РУКАВНЫЙ ФИЛЬТРОЭЛЕМЕНТ С ФИЛЬТРОВАЛЬНЫМ ПАКЕТОМ И СПОСОБ ЕГО КРЕПЛЕНИЯ НА ТРУБНОЙ ПАНЕЛИ
BAG FILTRATION ELEMENT WITH FILTER BAG AND METHOD OF ITS ATTACHMENT TO TUBE PLATE

Изобретение относится к химическому оборудованию, в частности, к конструкции фильтрующих элементов рукавного фильтра, предназначено для фильтрации газов и используется:
- при заборе воздуха на агрегатах производства слабой азотной кислоты - не менее 4-х агрегатов,
- на первой ступени фильтра для улавливания туманов и паров углеводородов.
Уровень техники.
Для улавливания пыли во многих отраслях промышленности используют рукавные фильтры, оборудованные тканевыми рукавами постоянного сечения. Тип и параметры ткани - это одни из основных факторов, которые определяют эффективность работы фильтровальной установки.
Из уровня техники известно, что независимо от используемого волокна фильтровальные материалы делятся на тканые и нетканые (типа войлока). При производстве тканых материалов нить переплетается на ткацких станках. Нетканые материалы производят из синтетических и стеклянных волокон. Структура нетканых материалов подобна войлоку. Наиболее простым нетканым материалом, который используется для производства фильтров, является «иглопробивной» войлок (далее - «иглопробивное» полотно). «Иглопробивные» полотна, по сравнению с ткаными дешевле, обладают лучшими характеристиками пылеулавливания. Однако их механическая прочность ниже, чем у тканых материалов.
За рубежом для очистки газов, например, применяют рукава, изготовленные из стеклоткани. Рабочая температура рукавов не более 200°C (вообще тканые стеклянные полотна имеют рабочую температуру до 500°C). Прочность на разрыв стеклотканей высокая, но весьма низкая сопротивляемость трению и изгибу, низкая воздухопроницаемость.
Пропускную способность фильтровальной установки, ее габариты, площадь фильтрации и необходимая эффективность очистки газа от пыли определяют воздухопроницаемость фильтров.
Из уровня техники известен фильтрующий элемент рукавного фильтра, который изготовлен из ткани в виде рукава постоянного сечения.
Недостаток промышленных фильтрующих элементов (рукавов) постоянного сечения заключается в низкой эксплуатационной стойкости и эффективности, так как ткань вследствие частой деформации рукавов от прямого для очистки и обратного для регенерации движения газа быстро изнашивается и выходит из строя. Износу фильтрующего элемента (рукава) способствует низкая стойкость ткани при очистке газа с высокой (более 500°C) температурой.
Известны фильтровальные элементы - рукава постоянного сечения.
Из уровня техники известны рукавные фильтроэлементы, изготовленные из комплексной нити, состоящей из элементарных нитей одинакового размера, расположенных параллельно (SU 1018691, B01D 39/16).
Известно, что рукава делают из волокнистого холста. Полученный нетканый материал накладывается на термопластичный нетканый материал и оба слоя еще раз прокалывают. Затем двухслойный нетканый материал подвергают термообработке, и термопластичный слой расплавляется, образуя пористую структуру для фильтрования (патент ЧСФР 275988, B01D 39/16. 1992).
Известны рукавные фильтроэлементы, изготовленные из тонких металлических или искусственных нитей. Размеры ячеек между нитями уменьшают путем покрытия наружной поверхности нитей электролитическим способом или напылением (DE 3515025 B01D 39/14, опуб. 1986).
Известны фильтры из материала, в котором между входной и выходной сторонами в слое существует непрерывный градиент плотности при равномерном распределении волокон в поперечном сечении (US 4983193 B01D 46/00).
Изготавливают фильтровальные рукава постоянного сечения на основе композиционных материалов (RU 2176697 B01D 39/18 2001).
Недостатком известных конструкций фильтровальных элементов (в том числе аналог - фильтр марки «Д-33») является пониженная фильтроемкость, низкая механическая прочность, неустойчивость к колебаниям давлений и влажности, низкая термостойкость 65°C (имеется в виду фильтра «Д-33»), низкая температура воспламенения, сложность контроля и замены фильтроэлементов.
Техническим результатом изобретения является то, что при заявленной конструкции фильтропакета - при меньшей по сравнению с прототипом площади фильтрации достигнута большая фильтроемкость, более высокая механическая прочность, устойчивость к колебаниям давлений и влажности, увеличена термостойкость с 65°C до 100°C, температура воспламенения стала более 200°С, уменьшилась общая стоимость фильтра, упростился процесс контроля состояния и замены фильтроэлементов.
Кроме того, заявлен способ крепления такого фильтра, обеспечивающий следующий технический результат:
- простота монтажа,
- надежность и герметичность крепления существенно выше,
- несмотря на сужение проходного сечения в горловине вследствие наличия закладного кольца с закругленной входной кромкой и гладкой поверхностью в сечении горловины сопротивление входа составляет всего 1-2 мм вод. ст. при скорости потока в горловине 8-10 м/с.
