ФИЛЬТР РУКАВНО-КАРТРИДЖНЫЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
BAG-CARTRIDGE FILTER TO CLEAN AIR FROM MECHANICAL IMPURITIES

н
3
Изобретение относится к области очистки воздуха или газа, а также их смесей от механических примесей, в частности к очистке аспирационного воздуха с высоким начальным пылесодержанием С от 4000 до 10000 мг/м и более, характерным для ряда производств, и возврата очищенного воздуха в производственное помещение.
Изобретение может быть использовано в мукомольной, текстильной, химической, табачной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности, в которых аспирационный воздух производств содержит 100%-ную пожаро- и взрывоопасную пыль типа древесной шлифовальной.
Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество модификаций рукавных фильтров. Среди них выбраны те, которые имеют модуль дополнительной очистки воздуха с фильтрующими картриджами, установленными вертикально со стороны камер дополнительного пылеулавливания, или установленными горизонтально с размещением над ними двускатных козырьков, что обеспечивает возможность их усовершенствования в направлении, указанном в формуле изобретения заявляемого решения.
Известен рукавно-картриджный фильтр марки СРФ10КР конструкции ООО «ЭКОФИЛЬТР», опубликованный в Интернет на сайте www.efilter.ru, пылеулавливающий модуль которого описан в патенте на полезную модель RU 108127 U1 (кл. F24F 13/28, опубл. 10.09.2011). Фильтр содержит, по крайней мере, один модуль с двухступенчатой очисткой воздуха, включающий основную пылеулавливающую камеру, снабженную в верхней части перфорированными панелями с опущенными вниз патрубками и вертикально расположенными каркасными фильтрующими рукавами, закрепленными верхними открытыми концами на патрубках, камеру очищенного воздуха, основной бункер с автоматическим затвором в пылевыпускном отверстии, размещенный под основной пылеулавливающей камерой, входной патрубок для ввода загрязненного воздуха в основную камеру пылеулавливания, размещенный в ее верхней части, модуль дополнительно очищенного воздуха, содержащий камеру дополнительного пылеулавливания с горизонтально расположенными дополнительными перфорированными панелями и фильтрующими картриджами, вертикально закрепленными на дополнительных перфорированных панелях, камеру дополнительно очищенного воздуха с выпускным патрубком для дополнительно очищенного воздуха, дополнительный бункер с шлюзовым разгрузителем в пылевыпускном отверстии, размещенный под камерой дополнительного пылеулавливания, специальный воздуховод для ввода очищенного воздуха из камеры очищенного воздуха в камеру дополнительного пылеулавливания, примыкающий к основной камере пылеулавливания, датчики уровня накопления уловленной пыли, установленные в основном и дополнительном бункерах, систему регенерации фильтрующих рукавов и картриджей импульсом сжатого воздуха, ресивер и разводящие трубки для сжатого воздуха с импульсными трубками, установленными по центру выходных отверстий фильтрующих рукавов и картриджей.
3
3
При этом камеры очищенного и дополнительно очищенного воздуха разделены между собой вертикальной перегородкой, а перфорированные панели основной и дополнительной камер пылеулавливания расположены на одном уровне. Модуль имеет производительность по воздуху L=10000 м/ч. Из указанных пылеулавливающих модулей набирается фильтр любой производительности (до 100000 м/ч).
Работа фильтра осуществляется следующим образом.
Загрязненный воздушный поток через входной патрубок поступает в верхнюю часть пылеулавливающей камеры. Опускаясь вниз вдоль фильтрующих рукавов, загрязненный воздух проходит через фильтрующие рукава, первично очищается в них, и выходит через открытые концы рукавов в камеру очищенного воздуха, из которой через специальный воздуховод, примыкающий к основной камере пылеулавливания, поступает в нижнюю часть камеры дополнительного пылеулавливания, проходит через фильтрующие картриджи и выходит в камеру дополнительно очищенного воздуха, из которой через выпускной патрубок поступает в рециркуляционный воздуховод аспирационной системы и далее в воздухораспределитель, установленный в производственном помещении.
Запыленные фильтрующие рукава и картриджи периодически (≈6 раз в час) подвергаются последовательной регенерации путем их продувки импульсом сжатого воздуха от общей системы регенерации. Сброшенная во время регенерации фильтрующих рукавов и картриджей древесная пыль осаждается в индивидуальных бункерах, из которых через автоматический затвор выгружается в пневмотранспорте.
Вышеописанный фильтр-аналог имеет следующие недостатки.
∑
1. Модули фильтра имеют двухступенчатую очистку воздуха (фильтрующие рукава и картриджи), что не обеспечивает высокую суммарную эффективность очистки воздуха в фильтре Е, %.
2. Ресиверы для сжатого воздуха установлены в камерах очищенного воздуха, что при давлении сжатого воздуха более чем 4 атм образует взрывоопасную ситуацию в фильтре и понижает его взрывобезопасность.
∑
i
3
3
3. Компоновка фильтра большой производительности (до L=100000 м/ч) из отдельных пылеулавливающих модулей производительностью L=10000 м/ч увеличивает его металлоемкость.
4. Фильтр большой производительности, скомпонованный из нескольких пылеулавливающих модулей, имеет большое число подводящих трубопроводов загрязненного воздуха, рециркуляционных воздуховодов, шлюзовых разгрузителей, центробежных вентиляторов, сервисных дверей, промежуточных стенок, скребковых конвейеров и бункеров накопителей, что увеличивает трудозатраты на их изготовление.
5. Фильтрующие рукава и картриджи в фильтре закреплены со стороны основных пылеулавливающих камер и камер дополнительного пылеулавливания воздуха, что вызывает большие трудозатраты на их монтаж и замену.
6. Каждый пылеулавливающий модуль двухступенчатой очистки воздуха имеет две большие сервисные двери, выполненные по всей площади боковых стенок камер пылеулавливания и дополнительного пылеулавливания и снабженные по периметру дверей уплотнительными шнурами, что при нескольких пылеулавливающих модулях в фильтре увеличивает трудозатраты на техническое обслуживание сервисных дверей, связанное с заменой уплотнительных шнуров.
По п.1 недостатков фильтра-аналога
∑
В пылеулавливающих модулях фильтра, имеющих двухступенчатую очистку воздуха, отсутствует входная пылеосадочная камера, что не обеспечивает высокую суммарную эффективность очистки воздуха Е, %.
При коэффициентах очистки воздуха:
1
η=0,5 - входная пылеосадочная камера;
2
η=0,999 - фильтрующие рукава;
3
η=0,9998 - фильтрующие картриджи.
Суммарная расчетная эффективность очистки воздуха составляет:
- в фильтре-аналоге
∑
2
3
Е=100[1-(1-η)(1-η)]=100[1-(1-0,999)(1-0,9998)]=99,9998%;
- в заявляемом фильтре
∑
1
2
3
E=100[1-(1-η)(1-η)(1-η)]=100[1-(1-0,5)(1-0,999)(1-0,9998)]=99,99999%.
По п.2 недостатков фильтра-аналога
В ресиверы фильтра-аналога сжатый воздух поступает из заводской компрессорной станции, в которой давление сжатого воздуха может находиться в пределах от 4 до 6 атм. При таких давлениях возможный разрыв ресивера, установленного в камере очищенного воздуха, вызовет взрыв воздушной смеси в фильтре.
По п.3 недостатков фильтра-аналога
∑
3
Большая металлоемкость фильтра-аналога, скомпонованного из нескольких пылеулавливающих модулей, обусловлена следующим. При производительности фильтра, например L=80000 м/ч, фильтр с системами аспирации и централизованного сбора пыли в контейнеры-наполнители имеют:
- 8 подводящих трубопроводов загрязненного воздуха,
- 8 рециркуляционных воздуховодов с воздухораспределителями,
- 16 шлюзовых разгрузителей на выходе из пылевыпускных отверстий бункеров,
- 8 огнезадерживающих клапанов,
- 8 систем пожаротушения,
- 8 центробежных вентиляторов с индивидуальной пусковой аппаратурой и частотными преобразователями для электродвигателей,
- 8 ресиверов сжатого воздуха,
2
2
- 14 промежуточных стенок камер основного и дополнительного пылеулавливания размером (3,1×2,4) м, общей площадью 104 м и толщиной 2 мм,
- 16 сервисных дверей размером (2,5×1,2) м с уплотнительными шнурами, общей длиной 118 п.м.,
- 16 отводов для подключения выпускных патрубков модулей через воздуховоды к всасывающим патрубкам центробежных вентиляторов,
- 8 цепных скребковых конвейеров закрытого типа, производства «Грейн-Вуд» для перемещения уловленной пыли от основного и дополнительного бункеров восьми модулей к контейнерам-накопителям для централизованного сбора пыли; две системы искрогашения firefly ab (Швеция), каждая из которых обслуживает 4 подводящих трубопровода загрязненного воздуха; 8 контейнеров-накопителей пыли. Перечисленное количество комплектующего оборудования увеличивает металлоемкость фильтра, а также его себестоимость.
По п.4 недостатков фильтра-аналога
С увеличением числа пылеулавливающих модулей в фильтре возрастает число комплектующих и, как следствие, увеличиваются трудозатраты на их изготовление.
По п.5 недостатков фильтра-аналога
Большие трудозатраты на монтажную установку фильтрующих рукавов и картриджей в основных пылеулавливающих камерах и камерах дополнительного пылеулавливания обусловлены затратами времени:
- на подвешивание проволочных каркасов фильтрующих рукавов на вертикально опущенные вниз патрубки;
- на крепление фильтрующих рукавов хомутами на вертикально опущенных вниз патрубках;
- на одевание фильтрующих картриджей через отверстия в донышках на вертикально закрепленные на перфорированных панелях и опущенные вниз стержни с резьбой на конце;
- на резьбовое крепление картриджей к перфорированным панелям.
Увеличенные трудозатраты на замену изношенного фильтрующего рукава или картриджа обусловлены следующим.
Для того чтобы заменить изношенный фильтрующий рукав или картридж, расположенные в последнем ряду от сервисной двери, необходимо демонтировать все ряды рукавов и картриджей, заменить изношенный рукав или картридж, а затем снова установить рукава и картриджи на прежние места.
По п.6 недостатков фильтра-аналога
Подсос влажного наружного воздуха через изношенные уплотнения многочисленных сервисных дверей фильтра-аналога приводит к увлажнению фильтровальных материалов фильтрующих рукавов и картриджей, что вызывает их забиваемость пылью, ухудшение фильтрации воздуха и снижение эффективности очистки воздуха Е, %. Поэтому требуется тщательный контроль за герметичностью сервисных дверей, которая обеспечивается заменой изношенных шнуров на новые, что вызывает увеличенные трудозатраты на техническое обслуживание.
