Па.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Общий вид рукавного фильтра

1-входной патрубок, 2 - бункер, 3 - лист установки рукавов, 4 - патрубки  установки рукавов, 5 - затвор, 6 - шнек, 7-корпус фильтра, 8 - рама подвески  рукавов, 9 - стержень, 10 - выходной патрубок, 11- дроссель-клапан, 12- механизм встряхивания, 13 - патрубок продувки.

 

Удаление пыли из рукавов, кроме механического виброинерционного встряхивания и обратной продувки, осуществляется кручением рукавов, аэродинамическим встряхиванием или подачи импульса сжатого воздуха внутрь 1 и частичную их продувку, но не обеспечивает равномерной регенерации рукавов в фильтре: вблизи сопел рукава очищаются слишком интенсивно, а на некотором расстоянии от них - недостаточно. Этот метод очистки рукавов используют в основном при очистке газа от грубой пыли. При регенерации рукавов сжатым воздухом рукава помещают в проволочный каркас. Избыточное давление сжатого воздуха составляет 0,4-0,8 МПа. Длительность импульса 0,1-0,2 c. Частота импульсов зависит от характера изменения гидравлического сопротивления рукава.

Рукавные фильтры в зависимости от конструкции могут работать под разрежением или под избыточным давлением. В первом случае вентилятор устанавливают за фильтром по ходу движения газа и газ просасывается через фильтр, во втором подлежащий очистке газ нагнетают в фильтр вентилятором, установленным до фильтра. Всасывающие фильтры, работающие под разрежением, должны быть герметичными. При нарушении плотности конструкции всасывающего фильтра происходит подсос атмосферного воздуха, достигающий по величине иногда до 60 % производительности установки, что ведет к перерасходу электроэнергии и в значительной степени ухудшает очистку газа.

Для нормальной эксплуатации рукавных фильтров и эффективной очистки газа в них необходимо учитывать характеристику и свойства газа и содержащейся в нем пыли. Температура газа не должна превышать предельную для данной фильтровальной ткани температуру. Гидравлическое сопротивление запыленной ткани в зависимости от типа ткани и скорости фильтрации, исходя из практических и экономических соображений, не должно превышать 685-1280 Па. Менее прочные ткани должны иметь меньший предел гидравлического сопротивления при применении стеклоткани сопротивление рукавов может достигать 1180-1960 Па, а в некоторых случаях и большей величины. Срок службы рукавов зависит от запыленности газа, наличия в нем агрессивных по отношению к материалу ткани компонентов и в среднем составляет от 4 до 12 месяцев.

При эксплуатации рукавных фильтров требуется соблюдать правила техники безопасности, которые исключают возможность воспламенения горючей пыли и отравления обслуживающего персонала при очистке токсичных газов. В необходимых случаях следует применять фильтры и вентиляторы во взрывобезопасном исполнении и осуществлять очистку газа только под разрежением; своевременно удалять пыль из фильтра; устранять источники возникновения искр и статических зарядов; исключать возможность образования взрывоопасных смесей газа и пыли с атмосферным воздухом. При возникновении пожара отключается фильтр от газа, останавливается вентилятор и механизмы фильтра и принимаются меры по ликвидации пожара.

В большинстве отраслей промышленности рукавный фильтры стабильно обеспечивают эффективность пылеулавливания на уровне 99-99,9%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Регенерация рукавных фильтров

 

В процессе работы матерчатых фильтров происходит постепенное отложение пыли в порах фильтровального материала и на его поверхности. По мере роста слоя пыли растет и гидравлическое сопротивление аппарата. Если периодически не удалять пылевой слой с поверхности материала произойдет «запирание фильтра», т.е. тягодутьевой аппарат (обычно вентилятор) будет не в состоянии протягивать газ через забившуюся фильтровальную перегородку. В результате постепенного забивания, будет падать эффективность фильтра и, в конце концов, движение газа через фильтр прекратится.

Для поддержания фильтра в работоспособном состоянии необходимо периодически удалять пыль с поверхности фильтровального материала из пор.

Однако, как известно, оседающий на поверхности фильтровального материала слой пыли одновременно является фильтрующей средой, препятствующей проскоку наиболее мелких частиц пыли. Поэтому с фильтровального материала необходимо удалить не весь слой пыли, а только часть, чтобы обеспечить приемлемое гидравлическое сопротивление аппарата и сохранить его высокую эффективность пылеулавливания. Процесс удаления части пылевого слоя снаружи и изнутри фильтровальной перегородки в матерчатых фильтрах принято называть регенерацией, т.е. частичным восстановлением первоначальных свойств фильтровальной перегородки.

