ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ

Полезная модель относится к области очистки газовоздушных потоков от твердых примесей, а именно, для очистки газов от летучих тяжелых и легких фракций твердых примесей, и может быть примененная в машиностроении, строительстве, сельском хозяйстве, горной, химической и других областях промышленности, в частности, для улавливания из потока горячего воздуха мелкой фракции золы уноса ТЭС.
Как известно, наиболее простым и распространенным способом улавливания пыли из газовоздушного потока является применение циклонов, однако последние обеспечивают удаление из потока лишь тяжелых фракций твердых примесей и не позволяют осуществить качественную очистку. Поэтому для обеспечения более качественной очистки газовоздушных потоков, чаще всего применяют устройства с фильтровальными элементами рукавного или мешочного типа с подачей потока на их внешнюю или внутреннюю поверхность. При этом, с учетом быстрого забивания пористой поверхности фильтровальных элементов уловленными частицами твердых примесей, возникает проблема периодической регенерации (очищения) фильтровальных элементов, которая решается путем механического встряхивания, вибрации или импульсной продувки фильтрующих элементов сжатым воздухом.
Известно устройство для очистки газовоздушных потоков от пыли, приведенное в описании устройства для очистки фильтрующей поверхности мешочных фильтров по авторскому свидетельству СССР №23368 (МПК В 01 D 35/16, опубл. 31.10.1931).
Согласно описанию к данному авторскому свидетельству, указанное устройство состоит из камеры и соединенного с ее нижней частью
накопительного бункера. Верхняя часть камеры устройства имеет два отверстия, одно из которых соединяет ее с окружающей средой, а второе - с трубой канала принудительного отбора воздуха. Внутри камеры, в ее верхней части, установлена крестовина с возможностью ограниченного вертикального перемещения. К этой крестовине прикреплены верхние части вертикальных фильтрующих элементов рукавного типа. При этом, верхние части фильтрующих элементов имеют заглушки, а нижние прикреплены к днищу камеры таким образом, что, с помощью сквозных отверстий в днище камеры, внутренние полости фильтрующих элементов контактируют с полостью разгрузочного бункера. Устройство также имеет входное отверстие для подачи загрязненного воздуха, расположенное на поверхности разгрузочного бункера. Механизм регенерации фильтрующих элементов устройства выполнен в виде секторной заслонки, соединенной с системой рычагов, и приводится в действие при помощи постоянного вращения кулачка. При вращении кулачка заслонка осуществляет возвратно-вращательное движение и попеременно закрывает то отверстие канала принудительного отбора воздуха, то отверстие, объединяющее камеру устройства с окружающей средой. При этом, в момент, когда заслонка полностью перекрывает отверстие канала принудительного отбора воздуха, один из рычагов, который жестко соединен с заслонкой, поднимает крестовину, в результате чего возникает натяжение и встряхивание фильтрующих элементов.
В процессе работы описанного устройства, загрязненный воздух через входное отверстие и отверстия в днище камеры попадает в полости фильтрующих элементов, с очищением проходит сквозь пористую поверхность фильтрующих элементов в полость камеры, где поддерживается разрежение, и попадает в трубу канала принудительного отбора воздуха. Когда приводится в действие механизм регенерации фильтрующих элементов, заслонка закрывает отверстие канала принудительного отбора воздуха, открывая при этом отверстие, соединяющее камеру устройства с
окружающей средой, и осуществляя механическое встряхивание фильтрующих элементов. Одновременно, с учетом разреженности воздуха, образованной каналом принудительного отбора воздуха, воздух окружающей среды направляется в камеру устройства и внутренние полости фильтрующих элементов, в результате чего осуществляется продувка пористой поверхности фильтрующих элементов в обратном направлении и, соответственно, опадание пыли в накопительный бункер. После этого заслонка перемещается в обратном направлении в начальное положение и процесс фильтрации продолжается далее.
