БЛОЧНО-МОДУЛЬНАЯ ФИЛЬТРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА
MODULAR FILTRATION UNIT

Изобретение относится к фильтрующим устройствам с возможностью регенерации фильтрующих элементов и может быть использовано в энергетике, транспорте, нефтехимической и других отраслях промышленности для тонкой очистки топлив, масел и других жидкостей.
Известен автоматический самоочищающийся фильтр с регенерацией фильтроэлементов противоточной промывкой Фильтр представляет собой цилиндрический корпус, разделенный по высоте перегородкой с отверстиями на верхнюю и нижнюю камеры, по оси отверстий на перегородке установлены цилиндрические фильтроэлементы. Фильтроэлементы сгруппированы, например, в 6 групп по 5 фильтроэлементов в каждой группе. Очищаемая жидкость поступает через патрубок в нижнюю камеру, а очищенная отводится из верхней камеры через отводной патрубок.
Регенерация фильтроэлементов осуществляется противотоком поочередно по заданной схеме с помощью специального устройства, состоящего из установленного на валу поворотного патрубка с расположенным на нем зубчатым патрубком-сателлитом и приемной подпружиненной втулкой. Расположение фильтроэлементов в фильтре и траектория движения втулки таковы, что для регенерации каждого из фильтроэлементов необходимо поворотный патрубок поворачивать на один и тот же угловой шаг столько раз, сколько фильтроэлементов в фильтре.
Патент РФ №2064325, МПК B01D 37/04, опубликовано 1996-07-27.
Устройство, обеспечивающее противоточную промывку фильтроэлементов, отличается сложностью в изготовлении и эксплуатации.
Известно устройство для фильтрации жидкости, содержащее несколько фильтрующих модулей, установленных параллельно и имеющих общую сливную линию для удаления осадка. Устройство имеет два резервуара, внутренняя полость которых разделена мембраной на два объема, один из которых соединен с сетью, а другой - с фильтрующими модулями. Регенерация фильтрующих элементов осуществляется обратным током воды поочередно, с предварительным выводом фильтрующего элемента из рабочего цикла.
Патент Франции №2716385, МПК B01D 35/12, 1994.
Недостатком этого устройства для фильтрации является также сложность его конструкции.
Известен автоматический фильтр, в котором фильтрация и обратная промывка идут одновременно и независимо друг от друга, без прерывания рабочего процесса. В корпусе фильтра помещаются несколько отдельно расположенных фильтровальных камер. В каждой камере есть свой фильтроэлемент. Одна из камер, содержащая загрязненный фильтр, на время выключается из работы и переводится в режим промывки противотоком, в то время как остальные камеры, ранее уже промытые, принимают на себя функции временно изолированной камеры. В ходе работы осуществляется поочередная промывка всех фильтровальных камер. В системе обратной промывки используются шаровые клапаны
Патент DE №10325525, МПК B01D 35/12, опубл. 05.01.2005
Недостатком является сложность конструкции и невозможность быстрого доступа для замены или оценки состояния фильтроэлементов без демонтажа основных узлов.
Известен блок тонкой фильтрации, который содержит корпус, нижнюю камеру, патрубки входа загрязненной среды и выхода очищенной среды, трубопровод обратной промывки, крышку, установленную на ней опору для мотора-редуктора и фильтровальные камеры с фильтрующими элементами. Внутри корпуса расположена камера для очищенной среды. Патрубки входа загрязненной среды и выхода очищенной среды расположены на одной оси в верхней части корпуса. Фильтрующие элементы выполнены трубчатой формы, с заданной тонкостью фильтрации, имеющими пористую структуру, выполнены из сетки нержавеющей стали, подвергшейся процессу спекания, пористостью 30-80%, с фильтрацией снаружи внутрь. На крышке установлен воздушный ресивер, соединенный трубопроводом подачи сжатого воздуха с каждой из фильтровальных камер. По оси симметрии блока расположен вал-коллектор, состоящий из ступенчатого вала и присоединенного к нему сваркой коллектора, расположенного в корпусе ниже камеры для очищенной среды. Для процесса регенерации фильтровальной камеры установлен узел позиционирования трубопровода обратной промывки.
Патент РФ 2474461, МПК B01D 29/66, B01D 35/12, опубликовано 10.02.2013.
Недостатком является сложность эксплуатации и невозможность проводить регенерацию различными методами.
