КАССЕТНЫЙ ФИЛЬТР
CARTRIDGE FILTER

Изобретение относится к области фильтровальных устройств для газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки от пыли газов и аспирационного воздуха.
7
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа кассетный фильтр, содержащий корпус с двумя рядами последовательно расположенных секций. Каждая секция разделена на камеры чистого и грязного газа. Кассетный фильтр снабжен устройством импульсной регенерации фильтровальных кассет сжатым воздухом через пирамидальные съемные колпаки с рассекателями воздуха, которые установлены над камерой чистого газа каждой секции. Кассетный фильтр также содержит встроенные коллекторы с входными и выходными патрубками, которые расположены с двух сторон корпуса, и бункера для пыли, размещенные в нижней части корпуса. В каждой камере грязного газа установлена фильтровальная кассета с клинообразными карманами, изготовленная из фильтрующего материала и объемных проволочных каркасов клинообразной формы. Кассетный фильтр разделен вертикальной плоскостью на секции по количеству съемных колпаков устройства импульсной регенерации. Каждая секция разделена горизонтальной плоскостью на камеру чистого газа и камеру грязного газа. Импульсы сжатого воздуха, подаваемые для регенерации фильтровальной кассеты в камеру грязного газа, обеспечивают прямое воздействие ударной волны сжатого воздуха на фильтровальный материал во время регенерации фильтровальной кассеты (патент RU №2209655 С2, МПК В01В 46/02, опубл. 10.08.2003 г., бюл. №22).
У заявляемого кассетного фильтра и прототипа совпадают следующие существенные признаки. Кассетные фильтры содержат корпус с двумя рядами последовательно расположенных секций, каждая из которых разделена на камеру чистого газа и камеру грязного газа, фильтровальные кассеты, установленные в камерах грязного газа, устройство импульсной регенерации фильтровальных кассет сжатым воздухом, колпаки которого установлены над каждой секцией, коллектор для подвода грязного газа и коллектор для отвода чистого газа.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины. В кассетном фильтре известной конструкции осуществляется параллельная схема движения газовых потоков грязного и чистого газа в двух рядах последовательно расположенных секций. Недостатками такого кассетного фильтра является сложность конструкции кассетного фильтра и его высокая металлоемкость, обусловленная необходимостью обустройства двух входов для грязного газа и двух выходов для чистого газа, большим количеством запорно-регулирующих устройств, обеспечивающих заданную схему движения запыленного и чистого газа через камеры грязного и чистого газа для обеспечения высокой эффективности очистки газа от пыли. Все это снижает технико-экономические показатели известных кассетных фильтров.
В основу изобретения поставлена задача создать такой кассетный фильтр, в котором усовершенствования путем введения новых элементов и изменения связей между элементами позволили бы при использовании изобретения обеспечить достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции кассетного фильтра при одновременном обеспечении высокой эффективности очистки газа от высокодисперсной пыли.
Заявляемый в качестве изобретения кассетный фильтр содержит корпус с двумя рядами последовательно расположенных секций, каждая из которых разделена на камеру чистого газа и камеру грязного газа. В камерах грязного газа установлены фильтровальные кассеты с клинообразными карманами, изготовленные из фильтровального материала и объемных проволочных каркасов клинообразной формы. Кассетный фильтр содержит также устройство импульсной регенерации фильтровальных кассет сжатым воздухом, колпаки которого установлены над каждой секцией. По разные стороны корпуса кассетного фильтра встроен коллектор для подвода грязного газа и коллектор для отвода чистого газа. Отличительной особенностью кассетного фильтра является то, что камеры грязного газа, смежные по соседнему ряду секций, выполнены сообщающимися между собой, а камеры чистого газа, смежные по соседнему ряду секций, выполнены сообщающимися между собой. При этом между камерами чистого газа, смежными по соседнему ряду секций, установлены перегородки, выполненные из набора последовательно расположенных с зазором по вертикали колосников для предотвращения влияния импульсов сжатого воздуха при регенерации фильтровальных кассет на процесс фильтрации в смежной секции. Эти колосники в поперечном сечении могут быть выполнены в форме равностороннего уголка, полукруга или, что предпочтительнее, в форме усеченной параболы.
В отдельных случаях выполнения заявляемое изобретение характеризуется следующими отличительными от прототипа признаками:
- в перегородках между камерами грязного газа, смежными по соседнему ряду секций, установлены решетки с вертикально ориентированными щелями, которые выполнены напротив просветов между клинообразными карманами фильтровальных кассет;
- колосники выполнены в поперечном сечении в форме усеченной параболы.
При использовании изобретения обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции кассетного фильтра при одновременном обеспечении высокой эффективности очистки газа от высокодисперсной пыли.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует такая причинно-следственная связь. Выполнение смежных по соседнему ряду камер грязного газа сообщающимися между собой и выполнение смежных по соседнему ряду камер чистого газа сообщающимися между собой обеспечивает последовательно-параллельную схему движения газовых потоков грязного и чистого газа в кассетном фильтре. Последовательная схема движения газового потока обеспечивается наличием коллектора с входным патрубком грязного газа, встроенным с одной стороны кассетного фильтра, и коллектора с выходным патрубком чистого газа, встроенным с другой стороны кассетного фильтра, а параллельность движения газового потока обеспечивается за счет свободного перемещения газа между смежными по соседнему ряду камерами грязного газа и смежными по соседнему ряду камерами чистого газа.