Как можно увидеть, важным недостатком вышеописанного устройства для очистки газовоздушнх потоков от пыли является необходимость применения очень мощного устройства отсасывания воздуха, однако при этом, способность регенерации фильтрующих элементов остается низкой.
Кроме того, указанное устройство обязательно нуждается в применении дополнительного устройства для обеспечения компенсации давления, возникающего в полости канала отбора воздуха между закрытой заслонкой и устройством вытягивания воздуха, или в установке устройства для синхронизации процессов перекрывания отверстия канала отбора воздуха и отключения устройства вытягивания воздуха.
К тому же, выполнение описанного устройства очистки газовоздушных потоков, с учетом расположения входного отверстия для загрязненного воздуха и низкой способности разового процесса регенерации фильтрующих элементов, обуславливает низкую производительность изделия.
Также известен аппарат для очистки газов от пыли (авторское свидетельство СССР №132946; МПК В 01 D 29/26, 29/36; опубл. в 1960 г. в бюл. №20). Указанный аппарат содержит последовательно соединенные между собой по кольцу, циклически работающие фильтрующие элементы рукавного типа с кольцевыми коллекторами для подачи запыленного и отвода очищенного газа. При этом, аппарат выполнен с расположением
дроссельных заслонок на кольцевом коллекторе подаваемого газа, на соединяющем трубопроводе и на кольцевом коллекторе для отвода очищенного газа, которые позволяют перемещать последовательно по кольцу место ввода запыленного газа и соответственно место отвода очищенного газа из аппарата для того, чтобы "хвостовым" фильтрующим элементом в кольце всегда оказывался наиболее загрязненный из них.
С целью обеспечения возможности очистки от пыли газов, нагретых до температуры 700°, фильтрующие элементы аппарата выполнены в виде вертикального цилиндрического кожуха и концентрично размещенной в нем цилиндрической проволочной сетки с открытым нижним торцом, который присоединен к пылеприемному бункеру.
При этом, каждый фильтрующий элемент оснащен устройством для встряхивания пыли, накапливающейся на сетке, для ввода в действие только "хвостового" элемента, когда сопротивление газа достигает установленной величины.
Согласно описанию к указанному авторскому свидетельству, данный аппарат оснащен устройством для встряхивания пыли с фильтрующих элементов (устройством регенерации), которое представляет собой вибрационное устройство.
Главным недостатком описанного аппарата для очистки газов от пыли является чрезвычайная сложность конструкции и большое число дроссельных заслонок, от синхронности работы которых зависит работоспособность аппарата, что отрицательно влияет на надежность работы изделия.
Кроме того, применение вибрационного устройства регенерации фильтрующих элементов не обеспечивает качественной очистки фильтрующей поверхности.
К тому же, работа данного аппарата предусматривает процесс подготовки к началу очистки с образованием фильтрующего слоя пыли на
сетке фильтрующих элементов, для чего используется дополнительный рукавный фильтр, что усложняет рабочий процесс и в целом снижает производительность аппарата.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому фильтру для очистки газов от пыли и избранным в качестве наиболее близкого аналога является фильтр для очистки газов с автоматической пульсирующей продувкой (авторское свидетельство СССР №125118; МПК В 01 D 29/36; опубл. в бюллетене №24 1950 г.).
Указанный фильтр для очистки газов состоит из корпуса, разделенного перегородкой на зоны запыленного и очищенного газа, размещенных внутри корпуса фильтровальных камер, выполненных из твердого или мягкого фильтрующего материала, и баллона со сжатым воздухом. При этом, с целью использования очищенного воздуха для регенерации (продувки) фильтрующего элемента и увеличения производительности фильтра, дно фильтровальной камеры выполнено из газонепроницаемого материала, а верхняя часть фильтровальной камеры содержит сопло с диффузором, над которым с регулируемым зазором установлено соосно сопло-насадка для периодического впрыскивания со сверхзвуковой скоростью сжатого газа.
Кроме того, с целью осуществления автоматической импульсной продувки фильтровальной камеры, в фильтре установлен электромагнитный клапан, сблокированный с датчиком перепада давления.