Известен фильтр рукавно-картриджный для очистки воздуха от механических примесей, описанный в патенте на изобретение RU 2479338 С1 (кл. B01D 46/02, опубл. 20.04.2013) и принятый за прототип, содержащий модуль двухступенчатой очистки воздуха, имеющий, по крайней мере, одну основную камеру пылеулавливания, снабженную в верхней части горизонтальными перфорированными панелями и вертикально расположенными каркасными фильтрующими рукавами, закрепленными верхними открытыми концами в отверстиях перфорированных панелей, и расположенными в основной пылеулавливающей камере двумя секциями с промежутком между ними, образующим в камере очищенного воздуха на перфорированных панелях сервисный проход между открытыми концами фильтрующих рукавов обеих рукавных секций, по крайней мере, одну входную пылеосадочную камеру, установленную с охватом передней торцовой стенки основной камеры пылеулавливания, которая снабжена окном, размещенным напротив промежутка между рукавными секциями, по крайней мере, один входной патрубок для ввода загрязненного воздуха, камеру очищенного воздуха с сервисной дверью, установленную на основной пылеулавливающей и входной пылеосадочной камерах, основной бункер с разгрузителем и автоматическим затвором в пылевыпускном отверстии, размещенными под входной пылеосадочной и основной пылеулавливающей камерами, модуль дополнительной очистки воздуха, содержащий камеру дополнительного пылеулавливания с размещенными в ней фильтрующими картриджами и дополнительными перфорированными панелями, на которых закреплены фильтрующие картриджи, камеру дополнительно очищенного воздуха с сервисной дверью, по крайней мере, один выпускной патрубок для дополнительно очищенного воздуха, дополнительный бункер с разгрузителем и автоматическим затвором в пылевыпускном отверстии, размещенные под камерой дополнительного пылеулавливания, трубки Вентури, установленные в фильтрующих рукавах и картриджах, индивидуальные системы регенерации каждой секции фильтрующих рукавов и картриджей, каждая из которых включает ресиверы сжатого воздуха и подключенные к ним через встроенные блоки импульсных клапанов раздаточные трубки, размещенные в камерах очищенного и дополнительно очищенного воздуха, и оснащенные импульсными трубками, которые расположены напротив выходных отверстий из фильтрующих рукавов и картриджей и обращены в их внутреннюю полость, коробки с поворотными крышками для размещения в них ресиверов для сжатого воздуха со встроенными импульсными клапанами, установленные на крышном перекрытии фильтра.
Несмотря на большое количество совпадающих признаков прототипа и заявляемого решения отсутствие в прототипе отличительных признаков последнего не обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении суммарной эффективности очистки воздуха и взрывобезопасности фильтра, его энергетической эффективности и уровня технологичности конструкции по следующим причинам:
Σ
1. Фильтр не обеспечивает высокое качество регенерации фильтрующих картриджей по всей их фильтрующей поверхности, что вызывает уменьшение суммарной эффективности очистки воздуха в фильтре E, % с увеличением числа регенераций картриджей.
Σ
2. Окно, выполненное в передней торцовой стенке камеры основного пылеулавливания и размещенное напротив промежутка между секциями фильтрующих рукавов, уменьшает эффективность очистки воздуха Е, %, выходящего из входной пылеосадочной камеры через окно в камеру основного пылеулавливания, что снижает суммарную эффективность очистки воздуха в фильтре E,%.
3. В камерах дополнительного пылеулавливания фильтра при регенерации фильтрующих картриджей образуются участки взрывоопасной воздушной среды, которые понижают взрывобезопасность фильтра.
4. Пыль, оседающая во входной пылеосадочной камере и попадающая в основной бункер, перемещается шнековым разгрузителем к автоматическому шлюзовому затвору, размещенному за задней торцовой стенкой основной камеры пылеулавливания, через весь бункер, что повышает взрывоопасность фильтра.
5. Модуль дополнительной очистки воздуха имеет увеличенные энергозатраты на выгрузку уловленной пыли, что понижает его энергетическую эффективность.
6. Модуль дополнительной очистки воздуха установлен под камерой очищенного воздуха и имеет сложную конструкцию, которая уменьшает уровень ее технологичности.
По п.1 недостатков фильтра-прототипа
Отсутствие высокого качества регенерации фильтрующих картриджей по всей их фильтрующей поверхности обусловлено горизонтальной установкой картриджей и размещением над каждым их них двускатного козырька, которые вызывают после каждой порядной регенерации картриджей оседание значительного количества пыли в верхней зоне гофрированных углублений картриджей и накапливания в них неудаленной пыли с каждой последующей регенерацией. Такое накапливание вторично осевшей на верхнюю поверхность картриджей мелкодисперсной пыли ухудшает фильтрацию дополнительно очищаемого воздуха через верхнюю сильно запыленную зону картриджей, что приводит к увеличению скорости его фильтрации через менее запыленную фильтрующую поверхность картриджей и, как следствие, вызывает снижение суммарной эффективности очистки воздуха в фильтре Е, % с расчетного значения 99,99999% до фактического 99,99997%. Указанное снижение суммарной эффективности очистки воздуха Е в рукавно-картриджном фильтре с увеличением числа регенераций картриджей подтверждается прилагаемым актом испытаний промышленного образца рукавно-картриджного фильтра, выполненного по заявке на выдачу патента на изобретение №2011141914/05 (062733).
По п.2 недостатков фильтра-прототипа
При выполнении окна в передней торцовой стенке камеры основного пылеулавливания ухудшаются условия осаждения пыли во входной пылеосадочной камере из загрязненного воздушного потока, проходящего через окно.
1
Σ
В результате коэффициент очистки η, во входной пылеосадочной камере для указанного потока загрязненного воздуха может снизиться с 0,5 до 0,35, что повлияет на снижение суммарной эффективности очистки воздуха в фильтре E, %.
По п.3 недостатков фильтра-прототипа
Взрывоопасные участки воздушной среды в камерах дополнительного пылеулавливания при регенерации фильтрующих картриджей импульсом сжатого воздуха образуют горизонтально установленные фильтрующие картриджи и размещенные над картриджами двускатные козырьки, которые вызывают оседание значительного количества пыли после каждой регенерации картриджей в верхней зоне гофрированных углублений картриджей и накапливание в них неудаленной пыли с каждой последующей регенерацией. Это повышает концентрацию пыли в воздушном пространстве, расположенном между верхней зоной картриджей и двускатными козырьками, превращая воздушную среду каждого из этих пространств во взрывоопасную. Наличие многочисленного количества взрывоопасных участков воздушной среды в камерах дополнительного пылеулавливания фильтра при случайном разряде статического электричества в этих камерах будет приводить к взрыву в фильтре, ликвидация последствий которого будет вызывать значительные эксплуатационные затраты, связанные с заменой фильтрующих картриджей, и остановкой технологического оборудования, которое приведет к уменьшению выпускаемой продукции.
По п.4 недостатков фильтра-прототипа
3
Выгрузка пыли, уловленной во входной пылеосадочной камере, через заднюю торцовую стенку основного бункера связана с транспортированием ≈50% пыли, содержащейся в загрязненном воздухе, через весь бункер. При регенерации фильтрующих рукавов импульсом сжатого воздуха увеличенное количество пыли, находящееся в бункере, будет приводиться во взвешенное состояние с концентрацией пыли в воздушной среде основного бункера С, мг/м, превышающей НКПВ. Совпадение случайного разряда статического электричества с регенерацией фильтрующих рукавов будет приводить к взрыву в бункере. Ликвидация последствий взрыва будет вызывать значительные эксплуатационные затраты, связанные с заменой комплекта фильтрующих рукавов и остановкой технологического оборудования, которое приведет к уменьшению выпускаемой продукции.
По п.5 недостатков фильтра-прототипа
Увеличенные энергозатраты на выгрузку уловленной пыли из модуля дополнительной очистки воздуха обусловлены тем, что каждый модуль дополнительной очистки воздуха имеет два дополнительных бункера с разгрузочными шнековыми устройствами и автоматическими шлюзовыми затворами, которые снабжены электроприводами, работающими постоянно.
По п.6 недостатков фильтра-прототипа
Сложная конструкция модуля дополнительной очистки воздуха и его размещение под камерой очищенного воздуха понижает уровень технологичности конструкции модуля из-за увеличенной материалоемкости модуля и увеличенной трудоемкости его изготовления, сборки и технического обслуживания.
Увеличенная материалоемкость модуля дополнительной очистки воздуха и увеличенная трудоемкость его изготовления обусловлены наличием в нем горизонтально установленных бескаркасных фильтрующих картриджей.
Бескаркасные горизонтальные картриджи имеют в 1,66 раза меньшую длину, чем вертикальные картриджи заявляемого фильтра, и увеличенное в 1,66 раза их количество, а также дополнительные опоры для донышек картриджей в виде консольно установленных на боковых стенках камер дополнительного пылеулавливания цилиндрических стержней. В связи с увеличенным количеством картриджей они размещены в двух камерах дополнительного пылеулавливания, имеющих индивидуальные бункеры с разгрузочными устройствами (шнеками) и автоматическими шлюзовыми затворами, а камера дополнительно очищенного воздуха имеет две вертикально установленные дополнительные перфорированные панели для фланцевого крепления картриджей. Увеличенное количество картриджей увеличивает в 1,66 раза:
- число фланцев с крепежными отверстиями для изготовления картриджей;
- число отверстий в дополнительных перфорированных панелях и резьбовых отверстий для фланцевого крепления картриджей;
- число трубок Вентури и импульсных трубок для подачи сжатого воздуха;
- суммарную длину раздаточных трубок для сжатого воздуха.
Кроме этого, над горизонтально установленными картриджами закреплены двускатные козырьки, обеспечивающие защиту картриджей от ссыпающейся с верхних картриджей пыли, образующейся во время их регенерации импульсом сжатого воздуха.
В результате установки модуля дополнительной очистки воздуха под камерой очищенного воздуха камеры очищенного и дополнительно очищенного воздуха размещены на различных уровнях по высоте, требующих наличия двух наружных сервисных площадок для входа в эти камеры.
Увеличенная трудоемкость сборки модуля дополнительной очистки воздуха вызвана сложностью установки горизонтальных фильтрующих картриджей в камерах дополнительного пылеулавливания, имеющих двустороннее крепление (со стороны донышка и со стороны фланцев). Установка каждого картриджа осуществляется за 5 операций:
а) на консольно установленный цилиндрический стержень с двумя резьбами (малого и большого диаметров), на его участок с резьбой малого диаметра, навинчивается монтажная цилиндрическая направляющая с внутренней резьбой;
б) на монтажную цилиндрическую направляющую через отверстие в донышке картриджа надевается картридж с заведением донышка картриджа на резьбу большого диаметра консольно установленного цилиндрического стержня;
в) монтажную цилиндрическую направляющую свинчивают с резьбы консольно установленного цилиндрического стержня;
г) на резьбу большого диаметра консольно установленного цилиндрического стержня навинчивается гайка с шайбой до обеспечения плотного примыкания фланца картриджа к поверхности вертикально установленной дополнительной перфорированной панели;
д) осуществляется резьбовое крепление фланца картриджа с трубкой Вентури к вертикально установленной дополнительной перфорированной панели.
кр
ф
Σ
ф
3
На двустороннее крепление одного картриджа затрачивается ≈T=11 мин. При этом суммарное время крепления картриджей в фильтре производительностью L=90000 м/ч, имеющем 172 картриджа, составляет T=n·T=172·11=1892 мин ≈32 часа.
Для установки и крепления картриджей в фильтре требуется одновременно 2 рабочих. Это обусловлено тем, что камера дополнительно очищенного воздуха, из которой осуществляется установка и крепление картриджей, имеет небольшую ширину (B=900 мм) и одну сервисную дверь, которая по правилам пожарной безопасности не должна загораживаться устанавливаемыми картриджами и должен быть обеспечен постоянно свободный выход из камеры. Поэтому все картриджи находятся у основания фильтра, и второй рабочий поднимает их по лестнице в камеру дополнительно очищенного воздуха по мере окончания крепления предыдущего картриджа. Таким образом, для закрепления всего количества картриджей потребуется двое рабочих в течение 4-х рабочих смен, что увеличивает стоимость монтажной сборки фильтра.
Увеличенная трудоемкость технического обслуживания фильтрующих картриджей обусловлена:
- наличием выпускных отверстий в днище камеры дополнительно очищенного воздуха, которые необходимо вначале закрывать листами фанеры перед входом в камеру, а затем открывать, снимая листы фанеры при выходе из камеры;
- размещением камер очищенного и дополнительно очищенного воздуха на различных уровнях по высоте, имеющих площадки для входа в камеры, связанные наружной лестницей, перемещение по которой вызывает дополнительные затраты времени;
ф
3
- при увеличении производительности фильтра L свыше 45000 м/ч два фильтра устанавливают с примыканием торцовых стенок входных пылеосадочных камер друг к другу, которые не сообщаются между собой сервисной дверью. При этом входы в камеры дополнительно очищенного воздуха оказываются в разных торцах фильтра, что вызывает дополнительные затраты времени на техническое обслуживание фильтрующих картриджей, размещенных в различных модулях дополнительной очистки воздуха.
