Рукавный фильтр с импульсной продувкой сжатым воздухом

Рукавный фильтр с импульсной продувкой как эффективный промышленный пылеуловитель

Рукавный фильтр с импульсной продувкой крайне необходим и полезен для очистки газовоздушной смеси от пыли в технологическом процессе. Мы более десяти лет внедряем импульсные мешочные пылеуловители. Которые сегодня без рекламаций служат на более чем 200 промышленных предприятиях России, Азии и Европы.

История создания и общее описание рукавных фильтров

Борьба с пылью ведется многие тысячелетия. Уже на заре цивилизации люди поняли, что плотный тканый материал показывает хорошую эффективность от пылевых и песчаных включений. Тканью оборачивали лица бедуины, номады, погонщики верблюдов, туареги, рудокопы, камнетесы. Лицевые маски носили американские ковбои. Словом, все, кто был вынужден был вести свою деятельность в условиях механически загрязненных мест, пустынь или пыльных дорог.

По мере развития механообработки количество твердых отходов высокой дисперсности стремительно возрастало. И были разработаны множественные технологии, устройства и аппараты, чьей целью было снижение пылевых выбросов. Внутренняя аспирация или полная фильтрация.

Изобретателем рукавного фильтра по праву можно назвать Гиппократа. Примерно в 500 году до нашей эры он создал первое устройство. Оно представляло клеть с закрепленными на ней хлопковыми ткаными мешками. Для фильтрации механических примесей из воды. Историки прозвали первый мешочный фильтр «Рукавом Гиппократа».

Вместе с этим шла модернизация фильтрующих материалов. На смену хлопковой марле, байке и войлоку пришли нетканые материалы иглопробивного, термического и химического типа изготовления. Фирменные текстили SpunJet, SpunLace, AirLay, Strutto; широко используется капрон, полипропилен, полиэстер, стекловолокно, полиамид, тефлон (и их модификации).

В зависимости от очищаемых сред фильтр материалы также могут быть обработаны специальными термостойкими, кислотостойкими и иными пропиткам. А также подвергнуты поверхностному упрочнению (для абразивных пылей).

Все это, в совокупности, привело к созданию таких аппаратов как рукавные фильтры. Они сегодня широко востребованы во всех отраслях промышленности. И имеют в качестве побочных продуктов пылевые / твердодисперсные взвеси, воздушные суспензии.

Рукавные пылеуловители демонстрируют высокий КПД очистки высокозапыленных сред. Они используются в металлургии, обрабатывающей и добывающей промышленности, на АБЗ, цементных предприятиях. А также на кирпичных заводах и множестве других индустриальных участков и цехов.

Таблица применимости аппаратов в различных отраслях промышленности.

Отрасль	Назначение
Металлургия	пескоструйная, дробеструйная обработка заготовок, шлаки, сварочная пыль, отходы механообработки
Мукомольное производство, зерно обработка	фильтрация мучки, шелухи, мельничной пыли, сечки, лузги
АБЗ, добывающие, горно обогатительные производства	участки / зоны грохочения и дробления породы, транспортеры, перевалочные пункты
Объекты энергетики	угольные, коксовые, зольные, пепельные и иные механические выбросы
Производство строительных материалов	захват пылей цемента, камня, кирпича, известняка, гипса, минералов
Табачные заводы	нейтрализация растительных микро дисперсных волокон

3D-моделирование работы РФ на Рефтинской ГРЭС – крупнейшей твердотопливной теплоэлектростанции в России

 

Схема, устройство и конструкция рукавного фильтра: общие черты

Внешний вид и габариты аппаратов могут существенно различаться. Но, вне зависимости от исполнения, ориентации, типа и материала мешков, каждый рукавный пылеуловитель предполагает наличие нижеследующих узлов.

