Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Промышленные фильтры

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

«ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра энергообеспечения предприятий

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ И СТОЧНЫХ ВОД

Выполнил:

Кадонцев Максим Олегович

Проверил преподаватель:

Ефремова В. В.

Петрозаводск, 2013

Вопросы:

Промышленные фильтры (Рукавные).
Виды применяемых тканей (требования).
Типы переплетения волокон.
Классификация промышленных фильтров по типу фильтрующих элементов, по системе регенерации, по типу устройств регенерации,

достоинства и недостатки.

Нефтеловушки.

Промышленные фильтры

В наиболее распространенных промышленных фильтрах — рукавных — применяют фильтровальные материалы двух видов: ткани и нетканые материалы, изготовляемые из различных природных и синтетических волокон. Длина природных волокон составляет от нескольких до десятков сантиметров. Синтетические волокна для фильтровальных материалов получают в виде очень длинных нитей — филаментного волокна или коротких отрезков — штапельного волокна длиной несколько сантиметров. Филаментная нить состоит из большого числа скрученных тонких волокон.

Типы переплетения тканей:

а — полотняное; б — сатиновое; в — саржевое

Диаметр природных и синтетических волокон составляет от нескольких до десятков микрометров (применяют при филаментных нитях и монофиламентную нить, состоящую из одного элементарного волокна, т.е. моноволокна, диаметром 50 мкм и больше). Фильтровальные ткани изготовляют кручением волокон в нити (пряжу) с последующим переплетением нитей в ткань определенной структуры. Для характеристики толщины волокна и кручения нити служит метрический номер N (отношение длины нити в метрах к ее массе в граммах). В настоящее время взамен номера нити N введена новая единица — текс (Т): отношение массы нити (волокна) в граммах к ее длине в километрах. Для перевода номера волокна в тексы применяют формулу: Т = 1000//V. Чем тоньше пряжа (нить), тем выше ее номер и меньше текс. При изготовлении фильтровальных тканей применяют три главных переплетения (структуры) нитей основы (продольных нитей) и утка (поперечных нитей): полотняное, саржевое и сатиновое. При производстве нетканых материалов из шерсти используют естественное свойство ее чешуйчатых волокон, способствующих образованию плотного и относительно прочного материала при валке (механическом воздействии на волокна в условиях повышенных температуры и влажности). При использовании нетканых материалов (полотен) из гладких синтетических волокон взаимосцепление волокон усиливают, прошивая полотна нитями (холстопрошивные материалы) или пробивая слой волокон зубчатыми иглами (иглопробивные материалы); вводят склеивающие добавки; прочность нетканых материалов усиливают также, вводя внутрь полотен каркасы из прочных нитей. Общая пористость фильтровальных тканей (в процентах) слагается из проходных (сквозных) пор между нитями основы и утка и межволоконных пор, находящихся в промежутках между волокнами нитей. Ее величина составляет (в зависимости от вида ткани) 50-60 % и более. Размеры сквозных пор в типовых фильтровальных тканях составляют 100-200 мкм. Для улучшения эффективности фильтрации ткани подвергают начесыванию. На поверхности тканей при этом образуется ворс или застил из перепутанных между собой по различным направлениям отдельных волокон. Застил частично закрывает сквозные поры и уменьшает прохождение пыли через ткань. В подавляющем большинстве случаев размер осаждаемых частиц во много раз меньше среднего размера пор фильтра. Когда ткань чистая, улавливание частиц пыли из газа основано не на отсеивающем ее действии, а на столкновении частиц с волокнами и нитями ткани под действием различных механизмов осаждения, рассмотренных выше. При осаждении частиц на волокнах и нитях ткани уменьшается размер пор между ними, что приводит к более быстрому осаждению следующих порций пыли. Поэтому после пропускания через ткань некоторого количества запыленного газа в слое ее со стороны входа газового потока практически все поры заполняются пылью и в дальнейшем газовый поток проходит через поры в слое осевшей пыли. Этот слой называют первичным и он непосредственно соприкасается с волокнами и нитями ткани. При образовании пылевого слоя из частиц какого-либо размера поры между ними обычно бывают такого же размера, как эти частицы, или даже меньше. Поэтому первичный слой осевшей пыли улавливает частицы из газа, как бы отсеивая их, т.е. практически полностью. Основная масса частиц не проникает внутрь ткани, а оседает снаружи первичного слоя или в его порах и толщина слоя пыли растет. В начале прохождения газа через чистую ткань улавливается только часть пыли, часто небольшая. При заполнении пор пылью степень очистки быстро возрастает и после образования первичного сплошного слоя пыль улавливается практически полностью. Толщина первичного сплошного слоя пыли соизмерима с размерами пор ткани. Он образуется, когда на 1 м² более пылеемкой шерстяной ткани оседает 60-80 г пыли; для гладкой стеклоткани эта величина составляет 5-10 г/м . В тканевых фильтрах, работающих с регенерацией методами встряхивания, обратной продувки и их сочетанием, применяют обычно скорости фильтрации в пределах от 0,3 до 1,2 м³/(м² мин). При регенерации методом струйной продувки скорости фильтрации более высокие: 3-5 м³/(м²-мин). При повышенных скоростях фильтрации может нарушиться первичный сплошной слой пыли, что сопровождается вторичным ее уносом и запыленность очищенных газов растет. Рассмотренные недостатки фильтровальных тканей в некоторых случаях устраняются применением нетканых материалов (фетров, войлоков). Это связано с более равномерным распределением волокон по всей поверхности и толщине нетканого полотна (фетра) и отсутствием сквозных отверстий. Процесс фильтрации протекает в объеме материала. В то же время, чтобы избежать глубокого проникновения частиц внутрь нетканого полотна и связанного с этим забивания его пылью, поверхность полотна со стороны входа запыленного газа термически обрабатывают. Создается жесткая корка, препятствующая проникновению частиц в глубь фетра.