Задача повышения конкурентоспособности фильтра, уменьшения металлоемкости и трудозатрат на его изготовление, монтаж и техническое обслуживание, на осуществление которой направлено заявляемое решение, состояла в дальнейшем усовершенствовании известной конструкции фильтра рукавно-картриджного для очистки воздуха от механических примесей, в состав которых входит 100%-ная древесная шлифовальная пыль, и получении технического результата - повышение суммарной эффективности очистки воздуха и взрывобезопасности фильтра, его энергетической эффективности и уровня технологичности конструкции.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что фильтр рукавно-картриджный для очистки воздуха от механических примесей, содержащий модуль двухступенчатой очистки воздуха, имеющий, по меньшей мере, одну основную пылеулавливающую камеру, снабженную в верхней части перфорированными панелями и вертикально расположенными каркасными фильтрующими рукавами, закрепленными верхними открытыми концами в отверстиях перфорированных панелей, и расположенными в основной пылеулавливающей камере двумя секциями с промежутком между ними, образующим сервисный проход на перфорированных панелях между открытыми концами фильтрующих рукавов обеих рукавных секций, по меньшей мере, одну входную пылеосадочную камеру, установленную с охватом передней торцовой стенки основной пылеулавливающей камеры, по меньшей мере, один входной патрубок для ввода загрязненного воздуха, камеру очищенного воздуха, установленную на основной пылеулавливающей и входной пылеосадочной камерах, основной бункер с разгрузителем и автоматическим затвором в пылевыпускном отверстии, размещенными под входной пылеосадочной и основной пылеулавливающей камерами, по меньшей мере, один модуль дополнительной очистки воздуха, содержащий камеру дополнительного пылеулавливания с размещенными в ней фильтрующими картриджами и дополнительными перфорированными панелями, на которых закреплены фильтрующие картриджи, камеру дополнительно очищенного воздуха с сервисной дверью и, по меньшей мере, один выпускной патрубок для дополнительно очищенного воздуха, дополнительный бункер с разгрузителем и автоматическим затвором в пылевыпускном отверстии, размещенные под камерой дополнительного пылеулавливания, трубки Вентури, установленные в фильтрующих рукавах и картриджах, индивидуальные системы регенерации каждой секции фильтрующих рукавов и картриджей, каждая из которых включает ресиверы сжатого воздуха и подключенные к ним через встроенные блоки импульсных клапанов раздаточные трубки, размещенные в камерах очищенного и дополнительно очищенного воздуха, и оснащенные импульсными трубками, которые расположены напротив входных отверстий из фильтрующих рукавов и картриджей и обращены в их внутреннюю полость, коробки с поворотными крышками для размещения в них ресиверов для сжатого воздуха со встроенными импульсными клапанами, установленные на крышном перекрытии фильтра. Новым является то, что камера дополнительного пылеулавливания и камера дополнительно очищенного воздуха выполнены по всей ширине фильтра, дополнительные перфорированные панели для крепления фильтрующих картриджей установлены горизонтально, камера дополнительно очищенного воздуха установлена на камере дополнительного пылеулавливания с охватом дополнительных перфорированных панелей и выполнена с размещением сервисной двери в передней торцовой стенке, фильтрующие картриджи размещены в камере дополнительного пылеулавливания вертикально двумя секциями по ее длине с промежутком между ними и закреплены на дополнительных перфорированных панелях посредством фланцевого крепления со стороны камеры дополнительно очищенного воздуха с образованием в камере на дополнительных перфорированных панелях сервисного прохода между фланцами фильтрующих картриджей обеих картриджных секций, камера дополнительного пылеулавливания выполнена с выступающим за пределы передней торцовой стенки камеры дополнительно очищенного воздуха входным участком, и расширительным участком, размещенным под фильтрующими картриджами, при этом входной участок камеры дополнительного пылеулавливания имеет входное окно для приема очищенного воздуха, выполненное по всей ширине камеры дополнительного пылеулавливания и размещенное на уровне дополнительных перфорированных панелей, и наклонно установленную переднюю стенку, которая верхним концом герметично присоединена к задней торцовой стенке основной камеры пылеулавливания, а нижним концом - к передней стенке камеры дополнительного пылеулавливания с образованием в ней входного окна по всей ширине камеры, кроме этого пылевыпускное отверстие разгрузочного устройства основного бункера размещено за передней стенкой бункера, камера очищенного воздуха выполнена с выходным участком, выступающим за пределы задней торцовой стенки основной камеры пылеулавливания, который установлен на входном участке камеры дополнительного пылеулавливания с охватом упомянутых верхнего входного окна для приема очищенного воздуха и передней торцовой стенки камеры дополнительно очищенного воздуха, при этом верхнее входное окно для приема очищенного воздуха входного участка камеры дополнительного пылеулавливания напротив сервисной двери камеры дополнительно очищенного воздуха перекрыто сервисным решетчатым трапом, соединяющим сервисный проход в камере очищенного воздуха с сервисным проходом в камере дополнительно очищенного воздуха, а выпускной патрубок для дополнительно очищенноговоздуха размещен на одной из наружных вертикальных стенок камеры дополнительно очищенного воздуха.
Предпочтительно, окно в передней торцовой стенке основной камеры пылеулавливания перекрыто жалюзийной решеткой с горизонтально установленными пластинами, которые наклонены вниз в сторону входной пылеосадочной камеры.
Предпочтительно, при изготовлении фильтра с двумя модулями двухступенчатой очистки воздуха и двумя модулями дополнительной очистки воздуха, модули дополнительной очистки воздуха установлены зеркально, а камеры дополнительного пылеулавливания и дополнительно очищенного воздуха соединены попарно с примыканием друг к другу через индивидуальные вертикальные разделительные перегородки, кроме этого модули дополнительной очистки воздуха установлены в фильтре между модулями двухступенчатой очистки воздуха, в которых входные пылеосадочные камеры размещены по краям фильтра, а камеры очищенного воздуха установлены своими выходными участками на входных участках камер дополнительного пылеулавливания с охватом передних торцовых стенок камер дополнительно очищенного воздуха и верхних входных окон для приема очищенного воздуха входных участков камер дополнительного пылеулавливания с обеспечением поступления в них двух противоположно направленных потоков очищенного воздуха, при этом вертикальная разделительная перегородка между камерами дополнительно очищенного воздуха снабжена центральной сервисной дверью, обеспечивающей совместно с сервисными дверьми в камерах очищенного воздуха, сервисными дверьми в передних торцовых стенках камер дополнительно очищенного воздуха и сервисными решетчатыми трапами сквозной сервисный проход по всей длине фильтра.
Доказательство существенности отличий и связь отличительных признаков с достигаемым техническим результатом раскрывается последовательно в следующем порядке:
1. Повышение суммарной эффективности очистки воздуха в фильтре E,
%.
2. Повышение взрывобезопасности фильтра.
3. Повышение энергетической эффективности модуля дополнительной очистки воздуха по выгрузке уловленной пыли.
4. Повышение уровня технологичности конструкции модуля дополнительной очистки воздуха.
Технический результат, заключающийся в повышении суммарной эффективности очистки воздуха E, % в фильтре, обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения над прототипом.
1
1
1. Повышается коэффициент очистки загрязненного воздуха, поступающего из входной пылеосадочной камеры в окно, размещенное в передней торцовой стенке основной камеры пылеулавливания η с 0,35 до 0,5 за счет перекрытия вышеупомянутого окна жалюзийной решеткой и, как следствие, повышается суммарный коэффициент очистки воздуха в фильтре до расчетного значения E, %, при η=0,5.
2. В модуле дополнительно очищенного воздуха обеспечивается высокое качество регенерации импульсом сжатого воздуха всей фильтрующей поверхности вертикально установленных картриджей, что гарантированно устраняет:
а) вторичное оседание сброшенной с фильтрующих картриджей пыли при регенерации импульсом сжатого воздуха в гофрированных углублениях картриджей;
б) накапливание вторично осевшей пыли на фильтрующей поверхности картриджей с увеличением числа регенераций картриджей.
Отсутствие вторичного оседания сброшенной с фильтрующих картриджей пыли при регенерации импульсом сжатого воздуха в гофрированных углублениях картриджей обусловлено следующим. Очищенный воздух, поступая из камеры очищенного воздуха во входной участок камеры дополнительного пылеулавливания, разделяется в нем на две части:
- одна часть очищенного воздуха (≈50%) за счет наклонно установленной передней стенки поступает в промежуток между секциями фильтрующих картриджей, в межкартриджное пространство и далее в фильтрующие картриджи;
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msubsup><mi>V</mi><mi>в</mi><mrow><mi>в</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>т</mi></mrow></msubsup><mo><</mo><msubsup><mi>V</mi><mrow><mi>т</mi><mi>р</mi></mrow><mrow><mi>в</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>т</mi></mrow></msubsup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
- вторая часть очищенного воздуха опускается в расширительный участок камеры дополнительного пылеулавливания, из которого в виде восходящего воздушного потока направляется в режиме всасывания к фильтрующим картриджам. При этом скорость восходящего потока очищенного воздуха оказывается меньше требуемой скорости воздушного потока для подъема частиц пыли, сдуваемых с фильтрующей поверхности картриджей во время их регенерации импульсом сжатого воздуха
.
В результате вся сброшенная с фильтрующих картриджей пыль свободно оседает в дополнительный бункер без вторичного оседания на картриджах. Отсутствие вторичного оседания сброшенной с фильтрующих картриджей пыли при регенерации импульсом сжатого воздуха устраняет ее накапливание с увеличением числа регенераций картриджей. Наличие вышеперечисленных преимуществ заявляемого решения над прототипом обеспечивает расчетную суммарную эффективность очистки воздуха Е, %, которая не зависит от наличия окна в передней торцовой стенке основной камеры пылеулавливания и числа регенераций фильтрующих картриджей.
1
2
3
E=100[1-(1-η)(1-η)(1-η)]=100[1-(1-0,5)(1-0,999)(1-0,9998)]=99,99999 %,
вместо значения E в фильтре-прототипе, равного 99,99997%.
Отличительные признаки заявляемого изобретения обеспечивают:
1. Вход загрязненного воздуха через окно в передней торцовой стенке основной пылеулавливающей камеры, оборудованное жалюзийной решеткой, уменьшающей пылевую нагрузку на фильтрующие рукава.
2. Вход очищенного воздуха в камеру дополнительного пылеулавливания через верхнее окно в выступающем участке камеры, его свободное перемещение по всем картриджам через промежуток между двумя секциями картриджей и через пространство между картриджами по всей высоте картриджей, что обеспечивает равномерное оседание пыли на фильтрующей поверхности картриджей и равномерное ее полное сдувание с поверхности картриджей импульсом сжатого воздуха, т.к. пыль при этом не удерживается в вертикальных гофрированных углублениях вертикально установленных картриджей и стекает по ним вниз, оседая в бункере.
Технический результат, заключающийся в повышении взрывобезопасности фильтра обеспечивается:
1. Уменьшением концентрации пыли в основной пылеулавливающей камере при регенерации фильтрующих рукавов импульсом сжатого воздуха, приводящей пыль во взвешенное состояние, до величины концентрации меньшей, чем значение НКПВ, за счет:
- уменьшения пылевой нагрузки на фильтрующие рукава, обеспечиваемой установкой жалюзийной решетки в окне передней торцовой стенки основной пылеулавливающей камеры;
- уменьшения количества пыли в разгрузочном устройстве основного бункера за счет размещения пылевыпускного отверстия разгрузочного устройства за передней стенкой бункера.
