СЕТЧАТЫЙ МЕТАЛЛОТКАНЕВЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОЧИСТКИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ОТ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ

Область использования
Полезная модель относится к области экологических проблем теплоэнергетики, в частности, связанных с созданием полигенерирующих систем для выработки электроэнергии, тепла и полезных продуктов (синтетический газ, смолы, жидкое топливо) в процессе тепловой переработки твердого топлива. Более конкретно полезная модель относится к средствам очистки газообразных продуктов переработки твердого топлива от золы и недогоревших твердых частиц для сокращения их выбросов в окружающую среду и получения более чистых полезных вторичных продуктов.
Уровень техники
В качестве ближайшего аналога полезной модели заявителем выбран патент RU 2486941 (МПК B01D 29/62; 10.07.2013). Сетчатый фильтр согласно этому патенту содержит цилиндрический вертикальный корпус, внутри которого коаксиально установлены два цилиндрических дырчатых фильтрующих элемента, наружный из которых выполнен из металлической сетки полотняного плетения, с возможностью перемещения одного элемента относительно другого. Согласно указанному ближайшему аналогу из металлотканевой сетки выполнен только наружный фильтрующий элемент. Внутренний же фильтрующий элемент выполнен в виде двух обращенных друг к другу открытыми торцами с осевым зазором одинаковых металлических цилиндрических стаканов с перфорированными боковыми стенками. Указанные стаканы по окружности своих боковых стенок закрыты вплотную без кольцевого зазора металлотканевой сеткой наружного фильтрующего элемента, герметично закрепленного к обоим стаканам по окружностям их донных глухих торцов. Такая конструкция предполагает возможность путем поворота одного из стаканов относительно другого с выборкой осевого зазора между ними деформировать плетенную сетку наружного фильтрующего элемента для облегчения его очистки от отложений в процессе регенерации фильтра.
К недостаткам указанного ближайшего аналога можно отнести:
- сравнительно большие габариты из-за низкой фильтрующей способности, связанной, во-первых, с тем, что в обоих фильтрующих элементах в качестве непосредственно фильтрующей используется только их боковая поверхность, а, во-вторых, из-за неравномерного распределения загрязнений по фильтрующей поверхности, в особенности при пониженных нагрузках фильтра;
- необходимость частой регенерации из-за быстрого скапливания загрязнений с внешней стороны наружного фильтрующего элемента, плотно прилегающего внутреннему при одинаковых проходных сечениях ячеек обоих элементов;
- недолговечный срок службы из-за большой вероятности поломки фильтрующей сетки (наружный фильтрующий элемент) под действием усталостных напряжений в результате многократной деформации сетки в процессе регенерации фильтра.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является повышение эффективности улавливания частиц золы и продуктов горения в высокотемпературных газах при минимальных затратах на получение продуктов переработки твердого топлива. Технические результаты полезной модели в связи с решением указанной задачи заключаются в повышении фильтрующей способности фильтра, увеличении долговечности и времени полезной работы между циклами регенерации, а также в уменьшении габаритов и металлоемкости конструкции.
Решение указанной задачи и достижение указанных технических результатов обеспечиваются тем, что в фильтре для очистки текучей среды от твердых частиц, содержащем цилиндрический вертикальный корпус, внутри которого коаксиально установлены два цилиндрических дырчатых фильтрующих элемента, наружный из которых выполнен из металлической сетки полотняного плетения, с возможностью перемещения одного элемента относительно другого, согласно полезной модели внутренний фильтрующий элемент также выполнен из плетенной металлической сетки, но с односторонним саржевым плетением, кольцевой зазор между указанными элементами составляет (10…12) мм, причем наружный элемент снабжен электроприводом для его вращения со скоростью, функционально зависящей от расхода через фильтр фильтруемой среды. При этом нити сеток фильтрующих элементов предпочтительно должны быть выполнены из нержавеющей стали, а толщина нити для полотняного плетения составлять (0,8…1,5) мм, для саржевого - (0,2…0,5) мм.