К тканям и нетканым материалам, применяемым в качестве фильтровальных материалов, предъявляют следующие требования:

1) высокая пылеемкость в процессе фильтрации и способность удерживать после регенерации пыль в количестве, достаточном для обеспечения высокой эффективности улавливания высокодисперсных частиц;

2) сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно запыленном состоянии и хорошая регенерируемость;

3) высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократном изгибе, стабильность размеров и свойств при повышенных температурах и агрессивном воздействии химических компонентов газа; максимально возможная стойкость синтетических волокон, из которых изготовлены ткани, к гидролизу (т.е. к разрушению под воздействием высокого влагосодержания и повышенной температуры);

4) минимальное влагопоглощение;

5) низкая стоимость, обеспечивающая оптимальные технико-экономические показатели очистки газов в тканевых фильтрах.

Выполнение перечисленных требований связано с выбором в каждом конкретном случае очистки фильтрующего материала, который будет работать в определенных, наиболее благоприятных для него условиях.

Рукавные фильтры

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.

Рукавные фильтры представляют собой аппараты с корпусами прямоугольной или круглой формы. Внутри корпусов подвешены рукава диаметром от 100 до 300 мм, высотой от 0,5 до 10м. Фильтрация воздуха или газа осуществляется пропусканием запыленной среды через ткань рукава. Допустимая запыленность газа в технических характеристиках приведена при нормальных условиях. В рукавных фильтрах разной конструкции газ может перемещаться в направлении изнутри рукава наружу или наоборот. После того как на фильтрующей поверхности накопится слой пыли, гидравлическое сопротивление которого составляет предельно допустимую величину, производят регенерацию рукавов.

Описание и принцип действия. Рукавные фильтры ФРСО компании «Ранком-Энерго»

Назначение изделия

Рукавные фильтры (далее фильтры) типа ФРСО, разработанные и изготавливаемые нашей компанией предназначены для сухой очистки не взрывоопасных пылегазовоздушных выбросов промышленных предприятий. Фильтр может работать как под давлением, так и под разряжением. Соответственно фильтр может, устанавливается как на напоре, так и на всасе вентилятора (дымососа).