3
2. Устранением в камере дополнительного пылеулавливания взрывоопасных участков воздушной среды с повышенной концентрацией пыли С, мг/м, за счет устранения условий для вторичного оседания сброшенной с фильтрующих картриджей пыли при регенерации импульсом сжатого воздуха в гофрированных углублениях картриджей и устранения накапливания вторично осевшей пыли на фильтрующей поверхности картриджей с увеличением числа регенераций картриджей, обеспечиваемых переходом от горизонтально установленных картриджей, над которыми размещены двускатные козырьки, ухудшающие качество регенерации верхней части фильтрующей поверхности картриджей, к вертикально установленным картриджам, размещенным в две секции с промежутком между ними.
Технический результат, заключающийся в повышении энергетической эффективности модуля дополнительной очистки воздуха по выгрузке пыли обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед фильтром-прототипом:
Модуль дополнительной очистки воздуха имеет уменьшенное в 2 раза количество камер дополнительного пылеулавливания, дополнительных бункеров, разгрузочных шнековых устройств и автоматических шлюзовых затворов, что обеспечивает уменьшение в два раза количества электроприводов разгрузочных шнековых устройств и автоматических шлюзовых затворов.
ркф
3
Ниже приведен расчет повышения энергетической эффективности модуля дополнительной очистки воздуха заявляемого фильтра, имеющего производительность L=90000 м/ч.
Два модуля дополнительной очистки воздуха при указанной производительности фильтра будут иметь:
- в фильтре-прототипе 4 мотор-редуктора для привода 4-х шнековых разгрузителей с суммарной установленной мощностью электродвигателей
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>н</mi></mrow></msubsup></mrow>
=4·1,1=4,4 кВт и 4 мотор-редуктора для привода 4-х автоматических шлюзовых затворов с суммарной установленной мощностью электродвигателей
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>л</mi></mrow></msubsup></mrow>
=4·0,75=3 кВт.
- в заявляемом фильтре 2 мотор-редуктора для привода 2-х шнековых разгрузителей с суммарной установленной мощностью электродвигателей
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>н</mi></mrow></msubsup></mrow>
=2·1,1=2,2 кВт и 2 мотор-редуктора для привода 2-х автоматических шлюзовых затворов с суммарной установленной мощностью электродвигателей
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>л</mi></mrow></msubsup></mrow>
=2·0,75=1,5 кВт.
При этом суммарная установленная мощность электродвигателей мотор-редукторов для привода механизмов выгрузки пыли из модулей дополнительной очистки воздуха составит:
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>1</mn></mrow><mrow /></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>н</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>л</mi></mrow></msubsup></mrow>
- в фильтре-прототипе
=
+
=4,4+3,0=7,4 кВт;
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>2</mn></mrow><mrow /></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>н</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>N</mi><mrow><mi>Σ</mi><mi>y</mi><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>ш</mi><mi>л</mi></mrow></msubsup></mrow>
- в заявляемом фильтре
=
+
=2,2+1,5=3,7 кВт.
Σ
Σ1
Σ2
Уменьшение установленной мощности электродвигателей мотор-редукторов механизмов выгрузки пыли из модулей дополнительной очистки воздуха в заявляемом решении составит ΔN=N- N=7,4-3,7=3,7 кВт.
При этом повышение энергетической эффективности модуля дополнительной очистки воздуха по выгрузке пыли в заявляемом решении составит
Отличительные признаки заявляемого изобретения обеспечили в модуле дополнительной очистки воздуха замену двух камер дополнительного пылеулавливания на одну камеру, которая обеспечила уменьшение в 2 раза количества дополнительных бункеров, шнековых разгрузителей и автоматических шлюзовых затворов, имеющих электроприводы в виде мотор-редукторов.
Технический результат, заключающийся в повышении уровня технологичности конструкции модуля дополнительной очистки воздуха, обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед фильтром-прототипом:
1. Модуль дополнительной очистки воздуха имеет уменьшенное в 2 раза число камер дополнительного пылеулавливания, дополнительных бункеров, разгрузочных шнековых устройств и автоматических шлюзовых затворов.
2. Модуль дополнительной очистки воздуха снабжен вертикально установленными фильтрующими картриджами, которые закреплены фланцами на горизонтально установленных дополнительных перфорированных панелях и имеют повышенную в 1,87 раза длину по сравнению с горизонтально установленными картриджами фильтра-прототипа, что позволило:
- уменьшить в 1,66 раза суммарное количество фильтрующих картриджей, трубок Вентури и импульсных трубок для подачи сжатого воздуха, а также отверстий в дополнительных перфорированных панелях для установки фильтрующих картриджей и их фланцевого резьбового крепления;
- выполнить камеру дополнительного пылеулавливания без двускатных козырьков и консольно устанавливаемых цилиндрических стержней с резьбами малого и большого диаметра.
3. Горизонтальные дополнительные перфорированные панели для крепления фильтрующих картриджей установлены на одном уровне с перфорированными панелями для крепления фильтрующих рукавов, что обеспечило:
- при размещении коробок с ресиверами и импульсными клапанами на крышном перекрытии фильтра уменьшение в 1,66 раза суммарной длины раздаточных трубок для сжатого воздуха по фильтрующим картриджам;
- сокращение в 2 раза количества наружных сервисных площадок для входа в камеры очищенного и дополнительно очищенного воздуха.
4. В фильтре любых типоразмеров образуется сплошной сервисный проход, выполненный на одном уровне, соединяющий сервисный проход в камере очищенного воздуха с сервисным проходом в камере дополнительно очищенного воздуха, и обеспечивающий проведение технического обслуживания фильтрующих рукавов и картриджей без переходов по наружной лестнице под общей крышей при любых погодных условиях.
5. Камера дополнительно очищенного воздуха выполнена по всей ширине фильтра и имеет большую площадь, которая позволяет занести в камеру все фильтрующие картриджи в упаковках и установить их на рабочие места (в отверстия дополнительных перфорированных панелей) при наличии только одного рабочего.
Указанные преимущества позволяют уменьшить:
- материалоемкость модуля дополнительной очистки воздуха ≈ на 25%;
- трудоемкость изготовления и сборки модуля дополнительной очистки воздуха ≈ на 35%;
- трудоемкость монтажных работ по установке фильтрующих картриджей да в 4 раза;
- трудоемкость технического обслуживания фильтрующих картриджей в фильтре любых типоразмеров ≈ на 25%.
Уменьшение трудоемкости изготовления и сборки модуля дополнительной очистки воздуха обеспечивается:
1. Уменьшением объема работ:
- в 2 раза на изготовление дополнительных бункеров со шнековыми разгрузителями и автоматическими шлюзовыми затворами, наружных сервисных площадок;
- в 1,66 раза на изготовление фланцев фильтрующих картриджей, трубок Вентури и импульсных трубок для раздачи сжатого воздуха по картриджам, а также отверстий в дополнительных перфорированных панелях для установки картриджей и их фланцевого резьбового крепления.
2. Сокращением работ по изготовлению:
- консольно устанавливаемых цилиндрических стержней и нарезанию на них резьб малого и большого диаметров;
- двускатных козырьков и угольников с резьбовыми отверстиями для их крепления;
- секций камеры дополнительно очищенного воздуха.
3. Сокращением работ по установке и монтажу:
- цилиндрических стержней на боковые стенки камеры дополнительного пылеулавливания;
- угольников для крепления двускатных козырьков;
- двускатных козырьков на угольники.
4. Уменьшением объема работ в 1,66 раза на монтаж раздаточных трубок для сжатого воздуха в модуле дополнительно очищенного воздуха в связи с уменьшением их суммарной длины ≈ 1,66 раза.
Отличительные признаки заявляемого изобретения обеспечили в модуле дополнительной очистки воздуха:
1. Замену двух камер дополнительного пылеулавливания на одну камеру, которая обеспечила уменьшение в 2 раза количество дополнительных бункеров, шнековых разгрузителей и автоматических затворов.
2. Замену горизонтально установленных фильтрующих картриджей, имеющих двухопорное крепление и двускатные козырьки над каждым картриджем, на вертикально расположенные картриджи, которые имеют увеличенную в 1,87 раза длину и позволяют:
к
- при уменьшении наружного диаметра картриджей D с 360 до 325 мм
уменьшить в 1,66 раза суммарное количество фланцев фильтрующих картриджей, трубок Вентури и импульсных трубок для подачи сжатого воздуха в картриджи, а также отверстий в дополнительных перфорированных панелях для установки фильтрующих картриджей и их фланцевого резьбового крепления:
- устранить двускатные козырьки с крепежом и дополнительные опоры со стороны донышек фильтрующих картриджей в виде консольно установленных цилиндрических стержней с двумя резьбами малого и большого диаметра.
3. Использование двух боковых и торцовой стенок с потолочным перекрытием камеры очищенного воздуха, размещенной над модулем дополнительной очистки воздуха фильтра-прототипа для образования камеры дополнительно очищенного воздуха в заявляемом фильтре.
4. Замену двух рядов вертикально установленных дополнительных перфорированных панелей для крепления фильтрующих картриджей на один ряд горизонтальных дополнительных перфорированных панелей, выполненных по всей ширине фильтра и размещенных на одном уровне с перфорированными панелями для крепления фильтрующих рукавов, что позволило:
- при размещении коробок с ресиверами и импульсными клапанами на крышном перекрытии фильтра уменьшить в 1,66 раза суммарную длину раздаточных трубок для сжатого воздуха;
- сократить в 2 раза количество наружных сервисных площадок.
Уменьшение трудоемкости монтажных работ по установке фильтрующих картриджей обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом:
1. Камера дополнительно очищенного воздуха имеет большие габариты по площади с вертикально установленными фильтрующими картриджами, которые размещаются двумя секциями с сервисным проходом между ними и фланцевым креплением. Это позволяет внести в камеру все необходимое количество картриджей в упаковке, соответствующее количеству отверстий в дополнительных перфорированных панелях камеры, уложить их рядами по одну сторону от сервисного прохода, а затем вынуть картриджи из упаковки, установить их в отверстия дополнительных перфорированных панелей, после чего осуществить их фланцевое крепление вместе с трубками Вентури и вынести упаковку из камеры.
2. Камера дополнительно очищенного воздуха имеет выпускной патрубок для дополнительно очищенного воздуха, размещенный на боковой стенке камеры, и сервисный проход без отверстий. Отсутствие отверстий в сервисном проходе для удаления дополнительно очищенного воздуха освобождает от операции закрывания их листами фанеры для прохода к фильтрующим картриджам и убирания этих листов из камеры.
3. Вертикально устанавливаемые фильтрующие картриджи имеют простое фланцевое крепление.
Отличительные признаки заявляемого изобретения заменяют 5 операций по установке горизонтальных картриджей в фильтре-прототипе на 2 операции при установке вертикальных картриджей (1. установку картриджа в отверстие дополнительной перфорированной панели. 2. закрепления фланца картриджа вместе с трубкой Вентури гайками-барашками на резьбовых шпильках, установленных на дополнительных перфорированных панелях).
Снижение трудоемкости технического обслуживания фильтрующих картриджей обеспечивается следующими преимуществами заявляемого решения перед прототипом.
1. Все типоразмеры заявляемого фильтра имеют сплошной сервисный проход через камеры очищенного и дополнительно очищенного воздуха, расположенный на одном уровне по всей длине фильтра.
2. Камера дополнительно очищенного воздуха имеет сервисный коридор без отверстий для выпуска дополнительно очищенного воздуха, которые размещены на боковой стенке камеры дополнительно очищенного воздуха.
Кроме того, наличие сквозного сервисного прохода в фильтре по всей его длине освобождает технический персонал от перемещения по наружной лестнице для перехода из камеры очищенного воздуха в камеру дополнительно очищенного воздуха и, наоборот, при техническом обслуживании фильтрующих рукавов и картриджей, что уменьшает трудозатраты на техническое обслуживание.
Размещение выпускного патрубка для дополнительно очищенного воздуха на одной из наружных вертикальных стенок камеры дополнительно очищенного воздуха обеспечивает выполнение сервисного прохода на дополнительных перфорированных панелях камеры дополнительно очищенного воздуха без отверстий, что освобождает технический персонал от закрывания отверстий листами фанеры при техническом обслуживании фильтрующих картриджей и, как следствие, уменьшает трудозатраты на техническое обслуживание.
