Двухступенчатый рукавный фильтр для механической и электростатической очистки текучей среды от твёрдых частиц

Область техники
Полезная модель относится к области экологических проблем теплоэнергетики и может быть использована в топливосжигающих установках на завершающей стадии очистки отходящих газов от взвешенных в них дисперсных золовых частиц.
Уровень техники
Известен принятый в качестве прототипа патентуемой полезной модели рукавный фильтр для очистки текучей среды от твердых частиц, содержащий вертикальный цилиндрический корпус и установленные коаксиально в верхней части указанного корпуса два цилиндрических фильтрующих элемента, выполненных из плетенной металлической сетки с нитью из нержавеющей стали, причем наружный фильтрующий элемент выполнен из металлической сетки полотняного плетения с нитью диаметром (0,8…1,5) мм, а внутренний фильтрующий элемент - из металлической сетки одностороннего саржевого плетения с нитью диаметром (0,2…0,5) мм (RU 138739, B01D 46/02, 2014 [1]).
Достоинствами рукавного фильтра [1] являются равномерное распределение очищаемого пылевого потока по поверхности внешнего (вращающегося) фильтрующего элемента, а также относительно высокая степень улавливания твердых частиц благодаря наличию двух (грубой и тонкой) ступеней очистки.
К недостаткам [1] следует отнести необходимость вращения внешнего цилиндрического элемента в условиях высокотемпературной запыленной среды, что снижает надежность работы фильтра. Кроме того тонкость улавливаемой фильтром фракции твердых частиц ограничивается размером ячейки плетенной металлической сетки внутреннего цилиндрического фильтрующего элемента, которая не может быть предельно малой по технологическим условиям изготовления металлической сетки.
Раскрытие полезной модели
Задачей патентуемой полезной модели является повышение эффективности работы двухступенчатого рукавного фильтра с одновременным упрощением его конструкций, а техническим результатом - повышение степени осаждения твердых частиц на сетках фильтрующих элементов.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата обеспечивается тем, что в рукавном фильтре для очистки текучей среды от твердых частиц, содержащем: вертикальный цилиндрический корпус и установленные коаксиально в верхней части указанного корпуса два цилиндрических фильтрующих элемента, выполненных из плетенной металлической сетки с нитью из нержавеющей стали, причем наружный фильтрующий элемент выполнен из металлической сетки полотняного плетения с нитью диаметром (0,8…1,5) мм, а внутренний фильтрующий элемент - из металлической сетки одностороннего саржевого плетения с нитью диаметром (0,2…0,5) мм, согласно полезной модели по меньшей мере один из указанных фильтрующих элементов электрически изолирован от корпуса, и оба они подключены к разноименным полюсам источника высоковольтного импульсного электрического поля.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков патентуемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем: электрическая изоляция фильтрующих элементов от корпуса позволяет подключить их к разноименным полюсам источника высоковольтного импульсного электрического поля, которая вызывает в зависимости от полярности электрического поля дополнительное электростатическое осаждение твердых частиц на сетке соответствующего фильтрующего элемента, что способствует существенному повышению эффективности работы рукавного фильтра. Импульсный характер высоковольтного электрического поля усиливает его степень на движение захватываемых указанным полем заряженных твердых частиц за счет создаваемых указанными импульсами динамических толчков. Наличие высоковольтного электрического поля устраняет необходимость вращения внешнего фильтрующего элемента, что существенно упрощает конструкцию фильтра.
Краткое описание чертежа
На чертеже схематически изображен рукавный фильтр согласно патентуемой полезной модели.
Условные обозначения
ФЭ - фильтрующий элемент.
ИВЭП - источник высоковольтного импульсного электрического поля.
Перечень позиций чертежа
10 - корпус; 11 - входной патрубок для ввода запыленного газа; 12 - выходной патрубок для вывода очищенного газа; 20 - наружный ФЭ; 30 - внутренний ФЭ; 40 - кольцевой зазор между наружным и внутренним ФЭ; 50 - ИВЭП; 60 - линия подачи сжатого воздуха для регенерации ФЭ; 61 - сопла на линии подачи сжатого воздуха; 70 - бункер для сбора уловленных твердых частиц.
Осуществление полезной модели
Рукавный фильтр для очистки текучей среды от твердых частиц, согласно патентуемой полезной модели содержит вертикальный цилиндрический корпус 10 с входным и выходным патрубками соответственно 11 и 12 для ввода запыленного и вывода очищенного газа. Внутри верхней части корпуса 10 установлены коаксиально два цилиндрических фильтрующих элемента (ФЭ) 20 (наружный) и 30 (внутренний). Оба они выполнены из плетеной металлической сетки, но с разным типом плетения и с разной толщиной нити из нержавеющей стали: сетка наружного ФЭ 20 - с полотняным плетением при толщине нити (0,8…1,5) мм, сетка внутреннего ФЭ 30 - с односторонним саржевым плетением при толщине нити (0,2…0,5) мм. Между указанными элементами предусмотрен кольцевой зазор 40, составляющий (10…12) мм. При этом в обеих сетках фильтрующей является не только боковая, но и торцевая часть поверхности цилиндрических ФЭ 20, 30. Оба указанных ФЭ электрически изолированы от корпуса 10 (не показано) и подключены к разноименным полюсам источника высоковольтного импульсного электрического поля (ИВЭП) 50. Фильтр оборудован также системой регенерации фильтрующей способности ФЭ в виде расположенной по оси корпуса 10 линией 60 с равномерно распределенными по ее длине соплами 61 для подачи изнутри сжатого воздуха, очищающего сетки от налипших на них снаружи твердых золовых частиц. В нижней части фильтра предусмотрен бункер 70 для сбора уловленных твердых частиц (золы).
Работа фильтра
Фильтруемая среда, например загрязненный твердыми золовыми частицами высокотемпературный газ, поступает в фильтр через входной патрубок 11, проходя вначале через сетку наружного ФЭ 20 с крупными ячейками плетения полотняного типа, где происходит предварительная стадия фильтрации, затем для второй стадии фильтрации - через мелкую сетку внутреннего ФЭ 30 одностороннего саржевого плетения. Очищенный газ выводится из фильтра через выходной патрубок 12. На оба элемента подается высоковольтное импульсное электрическое поле с частотой и величиной заряда импульса, устанавливаемой и регулируемой в зависимости от характеристик фильтруемой среды с помощью ИВЭП 50. При этом под воздействием высоковольтных электрических импульсов указанного поля в зависимости от полярности подключения полюсов ИВЭП 50 происходит дополнительное осаждение мелкодисперсных твердых золовых частиц на сетке одного из ФЭ 20 или 30, служащего таким образом в качестве осадительного электрода на заключительной электростатической стадии очистки, осуществляемой рукавным фильтром согласно патентуемой полезной модели.
Уловленные частицы золы собираются в бункере 70, из которого по мере необходимости производится их выгрузка. При достижении предельного уровня загрязнения внешних поверхностей сеток ФЭ 20, 30 включается импульсная подача сжатого воздуха в линию 60, этот процесс можно автоматизировать по показаниям изменения характеристик высоковольтного электрического поля на ИВЭП 50.
Промышленная применимость
Рукавный фильтр согласно патентуемой полезной модели отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области экологических проблем теплоэнергетики.