Задачей изобретения является повышение производительности и эффективности очистки, упрощение эксплуатации, расширение функциональных и технологических возможностей.
Данная задача решается за счет того, что в блочно-модульной фильтрационной установке оборудованной системой управления, представляющей комплекс, состоящий из нескольких технологических компонентов, включающий фильтры тонкой очистки, запорную и регулирующую арматуру, датчики служащие для контроля давления, технологические компоненты, входящие в комплекс, зафиксированы между обеспечивающих их устойчивость опорными элементами, закрепленными на металлическом передвижном основании, представляющим собой герметичный поддон, и включают коллектор очищенной жидкости, коллектор дренажа, коллектор внешней обратной промывки, коллектор обратной продувки газом, коллектор воздушников, при этом фильтры тонкой очистки соединены соответственно через запорную и регулирующую 4
арматуру с коллекторами, каждый фильтр представляет собой цилиндрическую фильтровальную камеру, корпус которой состоит из верхней и нижней частей, между фланцами которых установлена трубная решетка, делящая фильтровальную камеру на верхнюю условно чистую и нижнюю условно грязную камеры, в сквозных отверстиях трубной решетки установлены металлические фильтрующие элементы, трубчатой формы.
Кроме того фильтрующие элементы представляют собой несколько слоев гофрированных фильтрующих материалов на трубном перфорированном каркасе, с заданной тонкостью фильтрации, например 1-200 мкм, имеющие пористую структуру, выполненные из сетки нержавеющей стали, подвергшейся процессу спекания, пористостью 30-80%, с фильтрацией снаружи внутрь, что обеспечивает большую площадь фильтрации,
Кроме того фильтрующие элементы выполнены в виде щелевых решеток, выполненных в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, закрепленных с помощью сварки на опорных элементах в каждой точке их пересечения. При этом опорные элементы расположены во внутренней полости фильтровального элемента, а V-образный профиль образует экран с продольными щелями строго определенного размера с допуском до ±15 мкм.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг. 1 - общий вид блочно-модульной фильтрационной установки;
Фиг. 2 - фильтр тонкой очистки;
Фиг. 3 - Схема блочно-модульной фильтрационной установки, рабочий режим;
Фиг. 4 - Схема блочно-модульной фильтрационной установки, регенерация обратным током рабочей жидкости;
Фиг. 5 - Схема блочно-модульной фильтрационной установки, регенерация промывочной жидкостью;
Фиг. 6 - Схема блочно-модульной фильтрационной установки, регенерация потоком газа.
Блочно-модульная фильтрационная установка представляет комплекс состоящий из нескольких технологических компонентов, включая систему управления (на чертежах не обозначена) с ручным, автоматическим или комбинированным режимами управления, фильтры тонкой очистки 1, соединенные соответственно через запорную и регулирующую арматуру 2 с коллекторами - коллектором загрязненной жидкости 3, коллектором очищенной жидкости 4, коллектором дренажа 5, коллектором внешней обратной промывки 6, коллектором обратной продувки газом 7, коллектором воздушников 8, при этом все технологические компоненты зафиксированы между обеспечивающих их устойчивость опорными элементами, закрепленными на металлическом передвижном основании 9, представляющим собой герметичный поддон.
Все коллекторы снабжены датчиками 10, служащими для контроля давления.
Фильтр тонкой очистки 1 представляет собой цилиндрическую фильтровальную камеру 11, корпус которой состоит из верхней и нижней частей, между фланцами которых установлена трубная решетка 12, делящая фильтровальную камеру на верхнюю условно чистую 13 и нижнюю условно грязную 14 камеры.
В сквозных отверстиях трубной решетки 12 установлены металлические фильтрующие элементы 15 трубчатой формы, которые могут быть выполнены из несколько слоев гофрированных фильтрующих материалов на трубном перфорированном каркасе, с заданной тонкостью фильтрации, например 1-100 мкм, имеющие пористую структуру, выполненные из сетки нержавеющей стали, подвергшейся процессу спекания, пористостью 10-40%, с фильтрацией снаружи внутрь, что обеспечивает большую площадь фильтрации.
Фильтровальные элементы 15 трубчатой формы могут быть выполнены в виде щелевых решеток, выполненных в форме цилиндрической спирали из высокоточного профиля V-образной формы, закрепленных с помощью сварки на опорных элементах в каждой точке их пересечения. При этом опорные элементы расположены во внутренней полости фильтровального элемента, а V-образный профиль образует экран с продольными щелями строго определенного размера с допуском до ±15 мкм.