Технический результат заявляемого изобретения обеспечивается всей совокупностью существенных признаков. Совокупность существенных признаков заявляемого фильтра обеспечивает следующие преимущества перед фильтром-прототипом:
1. Уменьшение пылевой нагрузки на фильтрующие рукава и устранение вторичного оседания сброшенной с фильтрующих картриджей пыли при регенерации импульсом сжатого воздуха в гофрированных углублениях картриджей, что устраняет ее накапливание на поверхности картриджей с увеличением числа регенераций картриджей, и обеспечивает повышение суммарной эффективности очистки воздуха до расчетного значения E=99,99999% по сравнению со значением в фильтре-прототипе, равном E=99,99997, независимо от наличия окна в передней торцовой стенке основной пылеулавливающей камеры и числа регенераций фильтрующих картриджей.
2. Уменьшение концентрации пыли в основной пылеулавливающей камере и камере дополнительного пылеулавливания при регенерации фильтрующих рукавов и картриджей импульсом сжатого воздуха до величины меньшей, чем значение НКПВ, обеспечивающее при совпадении случайного разряда статического электричества с регенерацией фильтрующих рукавов или картриджей отсутствие взрывов пыли, что повышает взрывобезопасность фильтра.
3. Уменьшение в 2 раза количества электроприводов шнековых разгрузителей и автоматических шлюзовых затворов в модуле дополнительной очистки воздуха, что обеспечивает повышение энергетической эффективности модуля ΔФ по выгрузке пыли на 50%.
4. Упрощение конструкции модуля дополнительной очистки воздуха, которое обеспечило повышение уровня технологичности конструкции модуля дополнительной очистки воздуха ≈ на 25% и, как следствие, уменьшение:
- материалоемкости модуля ≈ на 25%;
- трудоемкость изготовления и сборки модуля ≈ на 35%;
- трудоемкость монтажных работ по установке фильтрующих картриджей ≈ в 4 раза;
- трудоемкость технического обслуживания фильтрующих картриджей в фильтре любых типоразмеров ≈ на 25%.
Указанные преимущества заявляемого фильтра обеспечивают достижение заявленного технического результата - повышение суммарной эффективности очистки воздуха и взрывобезопасности фильтра, его энергетической эффективности и уровня технологичности конструкции модуля дополнительной очистки воздуха.
Полученный технический результат уменьшает начальную и эксплуатационную стоимость заявляемого фильтра по сравнению с фильтром-прототипом и повышает его конкурентоспособность.
Конструкция заявляемого рукавно-картриджного фильтра проиллюстрирована чертежами на фиг.1-16.
На фиг.1 представлен вид фильтра спереди, его вертикальная проекция; на фиг.2 - разрез А-А (на фиг.1); на фиг.3 - разрез В-В (на фиг.2); на фиг.4 - разрез С-С (на фиг.2, 13, 15); на фиг.5 - разрез Д-Д (на фиг.2, 13, 15); на фиг.6 - вид А (на фиг.1); на фиг.7 - вид В (на фиг.1); на фиг.8 - разрез Е-Е (на фиг.2); на фиг.9 - разрез Ж-Ж (на фиг.3); на фиг.10 - разрез З-З (на фиг.2); на фиг.11 - разрез И-И (на фиг.10); на фиг.12 - разрез К-К (на фиг.3); на фиг.13 - вид сверху на фильтр со снятым крышным перекрытием при однонаправленном потоке очищаемого воздуха; на фиг.14 - разрез Л-Л (на фиг.13); на фиг.15 - вид сверху на фильтр со снятым крышным перекрытием при противоположно направленных встречных потоках очищаемого воздуха; на фиг.16 - разрез М-М (на фиг.15).
ф
3
На фиг.1-3, 7 представлены виды фильтра производительностью L=20000 м/ч, с однонаправленным потоком очищаемого воздуха. На фиг.13, 14
ф
ф
3
3
- виды фильтра с однонаправленным потоком очищаемого воздуха производительностью L=40000 м/ч, а на фиг.15, 16 - виды фильтра с противоположно направленными потоками очищаемого воздуха производительностью L=40000 м/ч.
На фиг.3, 4, 5, 7, 14, 16 условно не показаны ограждения на крышном перекрытии фильтра.
На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16 стрелками обозначены:
- загрязненный воздух;
- дополнительно очищенный воздух;
- уловленные механические примеси.
Фильтр (фиг.3) содержит модуль двухступенчатой очистки воздуха 1, имеющий, по крайней мере, одну входную пылеосадочную камеру для ввода загрязненного воздуха 2 с входным патрубком 3, по крайней мере, одну основную камеру пылеулавливания 4, снабженную в верхней части горизонтальными перфорированными панелями 5, и вертикально расположенными фильтрующими рукавами 6, закрепленными верхними открытыми концами на перфорированных панелях 5 с помощью двойных пружинных колец 7, зашитых в манжеты фильтрующих рукавов 6, и содержащими составные стальные проволочные каркасы 8 с трубками Вентури 9 для подачи в них импульсов сжатого воздуха (фиг.8), камеру очищенного воздуха 10, установленную на основной пылеулавливающей 4 и входной пылеосадочной 2 камерах (фиг.3). Фильтр также содержит модуль дополнительной очистки воздуха 12, содержащий камеру дополнительного пылеулавливания 13 и камеру дополнительно очищенного воздуха 14 с выпускным патрубком для дополнительно очищенного воздуха 15 (фиг.3).
Фильтрующие рукава 6 (фиг.4) размещены в основной камере пылеулавливания 4 двумя рукавными секциями 16 с промежутком между ними 17, образующим в камере очищенного воздуха 10 на перфорированных панелях 5 сервисный проход 18 (фиг.2) для обслуживания фильтрующих рукавов.
Под входной пылеосадочной 2 камерой и основной камерой пылеулавливания 4 (фиг.3) установлен основной бункер 19, содержащий разгрузочное устройство 20, шибер 21, размещенный в пылевыпускном отверстии 22 и автоматический (шлюзовой) затвор 23, установленный под шибером 21.
Основная камера пылеулавливания 4 имеет переднюю 24 и заднюю 25 торцовые стенки (фиг.3).
Входная пылеосадочная камера для ввода загрязненного воздуха 2 (фиг.3) присоединена к передней торцовой стенке 24 основной камеры пылеулавливания 4 с ее охватом.
В передней торцовой стенке 24 (фиг.3) выполнено окно 26 (фиг.4) для дополнительного выхода загрязненного воздуха из входной пылеосадочной камеры 2 с габаритами, имеющими высоту, равную длине фильтрующих рукавов 6 и ширину, равную ширине промежутка 17 между рукавными секциями 16.
В окне 26 установлена жалюзийная решетка 27 (фиг.3) с горизонтальными пластинами 28 (фиг.4), имеющими наклон вниз в сторону входной пылеосадочной камеры 2 (фиг.3).
Камера дополнительного пылеулавливания 13 и камера дополнительно очищенного воздуха 14 выполнены по всей ширине фильтра (фиг.5).
Модуль дополнительной очистки воздуха 12 (фиг.3) содержит фильтрующие картриджи 29 с трубками Вентури 30 (фиг.8), закрепленные на дополнительных перфорированных панелях 31, которые установлены в камерах дополнительно очищенного воздуха 14 (фиг.5).
Камера дополнительно очищенного воздуха 14 установлена на камере дополнительного пылеулавливания 13 с охватом дополнительных перфорированных панелей 31 и размещением сервисной двери 33 в ее передней торцовой стенке 32 (фиг.3).
Фильтрующие картриджи 29 размещены в камере дополнительного пылеулавливания 13 (фиг.5) вертикально двумя секциями 34 по ее длине с промежутком 35 между ними и закреплены на дополнительных перфорированных панелях 31 посредством фланцевого крепления со стороны камеры дополнительно очищенного воздуха 14 с образованием в ней на дополнительных перфорированных панелях 31 сервисного прохода 36 между фланцами 37 фильтрующих картриджей 29 обеих картриджных секций 34.
Камера дополнительного пылеулавливания 13 (фиг.3) выполнена с входным участком 38, выступающим за пределы передней торцовой стенки 32 камеры дополнительно очищенного воздуха 14 и имеющим верхнее входное окно для приема очищенного воздуха 39, размещенное на уровне дополнительных перфорированных панелей 31, и наклонно установленную переднюю стенку 40, которая верхним концом герметично присоединена к задней торцовой стенке 25 основной камеры пылеулавливания 4, а нижним концом - к передней стенке 89 камеры дополнительного пылеулавливания 13 с образованием в ней входного окна 81 для очищенного воздуха по всей площади ее вертикального поперечного сечения (фиг.3). Кроме этого камера очищенного воздуха 10 выполнена с выходным участком 46 (фиг.3), выступающим за пределы задней торцовой стенки 25 основной камеры пылеулавливания 4, который установлен на входном участке 38 камеры дополнительного пылеулавливания 13 с охватом упомянутых верхнего входного окна для приема очищенного воздуха 39 и передней торцовой стенки 32 камеры дополнительно очищенного воздуха 14, а верхнее входное окно 39 (фиг.2) входного участка 38 (фиг.3) камеры дополнительного пылеулавливания 13 напротив сервисной двери 33 (фиг.2) камеры дополнительно очищенного воздуха 14 перекрыто сервисным решетчатым трапом 48 (фиг.2), соединяющим сервисный проход 18 в камере очищенного воздуха 10 (фиг.4) с сервисным проходом 36 (фиг.2) в камере дополнительно очищенного воздуха 14 (фиг.5).
При изготовлении фильтра с двумя модулями двухступенчатой очистки воздуха 1 и двумя модулями дополнительной очистки воздуха 12 модули дополнительной очистки воздуха 12 (фиг.16) установлены зеркально, а камеры дополнительного пылеулавливания 13 и дополнительно очищенного воздуха 14 соединены попарно с примыканием друг к другу через индивидуальные вертикальные разделительные перегородки 49 и 50.
Кроме этого модули дополнительной очистки воздуха 12 установлены в фильтре между модулями двухступенчатой очистки воздуха 1, в которых входные пылеосадочные камеры 2 размещены по краям фильтра, а камеры очищенного воздуха 10 установлены своими выходными участками 46 на входных участках 38 камер дополнительного пылеулавливания 13 с охватом передних торцовых стенок 32 камер дополнительно очищенного воздуха 14 и верхних входных окон 39 входных участков 38 камер дополнительного пылеулавливания 13 с обеспечением поступления в них двух противоположно направленных потоков очищенного воздуха. При этом вертикальная разделительная перегородка 50 между камерами дополнительно очищенного воздуха 14 снабжена центральной сервисной дверью 51, обеспечивающей совместно с сервисными дверями 11 в передних торцовых стенках камер очищенного воздуха 10, сервисными дверями 33 в передних торцовых стенках 32 камер дополнительно очищенного воздуха 14 и сервисными решетчатыми трапами 48 (фиг.15) сквозной сервисный проход по всей длине фильтра.
Секции 16 фильтрующих рукавов 6 (фиг.4) снабжены индивидуальными системами регенерации импульсом сжатого воздуха 52, каждая из которых содержит ресивер сжатого воздуха 54, импульсные клапаны 56, встроенные в ресивер сжатого воздуха, транзитные трубки 67 и гибкие трубки 69 для подачи сжатого воздуха к фильтрующим рукавам 6, горизонтально расположенные раздаточные трубки 58 сжатого воздуха по фильтрующим рукавам 6 через импульсные трубки 60 и зажимы 84 для крепления раздаточных трубок 58, установленные на перфорированных панелях 5. Ресиверы сжатого воздуха 54 помещены в коробки 62 с откидными крышками 82 (фиг.4). Коробки 62 с ресиверами 54 установлены на крышном перекрытии 64 камеры очищенного воздуха 10, а ресиверы 54 соединены с линией подвода сжатого воздуха 75 (фиг.3). Откидная крышка 82 (фиг.9) соединена с корпусом 62 посредством рояльной петли (на чертежах позицией не обозначена), на шарнир которой с целью герметизации наклеивается полоска листовой резины (на чертежах позицией не обозначена).