В промышленной эксплуатации в настоящее время находится много конструкций, систем, устройств для регенерации фильтровального материала.

 

3. Классификация рукавных фильтров по способу регенерации фильтровального материала

 

По способу регенерации фильтровального материала рукавные фильтры бывают следующих типов:

• Фильтры с очисткой от пыли способом механического встряхивания;
• Фильтры с очисткой от пыли способом обратной продувки;
• Фильтры с очисткой от пыли способом импульсной продувки.

 

Механическое встряхивание. Механическое встряхивание это основной способ регенерации фильтровального материала. Он основан на сотрясении рукавов в вертикальном и или горизонтальном направлении. Достоинствами фильтров с механическим встряхиванием является стабильность удаления осадка пыли. В качестве основных недостатков следует отметить сложность встряхивающего механизма, который требует постоянного внимания обслуживающего персонала, истирание и изломы рукавов в одних и тех же местах, чувствительность системы к усадке и вытяжке рукавов, необходимость отключения фильтра или отдельной секции на время проведения регенерации.

Обратная продувка. Эффективный метод регенерации фильтровального материала путем обратной продувки очищенным газом или напорным воздухом. Обратная продувка, как правило, применяется в сочетании с другими способами: механическим встряхиванием, перекручиванием, вибрацией, покачиванием рукавов и др. Такие фильтры довольно эффективны, удобны в эксплуатации и обслуживании. Однако производительность их несколько снижена за счет подсоса воздуха в период регенерации фильтровального материала. Обратная продувка обычно сопровождается плавной деформацией фильтровального материала, которая не действует так отрицательно на волокна как, например, механическое отряхивание.

Импульсная продувка. Одним из наиболее эффективных способов регенерации фильтровального материала, который широко распространен в конструкциях каркасных фильтров, является импульсная продувка. Отечественные фильтры с импульсной продувкой типа ФРКИ, ФРИ, ФКИ нашли применение почти во всех отраслях промышленности. Фильтры с импульсной продувкой отличаются тем, что в их конструкции нет встряхивающих механизмов, дросселей и обдувочных вентиляторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор фильтровальных тканей

 

Рукавные фильтры большей частью имеют рукава диаметром 100 - 300мм; в некоторых случаях он достигает 600 мм. Длина рукавов от 0,5 до 10 м, но обычно составляет 2,4-3,5 м. Фильтровальные ткани для изготовления рукавов выбирают в зависимости от характеристик газа и содержащейся в нем пыли: температуры газа, стойкости против воздействия кислот, щелочей, света, влаги, структуры пыли.

По характеристике поверхности ткани могут быть гладкими и ворсистыми. К первым относятся хлопчатобумажные ткани, лавсан, стекловолокно, их применяют для очистки газа от волокнистой и зернистой пыли. Суконные и шерстяные ткани, нитрон, капрон с шерстью относятся к ворсистым тканям; их применяют для очистки газа только от зернистой пыли, так как при очистке от волокнистой пыли она сцепляется с ворсом ткани и очень плохо удаляется из нее в процессе регенерации. Ворс обращают внутрь рукава в сторону входа запыленного газа.

К фильтрующим материалам предъявляются требования по обеспечению высокой пылеемкости при фильтрации и способности удерживать на своей поверхности такое количество пыли, которое обеспечивает: высокую эффективность очистки газа от мелкодисперсной пыли; высокую механическую прочность при многократных изгибах и стойкость к истиранию; способность к легкому удалению пыли с поверхности ткани.

Фильтровальные ткани могут быть ткаными и неткаными. Основные свойства фильтровальных тканей из природных и синтетических волокон приведены в таблице l.

Таблица 1 – Характеристика фильтровальных тканей

Ткань	Плот-ность, кг/м3	Предельная темпе-ратура, 0С	Кислотоустойчи-вость	Щелочеустой-чивость	Горю-честь	Стойкость против истирания	Разрывное удлинение,%
хлопок	1520	65-85	плохая	хорошая	да	удовл	7-8
шерсть	1320	95-100	удовл	плохая	да	удовл	30-40
капрон	1140	80-90	плохая	хорошая	да	хорошая	18-32
ноумекс	1380	220	удовл	хорошая	нет	хорошая	45-60
нитрон	1170	120	удовл	удовл	да	удовл	20-29
полипропилен	920	85-95	хорошая	хорошая	да	хорошая	20-25
Хлорин, ацетхлорин, ПВХ тефлон	1380-1470	65-70	-	-	нет	плохая	41-43
полифен	2300	220	-	-	нет	удовл	13
Стекловолокно	2540	240-300	-	удовл	нет	Плохая	3-4