Решетки с вертикально ориентированными щелями, установленные в перегородках между камерами грязного газа, смежными по соседнему ряду секций, обеспечивают практически беспрепятственный переход грязного газа из одной камеры грязного газа в смежную камеру грязного газа, расположенную параллельно ей в соседнем ряду. Вертикально ориентированные щели в этих решетках размещены напротив просветов между клинообразными карманами фильтровальных кассет так, чтобы щели находились в свету между клинообразными карманами кассеты. Размещение между смежными по соседнему ряду камерами чистого газа перегородок, выполненных из набора последовательно расположенных с зазором по вертикали колосников, обеспечивает практически беспрепятственный переход чистого газа через зазоры между колосниками из одной камеры чистого газа в смежную камеру чистого газа, расположенную параллельно ей в соседнем ряду. А при очередной импульсной регенерации сжатым воздухом расположенных в секции фильтровальных кассет колосники обеспечивают отражение регенерирующих импульсов сжатого воздуха во внутрь этой секции и препятствуют проникновению регенерирующих импульсов сжатого воздуха через камеру чистого газа в другую смежную по соседнему ряду секцию. Это предотвращает влияние импульса сжатого воздуха на фильтровальную кассету в смежной по соседнему ряду секции и обеспечивает непрерывный процесс фильтрации в этой секции. Выполнение колосников в поперечном сечении в форме усеченной параболы способствует наибольшей концентрации ударной волны регенерирующих импульсов сжатого воздуха на фильтровальную кассету. Благодаря вышеописанным усовершенствованиям в заявляемом кассетном фильтре подвод грязного газа обеспечивается по одному входному патрубку с одной стороны фильтра, при этом отвод чистого газа обеспечивается также по одному выходному патрубку с другой стороны кассетного фильтра. Площадь сечения коллектора для подвода чистого газа и коллектора для подвода грязного газа принимается из расчета удвоенного расхода очищаемого газа по сравнению с прототипом. Последовательно-параллельная схема движения газовых потоков грязного и чистого газа в заявляемом кассетном фильтре позволяет при минимальном количестве запорно-регулирующих устройств обеспечить оптимальную схему движения пылегазовых потоков в кассетном фильтре с требуемой степенью очистки газа от высокодисперсной пыли при снижении металлоемкости и уменьшении энергетических затрат. Все это повышает технико-экономические показатели заявляемого кассетного фильтра.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - общий вид 8-секционного кассетного фильтра усовершенствованной конструкции;
- на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1;
- на фиг.3 - вид на узел Б на фиг.1;
- на фиг.4 - поперечное сечение перегородки из колосников в узле В на фиг.2.
На графических материалах проставлены следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - коллектор для подвода грязного газа;
3 - входной патрубок;
4 - коллектор для отвода чистого газа;
5 - выходной патрубок;
6 - бункер;
7 - накопитель сжатого воздуха;
8 - продувочный клапан;
9 - колпак;
10 - рассекатель воздуха;
11 - фильтровальная кассета;
12 - карман;
13 - проволочный каркас;
14 - камера грязного газа;
15 - камера чистого газа;
16 - решетки;
17 - щель;
18 - перегородка;
19 - колосник;
20 - стержень;
21 - петля;
22 - полка;
23 - прижимная планка.
Кассетный фильтр содержит корпус 1 со встроенным коллектором для подвода грязного газа 2 с входным патрубком 3, расположенным с одной стороны корпуса, и встроенным коллектором для отвода чистого газа 4 с выходным патрубком 5, расположенным с другой стороны корпуса. В нижней части корпуса 1 размещены бункера 6. Сверху на корпусе 1 установлено устройство импульсной регенерации, состоящее из накопителей сжатого воздуха 7, продувочных клапанов 8 и пирамидальных съемных колпаков 9 с рассекателями воздуха 10. В корпусе 1 последовательно в два ряда расположены секции кассетного фильтра, каждая из которых разделена на камеру чистого газа и камеру грязного газа. В камерах грязного газа установлены фильтровальные кассеты 11 с клинообразными карманами 12, изготовленные из фильтровального материала и объемных проволочных каркасов 13 клинообразной формы. Пирамидальные съемные колпаки 9 размещены под клапанами 8 и оборудованы рассекателями воздуха 10, которые установлены в верхней части пирамидальных съемных колпаков 9. Угол раскрытия колпаков 9 составляет 60-90°. Вертикальной плоскостью кассетный фильтр разделен на два ряда секций. Каждая секция фильтра разделена горизонтальной плоскостью на камеру грязного газа 14 и камеру чистого газа 15. Колпаки 9 устройства импульсной регенерации фильтровальных кассет сжатым воздухом установлены над камерой чистого газа каждой секции. Камеры грязного газа 14, смежные по соседнему ряду секций, выполнены сообщающимися между собой, а камеры чистого газа 15, смежные по соседнему ряду секций, выполнены сообщающимися между собой.