Согласно описанию к авторскому свидетельству, фильтр для очистки газов с автоматической пульсирующей продувкой имеет корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на камеру очищенного газа, которая содержит отверстие с выходным патрубком, и расположенную под ней камеру запыленного газа, которая содержит отверстие с входным патрубком и нижняя часть которой объединена с приемным бункером, стенки которого сужаются книзу, имеет установленные внутри корпуса пустотелые фильтровальные элементы, каждый из которых содержит объемный каркас,
обтянутый пористым материалом, а верхняя часть фильтровального элемента содержит объединенное с его полостью сопло с диффузором, при этом, каждый фильтровальный элемент установлен таким образом, что его часть с пористым материалом расположена в камере запыленного газа, а сопло с диффузором находится в камере очищенного газа, кроме того, верхняя часть камеры очищенного газа содержит сопла импульсной подачи сжатого газа, которые расположены соосно соплам фильтровальных элементов и через электромагнитные клапаны объединены с камерой сжатого газа, которая установлена в верхней части корпуса.
При этом следует отметить, что, согласно описанию к указанному авторскому свидетельству, отверстие с входным патрубком расположено в центральной части камеры загрязненного газа. К тому же, процесс регенерации всех фильтровальных элементов происходит одновременно.
Главным недостатком описанного фильтра для очистки газов с автоматической пульсирующей продувкой является недостаточная производительность его работы, то есть недостаточный объем очистки газа в единицу времени, что обусловлено следующим:
- при увеличении размера и, соответственно, веса летучих частиц пыли в газе, подаваемом на очистку, возникает необходимость увеличения количества импульсных продувок (регенерации) фильтровальных элементов, что, соответственно, замедляет процесс очистки газа;
- одновременная регенерация всех фильтровальных элементов приводит к временным прекращениям процесса очистки газа;
- особенности выполнения приемного бункера, предусматривают остановку процесса очистки для его разгрузки.
Задачей полезной модели является разработка фильтра для очистки газов от пыли с большей производительностью путем нового выполнения элементов устройства и их связей.
Поставленная задача решается за счет того, что в фильтре для очистки газов от пыли, который имеет корпус, разделенный горизонтальной перегородкой на камеру очищенного газа, содержащую отверстие с выходным патрубком, и расположенную под ней камеру запыленного газа, которая содержит отверстие с входным патрубком и нижняя часть которой соединена с приемным бункером, стенки которого сужаются книзу, имеет установленные внутри корпуса пустотелые фильтровальные элементы, каждый из которых содержит объемный каркас, обтянутый пористым материалом, а верхняя часть фильтровального элемента содержит объединенное с его полостью сопло с диффузором, при этом, каждый фильтровальный элемент установлен таким образом, что его часть с пористым материалом расположена в камере запыленного газа, а сопло с диффузором находится в камере очищенного газа, кроме того, верхняя часть камеры очищенного газа содержит сопла импульсной подачи сжатого газа, которые расположены соосно соплам фильтровальных элементов и через электромагнитные клапаны объединены с камерой сжатого газа, установленной в верхней части корпуса, согласно полезной модели, камера запыленного газа выполнена в виде цилиндрической камеры циклона с тангенциально расположенным к ее поверхности входным патрубком, а нижняя часть приемного бункера выполнена со шлюзовым затвором в виде камеры с крыльчаткой, установленной с возможностью вращения и соединенной с приводом, кроме того, электромагнитные клапаны выполнены с возможностью поочередной импульсной циклической подачи сжатого газа.
Именно эти признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи.
При этом, отверстие с входным патрубком камеры запыленного газа расположено в ее верхней части.