Преимущества ФРСО

Корпус фильтра имеет модульную быстрособираемую конструкцию на болтовых соединениях не требующую специальных монтажных приспособлений и квалификации монтажников. Вес одного монтажного элемента не превышает 100кг, что позволяет в труднодоступных местах или стесненных условиях, произвести монтаж не используя ГПМ.

Уменьшенная металлоемкость фильтра по сравнению с аналогами, что значительно снижает нагрузку на фундаменты.

Общая компоновка фильтра. Фильтр имеет две стадии фильтрации; 1ст.- осадительная камера, 2-ст. фильтрующие рукава;

Рукавный фильтр имеет рукава круглого сечения, расположенные на определенном расстоянии друг от друга, что создает преимущественно слабый поток газа в межрукавном пространстве по сравнению с плоскими рукавами. Это снижает возможность возврата пыли на поверхность материала при регенерации, и, как следствие, происходит улучшение эффекта регенерации.

Осадительная камера оборудована устройством распределения потока и искрогашения.

При необходимости в осадительной камере или перед фильтром может быть установлено устройство для улавливания смолообразных частиц и других вязких консистенций.

Выход очищенного воздуха из камер «чистого» газа может быть выполнен как со стороны входа "грязного" газа, так и с противоположной стороны или с обеих сторон.

Расчетное рабочее разряжение/давление внутри фильтра составляет 6500Па;

Контроллер оборудован системой контроля и регулирования дифференциального перепада давления, задатчиком параметров времени импульса и времени между импульсами, контролирует состояние работы клапанов и др. возможности. Нормально функционирует при температуре окружающей среды -40…+55С без дополнительного обогрева.

Электрообогрев пилотов клапанов позволяет работать при отрицательной температуре окружающего воздуха и появлении конденсата.

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.

Классификация промышленных фильтров для очистки воды по назначению

Промышленная водоподготовка – это целый комплекс оборудования, предназначенного для обессоливания исходного сырья и очистки производственных стоков. В качестве высокопроизводительных фильтров на предприятиях используются гигантские обратноосмотические и ионообменные колоны, заполненные активными элементами.

Требования к качеству исходного сырья и материалов, необходимых для ведения технологического процесса в промышленных масштабах, существенно отличаются. Кроме того, любая производственная операция неизменно связана с утилизацией отходов и очисткой стоков.

Какие промышленные фильтры для воды наиболее полно отвечают существующим требованиям водоподготовки? Все промышленные системы водоподготовки условно можно разделить на несколько типов в зависимости от сферы производства.

Типы промышленных фильтров для воды в зависимости от сферы производства.

Сфера применения	Тип фильтрационной системы
Пищевая промышленность	Мембранная очистка, Электродиализ, Нанофильтрация, Озонирование, Ультрафиолетовое обеззараживание
Химические предприятия	Ионный обмен, Механическая очистка, Обратноосмотическое обессоливание, Умягчение воды
Целлюлозно-бумажная промышленность	Ионный обмен, Механическая очистка, Озонирование
Стекольная промышленность	Ионный обмен, Обратный осмос, Механическая фильтрация
Промышленные стоки	Электродиализ, Аэробное окисление, Озонирование, Ионный обмен, Обратный осмос
Сельское хозяйство	Механическая фильтрация, Аэробное окисление, Умягчение воды
Энергетика	Ионный обмен, Механическая фильтрация, Умягчение воды

Ориентация на конкретный метод фильтрации вовсе не означает исключение необходимости бактериологической, физической или химической очистки воды. Существующие требования к качеству сырья и материалов предполагают использование только экологически чистых продуктов, как для производства, так и в сфере энергетики или сельского хозяйства. Однако в зависимости от «специализации», промышленные фильтры для очистки воды больше ориентированы на удаление вредных примесей и микроорганизмов (пищевое производство, очистка стоков), обессоливание (энергетика, нефтехимия и химия) или борьбу с биообрастанием оборудования (сельское хозяйство).