В перегородках между камерами грязного газа 14, смежными по соседнему ряду секций, установлены решетки 16 с вертикально ориентированными щелями 17, которые выполнены напротив просветов между клинообразными карманами 12 фильтровальных кассет 11. Между камерами чистого газа 15, смежными по соседнему ряду секций, установлены перегородки 18, выполненные из набора последовательно расположенных с зазором по вертикали колосников 19, предотвращающих влияние регенерирующих импульсов сжатого воздуха при регенерации фильтровальных кассет на процесс фильтрации в смежной секции.
у
Поперечное сечение каждого колосника 19 выполнено, например, в форме усеченной параболы, представляющей собой арку, верхняя часть которой описывается кривой усеченной параболы, а основанием служит хорда между двумя симметрично расположенными точками усеченной параболы. Контуры сечения колосника 19 могут быть представлены графическим изображением усеченной параболы, построенной по ее оси, вершине и двум промежуточным симметрично расположенным точкам. Построение контура сечения производится в системе координат х-у. Ось усеченной параболы совмещается с осью ординаты О. Вершина усеченной параболы совмещается с началом координат, т.е. с точкой х=0, у=0. Координаты двух симметричных точек пересечения хорды с параболой принимаются такими М (х=±(8÷12) мм; у=-(25÷35) мм), оптимальными координатами принимаются х=±10 мм, у=-30 мм.
В местах установки фильтровальных кассет 11, которые состоят из клинообразных карманов 12, изготовленных из фильтровального материала, и клинообразных каркасов 13, выполненных из проволочных элементов, корпус 1 кассетного фильтра снабжен жестко закрепленными на нем стержнями 20, к которым свободно подвешены фильтровальные кассеты 11.
Для обеспечения герметичности между камерами грязного газа 14 и камерами чистого газа 15 верхний край фильтровального материала по периметру фильтровальных кассет 11 выполнен в виде петли 21, а каждая секция кассетного фильтра снабжена расположенной между камерами грязного газа 14 и камерами чистого газа 15 полкой 22 с прижимной планкой 23, между которыми закреплена петля 21 верхнего края фильтровального материала фильтровальной кассеты 11.
Кассетный фильтр работает следующим образом. Грязный газ через входной патрубок 3 и встроенный коллектор для подвода грязного газа 2 поступает в первый ряд камер грязного газа 14, которые последовательно расположены вдоль оси коллектора для подвода грязного газа 2. Затем через выполненные в решетках 16 вертикально ориентированные щели 17, которые расположены напротив просветов между клинообразными карманами 12 фильтровальных кассет 11, грязный газ попадает в расположенные во втором ряду смежные камеры грязного газа. Дальше грязный газ распределяется по внешней поверхности фильтровального материала между клинообразными карманами 12 фильтровальных кассет 11 секций обоих рядов. При этом обеспечивается оптимальная скорость движения газа (6-8 м/с) между смежными по соседнему ряду камерами грязного газа 14 через щели 17 в решетках 16 и смежными по соседнему ряду камерами чистого газа 15 через зазоры в перегородке 18 между колосниками 19.
В процессе фильтрации через фильтровальный материал в секциях камер грязного газа 14 очищенный от высокодисперсной пыли газ поступает во внутреннее пространство клинообразных карманов 12 фильтровальных кассет 11 и поднимается в камеры чистого газа 15. Далее очищенный газ через встроенный коллектор для отвода чистого газа 4 и выходной патрубок 5 отводится в атмосферу. По мере накопления слоя пыли на поверхности фильтровального материала фильтровальной кассеты 11 сопротивление фильтра увеличивается и, по достижении заданного перепада давления в камере грязного газа 14, автоматически срабатывает продувочный клапан 8 устройства импульсной регенерации. Импульс сжатого воздуха подается из продувочного клапана 8 в расположенный над секцией пирамидальный съемный колпак 9. Формирование фронта ударной волны за счет импульса сжатого воздуха обеспечивается углом раскрытия пирамидального съемного колпака 9 и установленным в его верхней части рассекателем воздуха 10. Ударная волна, созданная импульсом сжатого воздуха, воздействует на внутреннюю поверхность кассеты 11 (со стороны камеры чистого газа 15) и создает в ней противодавление. Клинообразный карман 12 фильтровальной кассеты 11 резко раскрывается, и пыль с его поверхности сбрасывается в соответствующий бункер 6 кассетного фильтра. При этом колосники 19, установленные в перегородках 18 между камерами чистого газа 15, смежными по соседнему ряду секций фильтра, обеспечивают отражение регенерирующих импульсов сжатого воздуха во внутрь секции и препятствуют проникновению этих импульсов сжатого воздуха через камеру чистого газа в другую смежную по соседнему ряду секцию. Это предотвращает влияние импульса сжатого воздуха на фильтровальную кассету в смежной по соседнему ряду секции и обеспечивает непрерывный процесс фильтрации в этой секции.