Выполнение камеры запыленного газа в виде цилиндрической камеры циклона с тангенциально расположенным к ее поверхности входным
патрубком, а также расположение входного патрубка камеры загрязненного газа в ее верхней части, позволяет ввести в общий процесс очистки газа дополнительный процесс очистки от наиболее крупных и тяжелых летучих частиц пыли путем их выделения из общего газового потока за счет инерционных и гравитационных сил, вынуждающих перемещаться эти частицы вдоль цилиндрической поверхности камеры по спирали вниз в приемный бункер.
При этом, расположение входного патрубка камеры загрязненного газа в ее верхней части, с учетом инерционных и гравитационных сил, действующих на частицы пыли, обеспечивает максимальный охват и контакт вихревого потока запыленного газа с фильтровальными элементами и предоставляет возможность оптимального объединения процессов выделения наибольших и тяжелейших частиц пыли и непосредственной фильтрации загрязненного газа.
С учетом одновременности указанного процесса выделения наибольших и тяжелейших частиц пыли и непосредственной фильтрации загрязненного газа, удается значительно снизить нагрузку на фильтровальные элементы и, соответственно, уменьшить количество процессов регенерации в единицу времени и, таким образом, увеличить производительность изделия.
Выполнение нижней части приемного бункера со шлюзовым затвором в виде камеры с крыльчаткой, установленной с возможностью вращения и соединенной с приводом, исключает возможность выхода газа, находящегося в камере запыленного газа, во время разгрузки приемного бункера и, таким образом, позволяет обеспечить возможность разгрузки выделенной пыли в любое время или беспрерывно без прекращения или замедления общего процесса очистки и, соответственно, увеличить производительность изделия.
Благодаря выполнению электромагнитных клапанов с возможностью поочередной импульсной циклической подачи сжатого газа достигается
возможность осуществления процесса регенерации лишь части фильтровальных элементов во время продолжения фильтрации другими фильтровальными элементами. Таким образом, процесс очистки потока запыленного газа происходит беспрерывно, соответственно, производительность изделия увеличивается.
Суть полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен вид фильтра для очистки газов от пыли спереди;
на фиг.2 изображен вид фильтра для очистки газов от пыли сбоку;
на фиг.3 изображен вид фильтра для очистки газов от пыли сверху.
Один из возможных вариантов выполнения фильтра для очистки газов от пыли имеет цилиндрический корпус, который перегородкой 1 разделен на камеру 2 очищенного газа и камеру 3 запыленного газа. Нижняя часть корпуса фильтра объединена с приемным бункером 4, выполненным в виде направленного вершиной вниз усеченного конуса. При этом, нижняя кромка бункера 4 соединена с камерой 5 шлюзового затвора, внутри которой с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси установлена крыльчатка 6, выполненная в виде лопастного колеса, кромки лопастей которого плотно прилегают к внутренним стенкам камеры 5. Ось крыльчатки 6 соединена с мотор-редуктором 7.
Камера 2 очищенного газа содержит отверстие с цилиндрическим выходным патрубком 8, а камера 3 запыленного газа содержит отверстие с входным патрубком 9. При этом, входной патрубок 9 расположен тангенциально к поверхности корпуса фильтра и выполнен таким образом, что его поверхность имеет плавный переход от круглого сечения возле внешнего отверстия к прямоугольному сечению в месте соединения с корпусом.
Внутри корпуса установлены концентрично расположенные фильтровальные элементы 10, каждый из которых состоит из каркаса 11, на который одет тканевый мешок 12. Верхняя часть каждого фильтровального
элемента содержит сопло 13 с диффузором, полость которого сообщается с полостью, образованной тканевым мешком 12. Фильтровальные элементы 10 установлены таким образом, что их части с тканевыми мешками 12 находятся в камере 3 запыленного газа, а сопла 13 - в камере 2 очищенного газа.
Верхняя часть камеры 2 очищенного газа содержит сопла 14 импульсной подачи сжатого газа, которые, через электромагнитные клапаны 15 объединенные с камерой сжатого воздуха 16. При этом, сопла 14 размещены соосно соплам 13 с диффузором.
Работа фильтра для очистки газов от пыли осуществляется следующим чином.