Заявленный технический результат достигается тем, что рукавный фильтроэлемент, выполненный с сужающейся горловиной для достижения максимальной площади фильтрации (обеспечивается максимально близкое расположение фильтроэлементов на основной длине фильтроэлемента) и утолщением на передней кромке горловины, содержащий фильтровальный пакет, состоящий из трех видов материалов, первый из которых выполнен для предварительной фильтрации из, по меньшей мере, одного слоя нетканого материала, полученного иглопробивным способом на основе полиэфирных или полипропиленовых волокон или их смески, второй - для финишной фильтрации состоит из нескольких слоев на основе нетканого полотна, полученного осаждением ультратонких волокон из полипропилена и/или полисульфона и/или поливинилхлорида, а третий вид материалов является опорной и защитной поверхностью для материалов второй группы и выполнен из одного слоя воздухопроницаемого волокнистого полотна, причем все слои пакета сшиты в рукав общим продольным швом, а задняя часть фильтроэлемента прошита с одновременным вшиванием петли для крепления хомута.
Рукавный фильтроэлемент в частном случае может быть выполнен с соотношением свойств материалов по ходу воздушного потока таким, что
- первый вид материалов выполнен из волокон диаметром 0.33 или 0.17 текс, или их смески, или из волокон других диаметров, в том числе с обработкой материала каландром по выходной или входной кромке,
- второй вид материалов состоит из нескольких слоев с волокнами одинакового диаметра или из нескольких слоев с волокнами, диаметр которых на каждом следующем по ходу потока слое уменьшается,
- третий вид материалов выполнен в виде опорной сетки из одного слоя воздухопроницаемого полипропиленового полотна.
Технический результат обеспечивается также способом крепления рукавного фильтроэлемента по п.1 на трубной панели, путем его закрепления в двух точках, таким образом, что его передняя часть - горловина, образует герметичное соединение фильтроэлемента с трубной панелью за счет патрубка на трубной панели, передней части фильтроэлемента - горловины с утолщением по передней кромке и закладного кольца, выполненного длиной, соответствующей длине патрубка трубной панели, таким образом, что они образуют в сборе клинообразное соединение, устойчивое к механическим воздействиям и колебаниям давления, причем горловину фильтроэлемента зажимают между патрубком трубной панели и закладным кольцом, а задняя часть рукавного фильтроэлемента может быть закреплена к поддерживающей решетке.
В частном случае заднюю часть рукавного фильтроэлемента закрепляют к поддерживающей решетке с помощью пластикового хомута.
Способ иллюстрируют чертежи, на которых показаны основные конструкционные элементы:
На фигурах 1 и 2 схематично показаны основные конструктивные элементы панели с фильтроэлементами:
1 - рукавный фильтроэлемент
2 - фильтровальный пакет
3 - горловина
4 - первый материал
5 - второй материал
6 - третий материал
7 - закладное кольцо
8 - трубная панель
9 - патрубок
10 - петля для крепления хомута
11 - поддерживающая решетка
Кроме того, рукавный фильтроэлемент может быть изготовлен так, что слои второй группы не имеют статический заряд, либо первые по ходу потока слои не имеют заряда, а последующие имеют, либо все слой имеют статический заряд.
Фильтры рукавные грубой очистки и фильтры рукавные финишной очистки, фиксируются с помощью трубной панели.
Изготавливают фильтроэлемент следующим образом:
1. Выполняется индивидуальный крой каждого слоя (или группы).
2. Все слои укладываются в заданный пакет друг на друга и временно фиксируются между собой по периметру.
3. Производится сшивка пакета в рукав общим продольным швом.
4. Прошивается донышко (задняя часть фильтроэлемента), с одновременным вшиванием петли для крепления хомута.
5. Формируется и прошивается передняя часть (горловина).
Применение заявленного изобретения было осуществлено при заборе воздуха на агрегатах производства слабой азотной кислоты - не менее 4-х агрегатов, также на первой ступени фильтра для улавливания паров и туманов углеводородов и показало достижение заявленного технического результата за счет основных особенностей изобретения:
- по фильтропакету: - многослойный рукав, где каждый последующий слой (или их группа, кроме последнего) имеют более высокую эффективность, поэтому осаждает в себе более тонкие фракции фильтрата по отношению к предыдущему,
- по форме рукава - для максимально плотной установки фильтроэлементов по площади панели горловина элемента имеет меньший диаметр по отношению к диаметру на основной длине рукава,
- по способу крепления - наличие патрубка на панели, утолщения на передней кромке горловины рукава и закладного кольца указанной формы.
Испытания показали достижение следующих технических результатов.
2
Вследствие изобретения новой формы рукава - при фронтальном размере панели 590×630 мм на ней размещено 36 рукавных фильтроэлементов - с площадью фильтрующей поверхности 9,4 м на погонный метр длинны рукава (это существенное увеличение по сравнению с уровнем техники).
Вследствие разработки фильтропакета - при меньшей по сравнению с прототипом площади фильтрации достигнуты:
- большая фильтроемкость (больше чем у известных фильтров),
- более высокая механическая прочность, устойчивость к колебаниям давлений и влажности,
- увеличена термостойкость с 65 до 100°C, температура воспламенения стала более 200°C,
- уменьшилась общая стоимость фильтра,
- упростился процесс контроля состояния и замены фильтроэлементов.
Технический результат по способу крепления
- простота монтажа,
- надежность и герметичность крепления существенно выше,
- несмотря на сужение проходного сечения в горловине вследствие наличия закладного кольца с закругленной входной кромкой и гладкой поверхностью в сечении горловины сопротивление входа составляет всего 1-2 мм при скорости потока в горловине 8-10 м/с.
Заявленное устройство применимо для любых газовых потоков как сухих, так и влажных, элементы способны выдерживать перепады давлений до 2000 мм водного столба.