15.2.2. 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 вловлюванні волокнистого пилу концентрація на виході може знижуватися до 1 мг/м³ і менш.

Загальний вид рукавного фільтру показаний на рис. 15.4.

Рис. 15.4. Рукавний фільтр: 1 – корпус; 2 – фільтрувальні рукави; 3 – колектор стислого повітря; 4 – пилозбірник

Регенерація фільтрувальної тканини рукавів проводиться шляхом механічної або аеродинамічної дії 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. Широко використовувані для обробки газових викидів рукавні фільтри (апарати з вертикальними фільтрувальними елементами у вигляді тканинних рукавів) струшують хвилеподібною зміною натягнення тканини, піднімаючи і опускаючи вверх рукава. 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 вловлюванні пилу, який легко скинути. 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 рухомою вздовж нього (рис. 15.5). В порожнину кільця подається повітря від високонапірного вентилятора або повітродувки по гнучкому шлангу. 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. 15.5. 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 якого 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. 15.6). При імпульсному продуванні струмінь стислого 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. 15.6. 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 надає і механічну струшуючу дію. Імпульсну регенерацію виконують без відключення секцій. Щоб не відбувалося дуже інтенсивної регенерації з видаленням залишкової рівноважної кількості пилу (що приведе до великої величини проскакування в початковий період роботи фільтру після регенерації), варіюють тиск стислого повітря, тривалість і частоту імпульсів. Тривалість імпульсу 0,1...0,2 с, частота – 10 імпульсів в хвилину, тиск стислого повітря 500...600 кПа. Витрата стислого 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. 15.4. Фільтр зображений на рис. 15.7.

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 підвішені до рами струшуючого пристрою.

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

Таблиця 15.4

Характеристика фільтрів ФВ (Г4-1БФМ)

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 віддаляється шнеком.

Потім регенерована секція включається в роботу і починається регенерація наступної секції і так далі.

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 так далі, 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, по можливості, використовувати фільтри, розроблені для відповідних галузей промисловості.

Короткі відомості про характеристики вітчизняних конструкцій рукавних фільтрів, приведені далі в тексті і таблиці 15.5, можуть надати певну допомогу в орієнтації серед множини типів апаратів і бути корисними як первинна інформація.

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: ФРКІ, ФРКДІ, ФРО, ФРУ, ФР, ГЧ-БФМ, ФРОС. Кожен з 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 вловлювання 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 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 з 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 більше 14 м³/с і 3 типорозміри. Фільтри споряджаються лавсановим матервалом або склотканиною і призначені для вловлювання 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-І, РФСП-1580 розроблені для вловлювання 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 ФРКІ розроблені НІІОГаз. 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 ФРКІ складає 0,03 м³/м²∙с. Фільтри ФРКН-В і ФРКН-Н-В, призначені для вловлювання пилу, що електризується, мають такі ж характеристики, як і фільтри ФРКІ відповідних типорозмірів. Фільтри ФРКДІ відрізняються від фільтрів ФРКІ 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 ФРДКІ складає 0,027 м³/м²∙с.

Таблиця 15.5

Технічні характеристики рукавних фільтрів