Включается устройство принудительного отбора газа (на чертежах не показано), которое объединено с выходным патрубком 8. Запыленный газ (воздух) подается в корпус фильтра через входной патрубок 9. С учетом разрежения, которое, благодаря устройству принудительного отбора газа, возникает в камере 2 очищенного газа, запыленный газ (воздух) со скоростью направляется в камеру 3 запыленного газа. Поток запыленного газа, с учетом тангенциального размещения входного патрубка 9 и цилиндрической формы корпуса фильтра, закручивается и перемещается по спирали вниз вдоль внутренней поверхности камеры 3 запыленного газа. При этом, благодаря инерционным и гравитационным силам, наиболее крупные и тяжелые летучие частицы пыли выделяются из потока газа (воздуха) и вдоль стенок корпуса фильтра перемещаются в приемный бункер 4. Таким образом осуществляется предварительный процесс очистки газа (воздуха) от наиболее крупных и тяжелых частиц пыли.
Далее, взвихренный поток газа (воздуха), находясь в зоне расположения фильтровальных элементов 10, с учетом разрежения в камере 2, сквозь поры тканевых мешков 12 направляется в полости фильтровальных элементов 10. При прохождении запыленного газа (воздуха) через полости фильтровальных элементов 10, мелкие летучие частицы пыли осаждаются на
поверхности мешков 12, а очищенный газ (воздух) через сопла 13 с диффузором попадает в камеру 2 очищенного газа и в выходной патрубок 8. Таким образом осуществляется окончательный процесс очищения газа (воздуха) от мелких частиц пыли.
По мере накопления мелких частиц пыли на поверхности фильтровальных элементов, поры тканевых мешков 12 забиваются и возникает необходимость очищения (регенерации) фильтровальных элементов.
Процесс регенерации фильтровальных элементов осуществляется путем импульсной подачи сжатого газа в их полости. С помощью периодического кратковременного открывания электромагнитных клапанов 15, порции сжатого газа (воздуха), находящегося в камере 16, через сопла 14 впрыскиваются в сопла 13 с диффузором. В результате волна сжатого газа (воздуха) проходит по всей длине мешков 12 и выходит сквозь их поры, выдувая таким образом мелкие частицы пыли, которые опадают в приемный бункер 4. При этом кратковременный поток сжатого газа останавливает встречный поток очищенного газа (воздуха), выходящего из сопел 13 с диффузором.
Фильтр работает таким образом, что одновременно происходит открывание лишь части электромагнитных клапанов 15, а открывания других происходит когда первая часть клапанов закрыта. То есть, осуществляется поочередная циклическая регенерация то одной, то другой части фильтровальных элементов, что обеспечивает непрерывность процесса очистки.
Применение описанного предварительного процесса очистки газа (воздуха) от наиболее крупных и тяжелых частиц пыли значительно снижает нагрузку на фильтровальные элементы 10 и позволяет увеличить промежуток времени между ближайшими процессами регенерации, благодаря чему
увеличивается объем полученного очищенного газа (воздуха) в единицу времени.
Разгрузку пыли, которая попадает в приемный бункер 4, происходит непосредственно в процессе очистки газа с помощью шлюзового затвора, крыльчатка 6 которого приводится во вращение мотор-редуктором 7. При этом пыль осыпается в камеру 5 и попадает на лопасти крыльчатки 6, которая вращаясь перемещает и выводит пыль из камеры 5. За счет плотного прилегания кромок лопастей крыльчатки 6 к внутренним стенкам камеры 5, устраняется возможность подсасывания воздуха из окружающей среды через отверстие накопительного бункера 4 в процессе его разгрузки. Указанное подсасывание может привести к уменьшению разреженности в корпусе фильтра и, соответственно, остановки процесса фильтрации. Таким образом, устраняется необходимость остановки процесса очистки при разгрузке.
Фильтр для очистки газов от пыли, как он описан выше, позволяет существенно повысить производительность процесса очистки запыленного газа.