 

Хлопчатобумажные ткани и шерсть относятся к природным материалам. Хлопчатобумажные ткани обладают хорошими фильтрующими свойствами. Для повышения стойкости хлопка к кислотам их иногда подвергают, специальной обработке (ацептируют). Шерстяные ткани также обеспечивают надежную очистку газа и обладают значительно большим сроком службы, чем хлопчатобумажные ткани (9-12 мес). Из шерсти изготовляют фильтровальные ткани: байку марки, сукно, фетры. Кроме того, шерсть используют для изготовления тканей в смеси с капроном (марка ЦМ). Ткани из синтетических волокон более стойки против воздействия высоких температур, агрессивных компонентов и постепенно вытесняют ткани из хлопка и шерсти.

Для повышения сопротивляемости синтетических, тканей механическим воздействиям и истиранию их подвергают термической обработке.

В последнее время появились рукава из силиконизированного стекловолокна, способные работать при температуре выше 3000С, а также из многослойных тканей, обладающих повышенной прочностью. В результате опытов, проведенных в последние годы с различными металлотканями, было установлено, что некоторые из них обладают хорошей механической прочностью, высокой химической стойкостью и газопроницаемостью, удовлетворительной пылеемкостью в процессе фильтрации при высоких температурах для очистки газа от пыли при температуре до 6000С Разработаны фильтровальные ткани из иглопpобивных фетров, выполненных из металлических волокон. Асбестовые ткани используют для очистки газа от пыли при температуре 5000 С, для очистки газа с температурой до 9000С применяют также фильтровальные элементы с высокой удельной поверхностью, выполненные из керамики.

В тканевых фильтрах, особенно из хлопчатобумажных и шерстяных тканей, не допускается очистка влажных газов от пыли, так как влажная пыль может образовать в порах ткани газонепроницаемую корку. При низких температурах возможна конденсация из газа водяных паров, которые будут осаждаться на ткани. Для исключения конденсации необходимо, чтобы температура очищаемых газов была на 15-200С выше температуры точки росы. Поэтому при низкой температуре газов их специально подогревают перед вводом в фильтр, а корпус фильтра термоизолируют. При высокой температуре газов их охлаждают.

 

Заключение

 

Таким образом, рукавные фильтры являются наиболее универсальным видом пылегазоочистного оборудования, поскольку способны надёжно и эффективно работать практически во всех выделяющих пыль технологических процессах. Рукавные фильтры способны работать непрерывно и не требуют постоянного обслуживания.

К универсальности рукавных фильтров можно так же отнести тот факт, что рукавный фильтр с заданными характеристиками можно изготовить в нескольких конструктивных исполнениях, с различными габаритными размерами. В большинстве случаев существует возможность подобрать (либо разработать) конструкцию рукавного фильтра, с учётом размеров и ограничений существующего места под установку фильтра.

Срок службы фильтрующих рукавов в рукавных фильтрах в среднем составляет 2-3 года, а в отдельных случаях может достигнуть 6-ти и более лет эффективной работы. Своевременная замена фильтрующих рукавов является гарантией эффективной работы рукавного фильтра, а появление более современных фильтрующих материалов позволяет обеспечить актуальность рукавного фильтра, - при снижении экологических норм по остаточной запылённости, в будущем.

Автономность работы и работоспособность рукавных фильтров обеспечивает система регенерации фильтрующих элементов.

Наиболее надёжной и эффективной системой регенерации фильтрующих элементов является импульсная регенерация.

Импульсная регенерация производится сжатым воздухом, предварительно осушенным и очищенным от масла, влаги и пыли, давлением 0,35-0,6 МПа. Расход сжатого воздуха подаваемого на регенерацию фильтроэлементов обычно не превышает 0,1% от объёма очищаемого газа. Регенерация фильтрующих элементов производится автоматически, без остановки рабочего цикла.

Список литературы:

 

1.Прохоров В.Б «Охрана воздушного бассейна от выбросов энергопредприятий», МЭИ(ТУ), 2006

2.Кирш А.А., «Моделирование и расчет аэрозольных фильтров», М., 1977

3.Мазус М.Г., Мальгин М.Л., Моргулис М.Л. «Фильтры для улавливания промышленных выбросов». М.: Машиностроение, 1985.

4.Казаков В.Н. «Некоторые особенности очистки газов в рукавных фильтрах»,

5.Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. – Учеб. для ВУЗов / 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1990

6.Ужов В.Н., Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. М.: Химия, 1970

7.http://www.rancom.ru/prod/refmod.html