При разрыве корпуса ресивера сжатого воздуха 54 сжатый воздух, находящийся в ресивере, отбрасывает откидную поворотную крышку 82, что обеспечивает его беспрепятственное выбрасывание в атмосферу.
Транзитные трубки 67 (фиг.9) для подачи сжатого воздуха к фильтрующим рукавам 6 подключены к штуцерам 65 импульсных клапанов 56 ресиверов 54. Гибкие трубки 69 (фиг.4) предназначены для отведения раздаточных трубок 58 в сторону от ряда фильтрующих рукавов 6, в котором предполагается замена какого-либо изношенного рукава на новый фильтрующий рукав.
Секции 34 фильтрующих картриджей 29 (фиг.5) снабжены индивидуальными системами регенерации 53, каждая из которых содержит ресивер сжатого воздуха 55 (фиг.12), импульсные клапаны 57, встроенные в ресивер сжатого воздуха, транзитные трубки 68 (фиг.5) и гибкие трубки 70 для подачи сжатого воздуха к фильтрующим картриджам 29, раздаточные трубки сжатого воздуха 59 по фильтрующим картриджам 29 через импульсные трубки 61 и зажимы 85 для крепления раздаточных трубок, установленные на дополнительных перфорированных панелях 31. Ресиверы сжатого воздуха 55 (фиг.12) помещены в коробки 63 с откидными крышками 83. Коробки 63 (фиг.12) с ресиверами 55 установлены на крышном перекрытии 90 камеры дополнительно очищенного воздуха 14 (фиг.5), а ресиверы 55 (фиг.3) соединены с линией подвода сжатого воздуха 75. Транзитные трубки 68 (фиг.12) для подачи сжатого воздуха к фильтрующим картриджам 29 подключены к штуцерам 66 импульсных клапанов 57 ресиверов 55.
Основная камера пылеулавливания 4 и камера дополнительного пылеулавливания 13 снабжены предохранительными дверями 71 и 72 (фиг.1). Камера очищенного 10 (фиг.3) и дополнительно очищенного воздуха 14, а также основной бункер 19 и дополнительный бункер 41 снабжены сервисными дверями соответственно 11, 33, 79 и 88. Вход в камеры очищенного 10 и дополнительно очищенного 14 воздуха осуществляется с наружной площадки 76 (фиг.3). Для безопасности обслуживания импульсных клапанов 56, 57 на крышных перекрытиях 64 и 90 камер очищенного 10 и дополнительно очищенного 14 воздуха установлены наружные ограждения с перилами 74 (фиг.1).
Выгрузка уловленной пыли фильтрующими рукавами 6 и картриджами 29 из основного 19 и дополнительного 41 бункеров (фиг.3, 16) осуществляется разгрузочными устройствами 20, 42 через автоматические шлюзовые затворы 23 и 45 (фиг.3) в цепной скребковый конвейер закрытого типа 77 производства «Грейн-Вуд».
Корпус фильтра может изготавливаться в двух вариантах:
- из панелей шириной 575 мм, перевозимых в контейнере и собираемых в изделие с помощью крепежных болтовых соединений на месте установки фильтра;
- из сварных секций, изготавливаемых на заводе-изготовителе, перевозимых автотранспортом к месту установки.
При расположении предприятия-заказчика фильтра на большом расстоянии от фирмы-изготовителя фильтра последний изготавливается из сборных панелей шириной 575 мм, а при расположении заказчика на малом расстоянии - из сварных секций.
Модуль дополнительной очистки воздуха устанавливается:
- при изготовлении из сварных секций с примыканием к задней торцовой стенке 25 основной камеры пылеулавливания 4 (фиг.3), при этом стенка 25 является общей (разделительной);
пром
- при изготовлении из сборных панелей шириной В=575 мм с промежутком между торцовой стенкой модуля и задней торцовой стенкой 25 основной пылеулавливающей камеры 4, равным B=2×575=1150 мм (на чертежах не показан).
3
3
ф
Каждая сварная секция фильтрующих рукавов и картриджей имеет производительность 10000 м/ч. Из них может компоноваться фильтр производительностью L от 20000 до 100000 м/ч.
ф
3
Фильтр, изготавливаемый из сварных секций, в зависимости от его производительности L, м/ч, может изготавливаться двух модификаций:
- модификация 1 выполняется с однонаправленным потоком очищенного воздуха в модуль дополнительной очистки воздуха 12 (фиг.2, 3 и 13, 14);
- модификация 2 выполняется с двухнаправленными встречными потоками очищенного воздуха в модули дополнительной очистки воздуха 12, устанавливаемыми в центре фильтра (фиг.15, 16).
Фильтр в зависимости от модификации имеет разное количество сервисных площадок 86 с электрошкафами 78:
- при модификации 1 - одну сервисную площадку 86;
- при модификации 2 - две сервисные площадки 86.
Сервисная площадка 86 позволяет на одной стороне от входной сервисной двери 11 в камеру очищенного воздуха 10 размещать некоторое количество запасных фильтрующих рукавов 6, а по другую сторону от двери 11 настраивать контроллер (на чертежах не показан), размещенный в электрошкафу 78 и управляющий индивидуальными системами регенерации 52, 53 фильтрующих рукавов 6 и картриджей 29.
В модуле двухступенчатой очистки воздуха 1 при наличии двух основных камер пылеулавливания 4 и двух входных пылеосадочных камер 2 имеется одна сервисная площадка 87, размещенная в камере очищенного воздуха 10 над второй входной пылеосадочной камерой 2 от сервисной двери 11. Сервисная площадка 87 позволяет размещать фильтрующие рукава 6 перед их одеванием на составные каркасы 8 и установкой в основные камеры пылеулавливания 4.
ф
3
Модификация 1 фильтра в зависимости от производительности L, м/ч, (20000÷50000) может компоноваться с различным количеством входных пылеосадочных камер 2:
ф
3
- фильтр производительностью L от 20000 до 30000 м/ч (фиг.2, 3) имеет одну входную пылеосадочную камеру 2;
ф
3
- фильтр производительностью L от 40000 до 50000 м/ч (фиг.13, 14) имеет две входные пылеосадочные камеры 2.
ф
3
Модификация 2 фильтра в зависимости от производительности L, м/ч (40000÷100000) может компоноваться с числом входных пылеосадочных камер 2 от двух до четырех:
ф
3
- фильтр производительностью L от 40000 до 60000 м/ч (фиг.15, 16) имеет две входные пылеосадочные камеры 2:
ф
3
- фильтр производительностью L от 70000 до 100000 м/ч имеет четыре входные пылеосадочные камеры 2.
Фильтр, выполненный по модификации 2 (фиг.15, 16), имеет два цепных скребковых конвейера 77 с противоположно направленным транспортированием материала в два контейнера и вертикальные разделительные перегородки 49, 50 между модулями дополнительной очистки воздуха 12, что позволяет отключать вентиляторы любой половины фильтра и производить в ней замену фильтрующих рукавов и картриджей.
Для обеспечения пожарной безопасности фильтр снабжен стандартными системами:
- заземления фильтра;
- предотвращения пыленакопления в бункерах фильтра;
- обнаружения возгорания пыли в фильтре и пожаротушения;
- огнезадержания при возникновении пожара в фильтре для предотвращения попадания огня в воздухораспределитель, установленный в цехе, и подводящие транспортные трубопроводы.
Названные системы обеспечения пожарной безопасности в фильтре в заявляемом решении не рассматриваются.
Рукавный фильтр может работать в трех режимах:
1. Все секции 16 (фиг.4) фильтрующих рукавов 6 и секции 34 (фиг.5) фильтрующих картриджей 29 находятся в режиме фильтрации.
2. Осуществляется порядная регенерация фильтрующих рукавов 6, в каждой рукавной секции 16 (фиг.3) путем подачи импульса сжатого воздуха от импульсных клапанов 56, встроенных в ресиверы 54 секций 16, фильтрующих рукавов 6 через транзитные 67, гибкие 69, раздаточные 58 и импульсные 60 трубки (фиг.4).
3. Осуществляется порядная регенерация фильтрующих картриджей 29, размещенных в каждой камере дополнительного пылеулавливания 1 (фиг.5) путем подачи импульса сжатого воздуха от импульсных клапанов 57, встроенных в ресиверы 55 секций 34 фильтрующих картриджей 29 через транзитные 68, гибкие 70, горизонтально установленные раздаточные 59 и импульсные 61 трубки.
Режимы 1, 2 и 3 осуществляются при круглосуточной очистке воздуха, т.е. при работающем технологическом оборудовании. После вывода фильтра на равновесно запыленное состояние фильтровальных тканей фильтрующих рукавов 6 и картриджей 29 фильтр включают для непрерывной круглосуточной очистки воздуха.
При этом включаются:
- реле времени (на чертежах не обозначено) на осуществление режима фильтрации воздуха фильтрующими рукавами 6;
- таймер ограничения времени цикла пыленакопления в секциях 34 фильтрующих картриджей 29 (на чертежах не обозначен).
Последовательная порядная регенерация фильтрующих рукавов 6 и картриджей 29 осуществляется управляющим контроллером (на чертежах не обозначен).
Фильтр в режиме фильтрации (фиг.3) работает следующим образом. Загрязненный воздух, содержащий взрывоопасную пыль и подлежащий очистке, из входных патрубков 3 поступает в верхнюю часть входной камеры 2, которая выполняет функцию пылеосадочной камеры. Загрязненный воздух в камере 2 разделяется на 2 потока:
- часть загрязненного воздуха (≈35%) поступает в окно 26 (фиг.4), из которого через жалюзийную решетку 27 направляется в промежуток 17 между секциями 16 фильтрующих рукавов 6 и распределяется по всей их высоте;
- остальная часть загрязненного воздуха (≈65%) опускается вниз и поступает в основной бункер 19 и далее в основную камеру пылеулавливания 4, в которой размещены вертикально установленные каркасные рукава 6 с наружной рабочей поверхностью.
При этом частицы пыли размером более 150 мкм отделяются от воздуха во входной камере 2 и выпадают в основном бункере 19 фильтра. Воздух, запыленный мелкими частицами с размерами менее 150 мкм, поступает в зону фильтрующих рукавов 6. При этом загрязненный воздух проходит через ткань фильтрующих рукавов по всей их высоте, очищается в них и попадает через открытую часть рукавов 6 в камеру очищенного воздуха 10.
Поскольку фильтрующие рукава 6 изготовлены из глазированного полиэстера, который не удерживает на своей рабочей поверхности пылевой слой, то пыль стекает с рабочей поверхности рукавов 6 и осаждается в основном бункере 19, из которого разгрузочным устройством 20 (шнековым конвейером) удаляется через пылевыпускное отверстие 22 и шлюзовой затвор 23 в скребковый цепной конвейер 77 закрытого типа, который перемещает пыль в контейнер-накопитель (на чертежах не обозначен). Незначительная часть пыли остается внутри фильтровальной ткани рукавов 6.
В режиме фильтрации импульсные клапаны 56, встроенные в ресиверы сжатого воздуха 54 секций 16 фильтрующих рукавов 6, закрыты.