Виды промышленных фильтров по механизму фильтрации

Все промышленные фильтры являются «прародителями» бытовых систем водоподготовки. Именно поэтому производственное оборудование для очистки воды можно представить в виде высокопроизводительных сорбционных «Кувшинов», гигантских обратноосмотических или ионообменных модулей и огромных отстойников, оборудованных металлической сеткой для предочистки жидкости.

В промышленности (за счет невысокой производительности и ощутимых энергозатрат) редко используется ультразвуковая или ультрафиолетовая фильтрация. Однако озонаторы и аэрационные танки, напротив, составляют весьма ощутимую часть от всего объема выпускаемого производственного оборудования.

Для того чтобы не ошибиться с выбором типа промышленного фильтра для очистки воды, необходимо точно знать требуемую производительность оборудования, уровень энергопотребления, допустимые условия использования и нормативы допустимого содержания химических, биологических и механических примесей. Представленные на нашем сайте типовые схемы промышленных систем очистки помогут избежать ошибок при выборе фильтров для исходного сырья или производственных стоков, качественный состав которых строго регламентируется законодательством Российской Федерации.

Классификация фильтров

Конструктивное исполнение промышленных (рукавных) фильтров весьма разнообразно. Основные классификационные признаки: тип фильтрующих элементов, из которых формируется поверхность фильтрации; система регенерации фильтровального материала и тип устройств регенерации.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ТИПУ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

В промышленных фильтрах (тканевых и из нетканых материалов) применяются два основных типа фильтрующих элементов: бескаркасные (рукава), в основном цилиндрические, и жесткокаркасные, состоящие из каркаса, обтянутого тканью или нетканым материалом. Применение бескаркасных элементов предполагает подачу фильтруемого газа внутрь рукава исохранение формы элемента вследствие подпора давления в нем. Применение жесткого каркаса в конструкции фильтрующего элемента позволяет придавать последнему любую форму — цилиндрическую, плоскую, клиновую, звездчатую и другую, сохраняемую неизменной в процессе фильтрации и регенерации; поддерживать постоянное натяжение фильтрующего материала за счет плотного крепления его на каркасе, а также осуществлять фильтрацию газа, подавая его снаружи внутрь фильтрующего элемента. Применение жестко каркасных элементов позволяет улучшить использование рабочего объема фильтров, а также применять интенсивные способы регенерации ткани, которые невозможно осуществить в бескаркасных рукавных фильтрах. Жесткокаркасным фильтрующим элементам, однако, присущи серьезные недостатки: повышенная металлоемкость и трудоемкость изготовления, усложнение обслуживания фильтров, особенно замены рукавов (они тяжелы и громоздки). Кроме того, ускоряется износ ткани в местах контакта с каркасом из-за трения о металл, что исключает применение стеклоткани. К недостаткам нецилиндрических фильтрующих элементов следует также отнести сложность раскроя и пошива фильтрующего материала, закрепления и герметизации его краев на каркасе. В аппаратах с жесткокаркасными элементами стенки необходимо выполнять съемными или предусматривать в них большие проемы для извлечения элементов, что затрудняет герметизацию корпуса.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СИСТЕМЕ РЕГЕНЕРАЦИИ.
ФИЛЬТРЫ С ПОСЕКЦИОННОЙ И ПОЭЛЕМЕНТНОЙ СИСТЕМОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

Существенное влияние на конструкцию фильтров оказывает способ регенерации фильтровального материала.
В промышленных фильтрах регенерацию проводят по двум основным принципам:

• изменение направления хода газа через фильтровальный материал — обратная продувка, во время которой происходит выдувание уловленной пыли из ткани;

• разрушение пылевого слоя на фильтровальном материале его деформацией различными способами — встряхивание рукавов; встряхивание может производиться как с помощью механизмов, так и воздействием на ткань аэродинамических сил и звуковых импульсов.