Количество и взаимное расположение отверстий в трубной решетке соответствуют количеству и расположению фильтрующих элементов 15.
К нижней части корпуса прикреплен штуцер 16 входа загрязненной жидкости, через трубопровод входа загрязненной жидкости и запорную и регулирующую арматуру 2 соединенный с коллектором загрязненной жидкости 3.
К верхней части корпуса, выше расположения трубной решетки 12, прикреплен штуцер 17 выхода очищенной жидкости, через трубопровод выхода очищенной жидкости и запорную и регулирующую арматуру 2 соединен с коллектором очищенной жидкости 4.
Фильтр тонкой очистки 1 соединен через автоматический клапан 18 выпуска воздуха с коллектором воздушников 8.
Принцип работы блочно-модульной фильтрационной установки заключается в следующем.
В процессе режима фильтрования (фиг. 3) загрязненная жидкость под давлением из коллектора загрязненного продукта 3 через трубопровод и штуцер 16 входа загрязненного поступает в нижнюю условно грязную камеру 14 и далее через фильтрующие элементы 15 трубчатой формы, с заданной тонкостью фильтрации, с фильтрацией снаружи внутрь, в верхнюю условно чистую 13 фильтровальную камеру, при этом перед началом заполнения камеры 13 очищенной жидкостью через автоматический клапан выпуска воздуха 18 удаляется воздух, который поступает в коллектор воздушников 8.
Затем очищенная жидкость через штуцер 17 выхода очищенной среды и трубопровод поступает в коллектор очищенной жидкости 4 и далее потребителю.
В процессе нормального режима работы часть механических примесей остается на наружной поверхности фильтрующих элементов 15, а остальные примеси находятся во взвешенном состоянии в полости нижней условно грязной камеры 14.
При загрязнении блока тонкой очистки внутри него происходит возрастание перепада давления между входящей загрязненной жидкостью и выходящей очищенной жидкостью.
Предусмотрены различные варианты регенерации.
Регенерация обратным током очищенной жидкости (фиг. 4).
При превышении заданного уровня перепада давления в одном из фильтров тонкой очистки 1, система управления переводит данный фильтр в режим регенерации. При этом система управления может автоматически последовательно по одному отключает фильтры тонкой очистки 1 для регенерации. Обратная промывка производится отфильтрованной очищенной жидкостью (внутренняя обратная промывка). При открытии соответствующей запорной и регулирующей арматуры 2 на регенерируемом фильтре и на коллекторе дренажа 5, создается перепад давления и очищенная жидкость поступает обратно в условно чистую камеру 13 регенерируемого фильтра, затем во внутреннюю полость фильтрующих элементов. Далее очищенная жидкость полностью удаляет осадок с фильтрующих элементов 15, который выходит из фильтра тонкой очистки через коллектор дренажа 5. При этом процесс фильтрации оставшимися (не находящимися в режиме регенерации) фильтрами не прекращается, создавая условия для непрерывной работы блока.
Регенерация промывочной жидкостью (фиг. 5).
Регенерация промывочной жидкостью (внешняя обратная промывка), производится, если потеря дорогостоящей или критически важной очищенной жидкости является неприемлемой, или давление на выходе становится слишком низким для эффективной обратной промывки, или слишком низкая скорость потока. Данный вид промывки производится в том же порядке и при тех же условиях, но в качестве промывочной выступает жидкость подаваемая в условно чистую камеру 13 фильтров извне, под необходимым давлением через коллектор внешней обратной промывки 6.
Регенерация потоком газа (фиг. 6).
Регенерация потоком газа производится в том же случае и при тех же условиях, что и регенерация промывочной жидкостью, промывка идет за счет энергии сжатого газа- азота или другого инертного газа.
Блочно-модульная фильтрационная установка проста в обслуживании, может работать в режиме ручного, автоматического или комбинированного управления, не требует регулярной замены фильтрующих элементов, при ее эксплуатации доступны несколько видов регенерации: регенерация обратным током очищенной жидкости, регенерация промывочной жидкостью, регенерация потоком сжатого газа.
Блочно-модульная фильтрационная установка может быть задействована в фильтрации: керосина, дизельного топлива, масла; спирта, растворителей; технологических жидкостей, пищевых растворителей и т.д.