Очищенный в секциях 16 фильтрующих рукавов 6 воздух (фиг.4), содержащий частицы размером менее 10 мкм, из камеры 10 поступает во входной участок 38 камеры дополнительного пылеулавливания 13 (фиг.3), в котором за счет наклонно установленной передней стенки 40 разделяется на два потока (верхний и нижний), которые через вертикальное входное окно 81 поступают в камеру дополнительного пылеулавливания 13:
- верхний поток очищенного воздуха (≈50%) поступает в промежуток 35 между секциями 34 фильтрующих картриджей 29, в межкартриджное пространство и далее в фильтрующие картриджи 29;
- второй, нижний поток очищенного воздуха опускается в расширительный участок 80 камеры дополнительного пылеулавливания 13, в котором формируется в восходящий воздушный поток очищенного воздуха, направляемый в режиме всасывания к фильтрующим картриджам 29.
В камере дополнительного пылеулавливания 13 очищенный воздух проходит через секции 34 фильтрующих картриджей 29, в которых дополнительно очищается и выходит в камеру дополнительно очищенного воздуха 14. Из камеры 14 дополнительно очищенный воздух через выпускной патрубок 15 и воздуховод, подсоединенный к всасывающему отверстию центробежного вентилятора, подается вентилятором по рециркуляционному воздуховоду в воздухораспределитель, установленный в цехе (на чертежах не показаны).
н
н
н
3
3
3
Фильтрующие рукава 6 основной камеры пылеулавливания 4 будут находиться в режиме фильтрации расчетное время, контролируемое посредством реле времени, после срабатывания которого начинается режим регенерации рукавов 6. Длительность режима фильтрации, характеризующего длительность перерыва между периодами регенерации, зависит от величины начальной концентрации древесной пыли C, мг/м, в патрубках загрязненного воздуха 3 и устанавливается на реле времени. Для цехов белого шлифования C=3000 мг/м, а для цехов шлифования фанеры C=6950 мг/м.
Второй режим регенерации фильтрующих рукавов (очистки критически запыленной ткани рукавов от пыли до равновесно запыленного состояния) осуществляется методом последовательной продувки рядов фильтрующих рукавов 6 импульсом сжатого воздуха вначале одной секции 16, а затем другой секции 16 фильтрующих рукавов 6 основной камеры пылеулавливания 4. Регенерация фильтрующих рукавов 6 начинается после срабатывания реле времени и осуществляется через контроллер (на чертежах не показан), который управляет последовательностью включения импульсных клапанов 56. Выдуваемая из фильтрующих рукавов 6 пыль ссыпается в основной бункер 19, из которого разгрузочным устройством 20 удаляется через пылевыпускное отверстие 22 и шлюзовой затвор 23 в цепной скребковый конвейер закрытого типа 77. После окончания регенерации обеих секций 16 фильтрующих рукавов 6 управляющий контроллер включает реле времени на режим фильтрации.
ф
Поочередная продувка фильтрующих рукавов 6 вначале одной рукавной секции 16 через импульсные клапаны 56, а затем другой рукавной секции уменьшает воздушную нагрузку на фильтрующие рукава в режиме регенерации, уменьшает энергозатраты на очистку воздуха и увеличивает эффективность очистки Е, %, в рукавах за счет уменьшения скорости фильтрации V, м/с.
Третий режим регенерации секций 34 фильтрующих картриджей 29 импульсом сжатого воздуха можно проиллюстрировать на примере фиг.5. Работа системы регенерации секций фильтрующих картриджей 29 начинается при срабатывании таймера ограничения времени цикла пыленакопления на фильтрующих картриджах 29 и сводится к последовательной регенерации рядов фильтрующих картриджей 29, размещенных в камере дополнительного пылеулавливания 13. Сдуваемая с фильтрующих картриджей 29 импульсами сжатого воздуха пыль оседает в дополнительные бункеры 41 и удаляется из них дополнительными разгрузочными устройствами 42 (шнековыми конвейерами) через выпускные отверстия 44 и шлюзовые затворы 43 в цепной скребковый конвейер закрытого типа 77.
ф
c
3
3
Изображенный на фиг.1-12 фильтр рукавно-картриджный для очистки воздуха от механических примесей имеет производительность L=20000 м/ч и выполнен из сварных секций производительностью L=10000 м/ч.
вн
тк
р
ф
р
р
с
рс
3
В качестве исходных данных для расчета параметров сварных секций указанной производительности приняты: внутренний диаметр фильтрующего рукава d=150 мм, толщина фильтровальной ткани S=2 мм, длина фильтрующего рукава l=2,82 м, скорость фильтрации в рукавах в режиме фильтрации V=2 м/мин. Число рукавов в продуваемом ряду n=10, число рукавов, продуваемых через один ресивер 54 n=5. Число рукавов в одной рукавной секции, перевозимой автотранспортом производительностью L=10000 м/ч n=60 рукавов.
кн
к
г
г
к
ф
к
квр
пр
квр
к
2
3
3
3
В модуле дополнительной очистки воздуха применяются фильтрующие картриджи с наружным диаметром d=0,325 м, длиной l=1,5 м, шагом гофр t=11 мм, высотой гофр h=50 мм, площадью фильтрующей поверхности F=13,8 м, имеющие при скорости фильтрации V=1 м/мин производительность L=832,8 м/ч = 13,88 м/мин. Число фильтрующих картриджей в горизонтальном ряду секции картриджей n=3. Производительность продуваемого горизонтального ряда фильтрующих картриджей L=n·L=3·832,8=2498,4 м/ч.
c
кс
3
Число картриджей в одной сварной секции модуля дополнительной очистки воздуха производительностью L=10000 м/ч, n=10000/833=12 картриджей.
На основании приведенных исходных данных получены следующие параметры.
1. Фильтровальная площадь одного фильтрующего рукава с дном
<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>p</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>π</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>d</mi><mi>н</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>l</mi><mi>р</mi></msub><mo>+</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>785</mn><msubsup><mi>d</mi><mrow><mi>д</mi><mi>н</mi><mi>о</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mn>3</mn><mo>,</mo><mn>14</mn><mo>⋅</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>154</mn><mo>⋅</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mn>82</mn><mo>+</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>785</mn><mo>⋅</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><msup><mrow><mn>146</mn></mrow><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>3804</mn><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
.
с
3
2. Фильтровальная площадь одной секции рукавов производительностью L=10000 м/ч
cp
ср
pi
2
F=n·F=60·1,3804=82,82 м.
3. Фильтровальная площадь одного ряда рукавов
рряд
pi
2
F=10F=10·1,3804=13,804 м.
ф
4. Фактический расход воздуха при L=2 м/мин:
- одним рядом фильтрующих рукавов
ряд
ряд
ф
3
3
L=F·V=13,804·2,0=27,608 м/мин = 1656,48 м/ч;
с
3
- одной секцией производительностью L=10000 м/ч
с
cp
ф
3
3
L=F·V=82,82·2,0=165,64 м/мин = 9938 м/ч.
ф
3
5. Число рядов фильтрующих рукавов в фильтре производительностью L= 20000 м/ч
рядр
ф
ряд
n=L/L=20000/1656,48=12,07 ряда.
рядр
Принимается n=12.
6. Число рукавов в фильтре
р
p.ряд
ряд
n=n·n=10·12=120 рукавов.
ф
3
7. Длина основной камеры пылеулавливания производительностью L=20000 м/ч
окп
с6
l=2l=2·1350=2700 мм,
с6
где l - длина секции с шестью рядами фильтрующих рукавов, мм.
8. Ширина фильтра и модуля дополнительной очистки воздуха
ф
B=5·575=2875 мм.
9. Ширина камеры дополнительного пылеулавливания
кдп
B=5·575=2875 мм.
10. Ширина камеры дополнительно очищенного воздуха
кдов
кдп
B=B=2875 мм.
мод
3
11. Длина модуля дополнительной очистки воздуха производительностью L=20000 м/ч:
мод
с(10000)
с(10000)
с
3
l=2l+500=2·1000+500=2500 мм, где l - длина секции модуля дополнительной очистки воздуха производительностью L=10000 м/ч, мм.
12. Длина входной пылеосадочной камеры
пк
l=2·575=1150 мм.
ф
3
13. Суммарная длина фильтра производительностью L=20000 м/ч
фΣ
пк
опк
мод
l=l+l+l=1150+2700+2500=6350 мм.
В фильтре имеются электроблокировки, согласно которым:
- при регенерации фильтрующих рукавов 6 не может быть начата регенерация фильтрующих картриджей 29;
- после регенерации очередного ряда вертикально установленных фильтрующих картриджей регенерация следующего ряда картриджей может начинаться только после осаждения пыли в бункер с предыдущего ряда фильтрующих картриджей, время которого контролируется реле времени.
пнк
р
Время ограничения цикла пыленакопления T, ч, в секциях фильтрующих картриджей, устанавливаемое на таймере, зависит от величины пыленакопления M, кг, в рядах вертикально установленных фильтрующих картриджей и определяется из условия взрывобезопасности порядной продувки картриджей
п
р
к
з
з
3
3
3
где [C] - допускаемая концентрация пыли в загрязненном воздухе, получаемая после импульсной продувки, мг/м; [M] - допускаемая по НКПВ масса накопления пыли в ряду вертикально установленных фильтрующих картриджей, кг. Ряд состоит из 3-х картриджей; V - критический объем воздуха, в котором после импульсной продувки ряда фильтрующих картриджей имеет место наибольшая концентрация пыли, м, определяется из выражения (3); НКПВ - нижний концентрационный предел взрываемости для древесной пыли, г/м, НКПВ=12,6 - для древесной муки; K - коэффициент запаса по предотвращению взрыва пылевоздушной смеси во время регенерации вертикального ряда картриджей при вероятностном проскоке искры, K=1,2÷1,5.
Из (1)
p
3
где L - расход воздуха одним рядом вертикально установленных фильтрующих картриджей, м/ч
c
р
к
3
где L=10000 - производительность секции фильтра, м/ч; n - число рядов вертикально установленных фильтрующих картриджей в секции модуля дополнительной очистки; T - критическое время оседания пыли, сброшенной при регенерации ряда вертикально установленных картриджей во встречном вертикальном воздушном потоке, с.
После подстановки (3) в (2) получим
пнк
Время пыленакопления в ряду вертикально установленных картриджей T, с, определяется из выражения
р
где M - масса пыли, откладывающейся в ряду вертикально установленных картриджей в результате фильтрации потока очищенного воздуха, кг/ч
нк
нк
кк
кк
3
3
где C - начальная концентрация пыли на входе в ряд вертикально установленных фильтрующих картриджей, мг/м, C=3; C - конечная концентрация пыли на выходе из модуля дополнительной очистки воздуха, мг/м, C=0,05.
После подстановки (5) и (7) в (6) окончательно получим формулу для определения времени пыленакопления в ряду вертикально установленных картриджей
к
к
Учитывая, что пыль, оседающая на фильтрующих картриджах в результате фильтрации потока очищенного воздуха, является мелкодисперсной, образуемой в результате ее проскока через фильтрующие рукава, то определить время оседания пыли T, сброшенной при регенерации ряда фильтрующих картриджей, в восходящем потоке очищенного воздуха расчетным путем не представляется возможным. Время T зависит от величины воздушных промежутков между фильтрующими картриджами и скорости восходящего воздушного потока в межкартриджном пространстве и определяется экспериментальным путем.
к
пнк
з
нк
кк
3
3
Если принять время оседания пыли в дополнительный бункер T=4 с, то ориентировочное время пыленакопления T, ч, на фильтрующих картриджах при K=1,3; C=3 мг/м; C=0,001 мг/м составит
ф
ф
ф
В табл. 1 приведены параметры линейки рукавно-картриджных фильтров различной производительности, а в табл. 2 параметры L, F, V в режимах фильтрации рукавов и картриджей.