Обратная продувка — более универсальное средство, так как при любой обратной продувке происходит одновременно и некоторая деформация пылевого слоя, т.е. имеется определенный эффект механического разрушения этого слоя. Современные рукавные фильтры снабжены системами регенерации, включающими устройства для обратной продувки или сочетающими устройства обратной продувки с устройствами для встряхивания рукавов. Фильтры с посекционной системой регенерации фильтровального материала характеризуются тем, что регенерации подвергается целая секция многосекционного фильтра. На период регенерации секцию отключают от подачи в нее газа. В фильтрах с поэлементной системой регенерации обратной продувке подвергают не всю секцию фильтра, а последовательно отдельные фильтрующие элементы или их группы. Конструктивное исполнение фильтров с поэлементной продувкой сложнее, чем фильтров с посекционной продувкой, вследствие введения каркасных фильтрующих элементов, устройства сложных подвижных систем внутри фильтров и т.д. Существенное преимущество поэлементной регенерации состоит в том, что она весьма интенсивна, так как воздействует непосредственно на запыленные участки ткани и поэтому продолжительность регенерации значительно сокращается по сравнению с посекционными способами, а это в свою очередь ведет к сокращению количества продувочного газа. Регенерацию ткани осуществляют, не прекращая подачи запыленного газа в фильтр пыли в отдельные его участки. При этом на регенерацию и очистку продувочного газа отвлекается незначительное число элементов и таким образом эффективно используется вся фильтрующая поверхность. Интенсификация процесса регенерации позволяет использовать в фильтрах с поэлементной системой регенерации плотные фильтровальные материалы (например, войлоки), которые в фильтрах с посекционной продувкой регенерировать трудно или невозможно, а также дает возможность повысить нагрузки на ткань.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ТИПУ УСТРОЙСТВ РЕГЕНЕРАЦИИ

Фильтры с посекционной системой регенерации выполняют двух основных типов: с обратной продувкой и с комбинированной регенерацией (обратная продувка с одновременным отряхиванием). На время регенерации подача фильтруемого газа в секцию прекращается. В отдельных случаях применяются небольшие фильтры, в которых для регенерации ткани используется только отряхивание. Фильтры с поэлементной регенерацией выполняют следующих основных типов: с импульсной регенерацией; с обратной продувкой жесткокаркасных элементов через подвижное сопло; с обратной струйной продувкой. Фильтры с посекционной системой регенерации характеризуются использованием бескаркасных фильтрующих элементов. Обратная продувка в них обеспечивается переключением клапанов одной из секций фильтра. В фильтрах с комбинированной регенерацией во время обратной продувки в регенерируемой секции одновременно включается встряхивающий механизм. Разнообразие конструктивных модификаций фильтров этой группы определяется различными схемами и режимами работы переключающих устройств и конструктивными исполнением механизмов. В фильтрах с импульсной продувкой применяются жесткокаркасные элементы с подачей фильтруемого газа снаружи внутрь элемента. Продувка происходит при подаче кратковременных импульсов сжатого воздуха внутрь элемента. По аналогичной схеме прохождения фильтруемого газа (снаружи внутрь жестко-каркасного элемента) устроены и фильтры с продувкой подвижным соплом. Она осуществляется подачей продувочного газа в выходное сечение фильтрующего элемента через сопло, которое, передвигаясь, производит последовательную продувку всех элементов фильтра. С помощью передвигающихся сопел регенерируется фильтровальный материал в фильтрах с обратной струйной продувкой. В этом случае используют бескаркасные фильтрующие элементы, а подвижные сопла охватывают их снаружи и, передвигаясь вдоль рукавов, обеспечивают их регенерацию по всей высоте. Классификационная схема перечисленных основных типов фильтров представлена на схеме ниже. Она не является исчерпывающей, в нее не вошли некоторые фильтры специального типа, поскольку конструктивные варианты рукавных фильтров весьма разнообразны.

Классификационная схема фильтров