• Корпус, обычно – стальной или, реже, пластиковый кожух, (если аппарат конструируется для фильтрации легковоспламеняемых или пожароопасных пылей, корпус может быть оснащен мягкими противовзрывными мембранами / пластинами, которые, разрушаясь при взрыве внутренней среды, быстро снижают внутреннее давление и сохраняют корпус в целости, минимизируя возможный ущерб для самого фильтра, персонала и окружающей производственной инфраструктуры);
• Рукавный блок – отсек с установленными в т.н. рукавную плиту (раму) каркасами плоской, цилиндрической или – редко – эллипсоидной формы. На которых закреплены (подшиты или установлены на хомутах, кнопках, заклепках) фильтровальные рукава. Независимая установка каркасов обеспечивает удобство обслуживания / замены / ремонта индивидуальных картриджей.
• Опционально – отбойная пластина / дефлектор – начальный рубеж грубой очистки воздуха. Конструкционно ставится сразу после входного клапана и «отбивает» крупную пыль, которая сразу же опадает в пылесборный бункер;
• Пылесборник пирамидального (конусного) типа. В бункер попадает вся пыль – как после отскока от отбивной пластины, так и после очистки пылевого осадка с рукавов. Опционально бункер может быть оборудован виброприводом и шнеком для непрерывного отвода механического осадка.
• Механизм регенерации рукавов. Один из ключевых узлов мешочного фильтратора. Может быть построен на использовании кулачкового (или иного) механизма вибрационного встряхивания. На принципах обратной продувки сжатым воздухом, акустико-вибрационных воздействиях и других подходах / технологиях самоочистки. Подробнее читайте ниже на этой странице.
• Датчики, системы автоматизации контроля и управления. Степень насыщения / забивки фильтра может определяться как по таймеру. Если свойства очищаемого потока известны и неизменны во времени. Также и по дифференциальному манометру, который оперирует разницей показаний входящего и исходящего потока.

В англоязычной литературе для слова «рукав», в техническом контексте, обычно используют не привычное «sleeve», а «bag», «sack» – мешок или же «hose» – шланг. Таким образом и сами аппараты именуются bag-, sack- или hose filter.

Чистая и грязная камеры

Помимо прочего, принято условно разделять конструкцию рукавных фильтров на т.н. чистую и грязную камеры.

Грязная камера включает в себя отсек ввода запыленного воздуха, пылевой отбойник, бункерную зону и всю внешнюю поверхность текстиля рукавов, на которой, собственно, и происходит задержание/ осаждение пылевых включений.

Чистая камера отделена от остального блока установочной рамой, в которой закреплены концы каркасов с мешками (их количество от модели к модели различно).

Из чистой камеры – в различных технологических вариациях – поток идет к выходному клапану. В ней же, полностью или частично, размещены элементы механизма регенерации рукавов – импульсные продувочные клапана / сопла, штоки, вибрационные мембраны.

Рукавный фильтр с импульсной продувкой. Принцип работы.

Описание конструктивных элементов делает понятным принцип работы рукавного фильтра:

1. Запыленный поток подводится во входной клапан аппарата. В зависимости от наличествующей инфраструктуры, могут использоваться вспомогательные элементы – пневмонасосы, компрессоры, напорные вентиляторы, иные нагнетатели. В случае обработки высокотемпературного потока может быть реализовано подмешивание в фильтр чистого прохладного / атмосферного воздуха.
2. Воздухопоток контактирует с внешней поверхностью плотных нетканых рукавов, при этом частички пыли оседают снаружи мешков, в то время как чистый воздух проходит внутрь каркасов и попадает в чистую камеру, откуда выводится в производственное помещение или во внешнюю атмосферу;
3. По мере оседания пылевых включений на поверхности рукавов, воздуху становится все сложнее «пробиться» сквозь нарастающую механическую преграду, и производительность аппарата падает – необходима регенерация рукавов;
4. В зависимости от имплементированной системы регенерации, производится обратная импульсная продувка, встряхивание или другое воздействие на фильтр-элементы, что позволяет освободить их поверхность от пыли и восстановить номинальный КПД устройства;
5. Пыль опадает в бункер, цикл повторяется.

Каркасы круглого сечения используются, как правило, в крупных аппаратах, разрабатываемых для условий сильной запыленности, в то время как плоские картриджи обеспечивают высокую компактность, но чуть менее эффективны в очистке воздуха от пыли высоких концентраций.

Регенерация рукавов / картриджей

Инженеры и техники многих производственных предприятий и исследовательских институтов долгие десятилетия анализируют особенности работы рукавных фильтров, и к сегодняшнему дню разработаны несколько подходов к освобождению рукавов от пыли, которые постепенно модернизируются. Рассмотрим их подробнее.

Механическое вибрационное встряхивание

Одним из распространенных конструктивных решений для восстановления эффективности очистки воздуха в рукавном фильтре является механическое встряхивание рабочего блока.