Причинно-следственная связь между основными отличительными признаками полезной модели и достигаемым техническим результатом состоит в следующем. Выполнение внутреннего фильтрующего элемента из плетенной металлической сетки с односторонним саржевым плетением при полотняном плетении сетки наружного фильтрующего элемента и предусмотренном между ними определенном кольцевом зазоре позволяет за счет различия формы и размеров ячеек плетения раздельно улавливать крупные частицы на наружной, а мелкие - на внутренней сетках, что увеличивает время полезной работы фильтра между включениями регенерации. Кроме того, замена двух стаканов внутреннего фильтрующего элемента сеткой уменьшает металлоемкость фильтра и позволяет существенно увеличить его фильтрующую способность за счет подключения к работе торцевых поверхностей сетчатых цилиндров обоих фильтрующих элементов. Вращение же наружного из них позволяет повысить равномерность распределения загрязнений по фильтрующим поверхностям, что дополнительно увеличивает фильтрующую способность и увеличивает время работы фильтра между включениями регенерации.
Краткое описание чертежа
На чертеже изображена принципиальная схема основных элементов фильтра согласно полезной модели. Номерам позиций на чертеже соответствуют:
1 - корпус, 1.1 - входной патрубок, 1.2 - выходной патрубок, 2 - наружный фильтрующий элемент, 3 - внутренний фильтрующий элемент, 4 - кольцевой зазор между фильтрующими элементами, 5 - электропривод вращения наружного фильтрующего элемента, 6 - датчик расхода фильтруемой среды, 7 - электронный блок управления электроприводом вращения наружного фильтрующего элемента, 8 - бункер для сбора уловленных твердых частиц, 9 - линия подвода сжатого воздуха для регенерации фильтра, 10 - сопла на линии подвода сжатого воздуха.
Описание полезной модели
Фильтр согласно полезной модели, содержит цилиндрический вертикальный корпус, 1 с входным и выходным патрубками соответственно 1.1 и 1.2 для ввода запыленного и вывода очищенного газа, внутри которого коаксиально установлены два цилиндрических дырчатых фильтрующих элемента 2 (наружный) и 3 (внутренний). Оба они выполнены из плетенной металлической сетки, но с разным типом плетения и с разной толщиной нити из нержавеющей стали: наружная - с полотняным плетением при толщине нити (0,8…1,5) мм, внутренняя - с односторонним саржевым плетением при толщине нити (0,2…0,5) мм. При этом в обеих сетках фильтрующей является не только боковая, но торцевая часть поверхности цилиндрических фильтрующих элементов 2, 3. Между указанными элементами предусмотрен кольцевой зазор 4, составляющий (10…12) мм. Наружный фильтрующий элемент 2 снабжен электроприводом 5 для его вращения со скоростью, функционально зависящей от расхода через фильтр фильтруемой среды. Для этого фильтр оборудован датчиком 6 расхода фильтруемой среды и электронным блоком управления (ЭБУ) 7 электроприводом 5. В нижней части фильтра предусмотрен бункер 8 для сбора уловленных твердых частиц (золы). Фильтр оборудован также системой регенерации в виде расположенной по оси корпуса 1 линией 9 подачи сжатого воздуха с равномерно распределенными по ее длине соплами 10.
Работа фильтра
Фильтруемая среда, например высокотемпературный газ, поступает в фильтр через входной патрубок 1.1, проходя вначале через сетку наружного фильтрующего элемента 2 с крупными ячейками плетения полотняного типа, где происходит предварительная фильтрация, затем для финишной фильтрации - через мелкую сетку внутреннего фильтрующего элемента 3 одностороннего саржевого плетения. Очищенный газ выводится из фильтра через выходной патрубок 1.2. При уменьшении расхода фильтрующей среды для более равномерного распределения фильтруемого потока на внешней поверхности фильтрующих элементов 2, 3 по сигналу от датчика 6 расхода среды посредством ЭБ 7 включается электропривод 5, вращающий с регулируемой скоростью наружный фильтрующий элемент 2 предварительной фильтрации. Уловленные частицы золы собираются в бункере 8, из которого по мере необходимости производится их выгрузка. При достижении предельного уровня загрязнения внешних поверхностей фильтрующих элементов, о чем также можно судить по показаниям датчика 5 расхода фильтруемой среды, включается импульсная подача сжатого воздуха в линию 9 для регенерации фильтра при вращающемся от электропривода 5 наружном фильтрующем элементе 2.