Таблица 1
Модификация
L<sub>ф</sub>, м<sup>3</sup>/ч (м<sup>3</sup>/мин)
Фильтрующие рукаваn<sub>рсв</sub>=60
Фильтрующие картриджиn<sub>ксв</sub>=12
Входная к. камера
Камера осн. пылеулавливания
Модуль доп. очистки
Длина, мм
n<sub>св</sub>
n<sub>рΣ</sub>
n<sub>св</sub>
n<sub>кΣ</sub>
n<sub>вх</sub>
n<sub>п</sub>
n<sub>мод</sub>
Основных камер пылеулавливания
Модулей дополнительной очистки
Входных камер
Фильтра
1
20000
2
120
2
24
1
1
1
2700
2500
1150
6350
30000
3
180
3
36
1
1
1
4050
3500
1150
8700
40000
4
240
4
48
2
2
1
5400
4500
2300
12200
50000
5
300
5
60
2
2
1
6750
5500
2300
14550
2
40000
4
240
4
48
2
2
2
5400
5000
2300
12700
50000
5
300
5
60
2
2
2
6750
6000
2300
15050
60000
6
360
6
72
2
2
2
8100
7000
2300
17400
70000
7
420
7
84
4
4
2
9450
8000
4600
22050
80000
8
480
8
96
4
4
2
10800
9000
4600
24400
90000
9
540
9
108
4
4
2
12150
10000
4600
26750
100000
10
600
10
120
4
4
2
13500
11000
4600
29100
Таблица 2
Параметры фильтра L<sub>ф</sub>, F<sub>ф</sub>, V<sub>ф</sub> в режимах фильтрации рукавов и картриджей
Индекс фильтра
Режимы фильтрации
Рукавов
Картриджей
L<sub>ф</sub> , м<sup>3</sup>/ч (м<sup>3</sup>/мин)
F<sub>фΣ</sub>, м<sup>2</sup>
V<sub>ф </sub>(м/мин)
L<sub>ф</sub>, м<sup>3</sup>/ч (м<sup>3</sup>/мин)
F<sub>фΣ</sub>, м<sup>2</sup>
V<sub>ф </sub>(м/мин)
СРФ-1-20000-120-24-И-А-ВЗ-Н
20000 (333,3)
165,6
2,0
20000 (333,3)
331,2
1,0
СРФ-1-30000-180-36-И-А-ВЗ-Н
30000 (500)
248,5
2,0
30000 (500)
496,8
1,0
СРФ-1-40000-240-48-И-А-ВЗ-Н
40000 (666,6)
331,3
2,0
40000 (666,6)
662,4
1,0
СРФ-1-50000-300-60-И-А-ВЗ-Н
50000 (833,3)
414,1
2,0
50000 (833,3)
828
1,0
СРФ-2-40000-240-48-И-А-ВЗ-Н
40000 (666,6)
331,3
2,0
40000 (666,6)
662,4
1,0
СРФ-2-50000-300-60-И-А-ВЗ-Н
50000 (833,3)
414,1
2,0
50000 (833,3)
828
1,0
СРФ-2-60000-360-72-И-А-ВЗ-Н
60000 (1000)
469,9
2,0
60000 (1000)
993,6
1,0
СРФ-2-70000-420-84-И-А-ВЗ-Н
70000 (1166,6)
579,8
2,0
70000 (1166,6)
1159,2
1,0
СРФ-2-80000-480-96-И-А-ВЗ-Н
80000 (1333,3)
662,6
2,0
80000 (1333,3)
1324,8
1,0
СРФ-2-90000-540-108-И-А-ВЗ-Н
90000 (1500)
745,4
2,0
90000 (1500)
1490,4
1,0
СРФ-2-100000-600-120-И-А-ВЗ-Н
100000 (1666,6)
828,2
2,0
100000 (1666,6)
1656
1,0
ф
3
Пример обозначения фильтра модификации 1 производительностью L=50000 м/ч СРФ-1-50000-300-60-И-А-ВЗ-Н.
Все изложенное, включая описание работы фильтра, подтверждает возможность использования его в промышленности с получением высоких технических показателей по сравнению с известными конструкциями фильтров. Кроме того, как в источниках патентной и научно-технической информации, так и в промышленности такая конструкция не встречалась, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критериям изобретения.
Перечень последовательностей
1. Модуль двухступенчатой очистки воздуха (фиг.3, 14, 16)
2. Входная пылеосадочная камера для ввода загрязненного воздуха (фиг.1, 3, 14, 16)
3. Входной патрубок (фиг.1-7, 13, 14, 15, 16)
4. Основная камера пылеулавливания (фиг.1, 3, 4, 16)
5. Перфорированные панели для крепления фильтрующих рукавов (фиг.3, 4, 14, 16)
6. Фильтрующие рукава (фиг.4, 8)
7. Двойные пружинные кольца (фиг.8)
8. Составные стальные проволочные каркасы (фиг.8)
9. Трубки Вентури в проволочных каркасах фильтрующих рукавов (фиг.8)
10. Камера очищенного воздуха (фиг.1, 3, 4, 14, 16)
11. Сервисная дверь камеры очищенного воздуха (фиг.1, 2, 3, 4, 6, 7, 13, 14, 15, 16)
12. Модуль дополнительной очистки воздуха (фиг.1, 3, 14, 16)
13. Камера дополнительного пылеулавливания (фиг.1, 3, 5, 14, 16)
14. Камера дополнительно очищенного воздуха (фиг.1, 3, 5, 14, 16)
15. Выпускной патрубок для дополнительно очищенного воздуха (фиг.1, 2, 3, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16)
16. Секции фильтрующих рукавов (фиг.2, 3, 4, 13, 14, 16)
17. Промежуток между секциями фильтрующих рукавов (фиг.4)
18. Сервисный проход в камере очищенного воздуха на перфорированных панелях (фиг.2, 13, 15)
19. Основной бункер (фиг.1, 3, 4, 6, 14, 16)
20. Разгрузочное устройство (фиг.1, 3, 4, 6, 14, 16)
21. Шибер (фиг.1, 3, 14)
22. Пылевыпускные отверстия (фиг.3)
23. Автоматический (шлюзовый) затвор (фиг.1, 4, 10, 14, 16)
24. Передняя торцовая стенка основной камеры пылеулавливания (фиг.3, 16)
25. Задняя торцовая стенка основной камеры пылеулавливания (фиг.1, 3)
26. Окно в передней торцовой стенке основной камеры пылеулавливания (фиг.4)
27. Жалюзийная решетка (фиг.3, 14, 16)
28. Горизонтальные пластины жалюзийной решетки (фиг.4)
29. Фильтрующие картриджи (фиг.3, 5, 10, 16)
30. Трубки Вентури, установленные в фильтрующих картриджах (фиг.10)
31. Дополнительные перфорированные панели (фиг.3, 5)
32. Передняя торцовая стенка камеры дополнительно очищенного воздуха (фиг.3, 16)
33. Сервисная дверь в передней торцовой стенке камеры дополнительно очищенного воздуха (фиг.2, 3, 5, 13, 16)
34. Секции фильтрующих картриджей (фиг.2, 5, 13, 14)
35. Промежуток между секциями фильтрующих картриджей (фиг.5)
36. Сервисный проход в камере дополнительно очищенного воздуха (фиг.2, 5, 13, 16)
37. Фланцы фильтрующих картриджей (фиг.5)
38. Входной участок камеры дополнительного пылеулавливания, выступающий за пределы передней торцовой стенки камеры дополнительно очищенного воздуха (фиг.1, 16)
39. Верхнее входное окно для приема очищенного воздуха (фиг.2, 13, 15)
40. Наклонно установленная передняя торцовая стенка выступающего участка камеры дополнительного пылеулавливания (фиг.3)
41. Дополнительный бункер (фиг.1, 3, 5, 14, 16)
42. Разгрузочное устройство (фиг.1, 3, 5, 14, 16)
43. Шибер в пылевыпускном отверстии (фиг.1, 3, 14)
44. Пылевыпускное отверстие (фиг.3)
45. Шлюзовой затвор камеры дополнительного пылеулавливания (фиг.1, 3, 5, 14, 16)
46. Выходной участок камеры очищенного воздуха (фиг.1, 3, 16)
47. Задняя торцовая стенка дополнительной камеры пылеулавливания (фиг.3)
48. Сервисный решетчатый трап (фиг.2, 13, 15)
49. Вертикальная перегородка, разделяющая камеры дополнительного пылеулавливания (фиг.16)
50. Вертикальная разделительная перегородка между камерами дополнительно очищенного воздуха (фиг.16)
51. Центральная сервисная дверь в разделительной перегородке между камерами дополнительно очищенного воздуха (фиг.15, 16)
52. Индивидуальные системы регенерации импульсом сжатого воздуха секций фильтрующих рукавов (фиг.4)
53. Индивидуальные системы регенерации импульсом сжатого воздуха секций фильтрующих картриджей (фиг.5)
54. Ресиверы сжатого воздуха индивидуальных систем регенерации фильтрующих рукавов (фиг.4, 9)
55. Ресиверы сжатого воздуха индивидуальных систем регенерации фильтрующих картриджей (фиг.5, 12)
56. Импульсные клапаны ресиверов фильтрующих рукавов (фиг.4, 9, 14)
57. Импульсные клапаны ресиверов фильтрующих картриджей (фиг.5, 12, 14)
58. Раздаточные трубки сжатого воздуха по фильтрующим рукавам (фиг.4)
59. Раздаточные трубки сжатого воздуха по фильтрующим картриджам (фиг.5)
60. Импульсные трубки для раздачи сжатого воздуха по фильтрующим рукавам (фиг.4)
61. Импульсные трубки для раздачи сжатого воздуха по фильтрующим картриджам (фиг.5)
62. Коробки для ресиверов фильтрующих рукавов (фиг.1, 4)
63. Коробки для ресиверов фильтрующих картриджей (фиг.1, 5)
64. Крышные перекрытия камеры очищенного воздуха (фиг.4)
65. Штуцера ресиверов сжатого воздуха фильтрующих рукавов (фиг.4, 9)
66. Штуцера ресиверов сжатого воздуха фильтрующих картриджей (фиг.5. 12)
67. Транзитные трубки для сжатого воздуха системы регенерации фильтрующих рукавов (фиг.2, 3, 4, 14, 16)
68. Транзитные трубки для сжатого воздуха системы регенерации фильтрующих картриджей (фиг.2, 3, 5, 14, 16)
69. Гибкие трубки системы регенерации фильтрующих рукавов (фиг.4)
70. Гибкие трубки системы регенерации фильтрующих картриджей (фиг.5)
71. Предохранительные двери основной камеры пылеулавливания (фиг.1)
72. Предохранительные двери камеры дополнительного пылеулавливания (фиг.1)
73. Ограждения внутри камеры очищенного воздуха (фиг.2)
74. Ограждения наружные на крышном перекрытии камер очищенного и дополнительно очищенного воздуха (фиг.1)
75. Линия подвода сжатого воздуха (фиг.1-14)
76. Наружная площадка для входа в камеру очищенного воздуха (фиг.1, 2, 3, 13, 16)
77. Скребковый цепной конвейер закрытого типа производства ГрейнВуд (фиг.1, 3, 16)
78. Электрошкаф (фиг.2, 3, 4, 13, 14, 15, 16)
79. Сервисный люк основного бункера (фиг.1, 3, 14, 16)
80. Расширительный участок камеры дополнительного пылеулавливания (фиг.3)
81. Входное окно в камеру дополнительного пылеулавливания
82. Откидная крышка корпуса ресивера для регенерации фильтрующих рукавов (фиг.4, 9)
83. Откидная крышка корпуса ресивера для регенерации фильтрующих картриджей (фиг.5, 12, 14)
84. Крепежные зажимы раздаточных трубок сжатого воздуха по фильтрующим рукавам (фиг.4)
85. Крепежные зажимы раздаточных трубок сжатого воздуха по фильтрующим картриджам (фиг.5)
86. Сервисная площадка (фиг.2, 13, 15)
87. Сервисная площадка в камере очищенного воздуха между основными камерами пылеулавливания (фиг.13, 15)
88. Сервисный люк дополнительного бункера (фиг.3, 14, 16)
89. Передняя торцовая стенка камеры дополнительного пылеулавливания (фиг.3)
90. Крышное перекрытие камеры дополнительно очищенного воздуха (фиг.5)