Вибрационное встряхивание может реализовываться как через вращательное движение мотора (мотор-редуктора) с системой эксцентриситетов (кулачковые и кривошипно-шатунные механизмы, качающие подшипники, механизмы Чебышева, Хойкена, Кланна, Ватта, Саррюса), так и прямо – через пневматические или гидравлические воздействия на штоки.

Основным недостатком механического подхода является наличие в конструкции движущихся частей, которые неизбежно изнашиваются и, в целом, показывают меньшую надежность, чем импульсная продувка.

^{Одна из вариаций преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное}

Вдобавок, организация индивидуального встряхивания для каждого картриджа рукавного блока представляет собой технически непростую задачу, поэтому обычно механическая регенерация применяется сразу для всей рамы с картриджами.

Вибровстряхивание иногда используется в одинарных фильтрах, работающих без остановки – регенерация идет непрерывно и параллельно с очисткой. Впрочем, такие конструкции встречаются крайне редко. Чаще фильтры – для удобства и бесперебойности – объединяются в батареи, где очистка воздуха идет попеременно.

Импульсная продувка

Импульсная очистка рукавов обеспечивает почти мгновенные, сильные аэродинамические удары, направленные внутрь фильтр-элементов. Импульс сжатого воздуха (5-10 бар) проходит по всей длине рукава и, моментально расширяя его диаметр, сбрасывает осевшую на волокне пыль.

В зависимости от концентрации загрязнителя, природы, объема и других свойств очищаемой среды, продувка может осуществляться каждые несколько секунд, десятков секунд или минут (от 3-5 и выше) при длительности одиночного регенерационного импульса порядка 0.1-0.2 секунды.

Преимуществом аэродинамической очистки с индивидуальными клапанами является возможность независимой регенерации рукавов в многокамерных машинах, что позволяет добиться эффективной и бесперебойной воздухоочистки (при условии, что группы картриджей установлены в не сообщающихся камерах / фильтр-аппаратах).

Также, в рамках монтажа фильтров на территориях, оборудованных собственной магистралью высокого давления, отсутствует потребность во введении в конструкцию дополнительного компрессора высокого давления (уточняется у Заказчика).

Помимо описанных выше, ограниченно практикуются и другие методы регенерации – акустические низкочастотные, ультразвуковые волны, а также продувка низким давлением. К сожалению, такие подходы или не обеспечивают высокую скорость / эффективность самоочистки, или неоправданно сложны в техническом исполнении (и используются преимущественно экспериментально).

Рукавный фильтр с импульсной продувкой. Характеристики.

Все пылеулавливатели выгодно отличаются следующим диапазоном технических характеристик:

• Производительность по среде – до 100 000 м³ / час;
• Дисперсность / размер улавливаемой пыли > 0.5 мкм;
• Эффективность обеспыливания – до 99.9% (при соблюдении правил эксплуатации и надлежащей наладке / настройке фильтра);
• Работа с воздушными потоками любой степени запыленности;
• Ударный импульсный метод самоочистки рукавов – бесперебойность, высокая скорость и эффективность удаления пыли с картриджей благодаря использованию плоских сопел Вентури специальной конструкции;
• Фильтрующий материал – нетканое волокно;
• Возможность обработки потоков с температурой до 200 градусов Цельсия;
• Автоматизация системы управления аппаратом через электронный контроллер;
• Опционально – установка контроллер-совместимого дифференциального манометра для управления агрегатом;
• Опционально – установка вибро системы на пылесборный бункер – для исключения налипания на стенки высоко адгезионной пыли. Возможно оборудование бункера шнеком для непрерывной выгрузки пыли;
• Надежность, компактность и долговечность;
• Высокая ценовая доступность оборудования даже для представителей промышленности и бизнесов средней и малой руки.

Широкая комплектация поставки подразумевает быстрый и простой ввод аппарата в эксплуатацию в любых условиях и включает в себя: опоры / несущую раму и пылесборный бункер конусного типа с затвором, корпус, ресиверы для сжатого воздуха, мембранные клапаны для очистки картриджей, комплект фильтровальных рукавов, аварийный индикатор заполнения бункера, щит управления и контроля, напорный вентилятор.

Рукавный фильтр с импульсной продувкой входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ (22 раздел) Очистка вредных выбросов).

ПОДОБРАТЬ РУКАВНЫЙ ФИЛЬТР