Фильтр для очистки газа с импульсной регенерацией
Устройство предназначено для систем регенерации фильтрующих элементов фильтров, эксплуатируемых в системах очистки газо-воздушнопылевых потоков от пыли и аэрозолей.
Задачей предлагаемого решения является разработка системы регенерации фильтрующих элементов фильтров обладающей следующими качествами: не усложняет установку самих фильтрующих элементов; не увеличивает аэродинамическое сопротивление выхода очищенного воздуха из рукавов; минимизирует расход сжатого воздуха на регенерацию; обеспечивает сверхзвуковую скорость истечения воздуха из сопла; обладает высокой энергией импульса; не приводит к сильному растяжению материала фильтрующего элемента.
Поставленная задача достигается тем, что в фильтре для очистки газа с импульсной регенерацией, содержащем несколько фильтровальных модулей, включающих несколько фильтровальных элементов, пылесборный бункер и пылевыгружное устройство, линию подвода пыленасыщенных газов с патрубками подвода к каждому модулю и линию отвода очищенных газов с патрубками отвода из каждого модуля, фильтр имеет систему регенерации фильтровальных элементов с помощью импульсов сжатого воздуха, включающую ресивер сжатого воздуха, подключенный через клапаны к раздаточным трубами, оснащенными соплами, размещенными над выходом из каждого фильтрующего элемента, при этом каждое сопло выполнено в виде «сопла Лаваля».
Устройство предназначено для систем регенерации фильтрующих элементов фильтров, эксплуатируемых в системах очистки газо - воздушнопылевых потоков от пыли и аэрозолей.
Из источников научно-технической и патентной информации известно большое количество разнообразных конструкций систем регенерации фильтрующих элементов фильтров, в которых используется так называемая «труба Вентури», описываемая в различных источниках как эжектирующая насадка или диффузор. Она применяется в системах импульсной регенерации фильтрующих элементов. Очистка происходит за счет кинетической энергии кратковременного импульса сжатого воздуха или газа во внутреннюю полость фильтрующего элемента.
Энергия кратковременного импульса сжатого воздуха или газа определяется по формуле:
где Mвоз - масса тела, создающего импульс, в нашем случае это расход воздуха из сопла;
w - скорость движения тела, в нашем случае скорость истечения воздуха из сопла.
Известен рукавный фильтр, содержащий корпус с расположенными в нем симметрично фильтрующими секциями, между которыми в нижней части горизонтально проходит коллектор запыленного газа, а в верхней части - коллектор очищенного газа. Каждая из фильтрующих секций включает в себя камеру запыленного газа с набором вертикально ориентированных фильтрующих рукавов с расположенной сверху камерой очищенного газа, а снизу - бункером для сбора пыли, сообщающимся с упомянутым коллектором запыленного газа через расположенный между ними щелевой проход. Кроме того, имеется система регенерации фильтрующих рукавов. При этом боковые перегородки между упомянутым коллектором запыленного газа и камерами запыленного газа выполнены перфорированными для поступления в последние части запыленного газа, минуя бункер. Соотношение проходного сечения отверстий (перфораций) в стенках коллектора запыленного газа и сечения щелевого прохода в бункер в каждой фильтрующей секции составляет приблизительно 1:1. Система регенерации фильтрующих рукавов включает в себя, по меньшей мере, один ресивер сжатого воздуха, соединенный через, по меньшей мере, один мембранный клапан с электроприводом с продувочными трубами, содержащими сопла, каждое из которых направлено в открытую торцевую часть фильтровального рукава со стороны коллектора очищенного газа. Каждая фильтрующая секция снабжена пневмоприводом, кинематически связанным с
отсечной поворотной заслонкой, для изоляции камеры очищенного газа от коллектора очищенного газа во время регенерации фильтрующих рукавов (см. патент РФ №2179879, МПК B01D 46/02).
Такая конструкция имеет серьезный недостаток: при эксплуатации рукавных фильтров регенерация его ухудшается ввиду слабого эжектирующего эффекта при входе в отверстия рукава струи сжатого воздуха от сопла раздающей трубы.
Известен фильтр, содержащий корпус с решеткой, разделяющей его на камеры запыленного и очищенного газов, фильтровальные рукава, каркасы с эжектирующими насадками и регенерирующее устройство. Внутри эжектирующих насадок перпендикулярно потоку сжатого воздуха установлены тонкие пластинки (см. патент РФ №2276618, МПК B01D 46/02).
Данный фильтр содержит эжектирующие насадки, но энергия импульса расходуется на колебание перпендикулярно установленных пластин и соответственно регенерация из разряда импульсной переходит в разряд механической регенерации со всеми ее недостатками.
Наиболее близким, к заявленному устройству, является рукавный фильтр, включающий фильтрующий рукав, раздающие трубы с соплами, средство для крепления рукава к рукавной плите, диффузор и обтянутый фильтрующей тканью секционный составной каркас. С целью увеличения эффективности регенерации рукавов, повышения надежности работы фильтра и упрощения замены рукавов верхняя секция каркаса не доходит до рукавной плиты на 50÷300 мм, а нижний конец последней секции вставлен в стакан с высотой стенки, на 10÷100 мм большей, чем суммарные зазоры между выступами диффузора и верхней частью первой секции и между фланцем диффузора и упором, прикрепленным к раздающей трубе. На дне стакана в центре установлено сопло с острой кромкой, связанное с соплом раздающей трубы (см. патент РФ №2257941, МПК B01D 46/02).
Однако заявляемое устройство обладает следующими недостатками:
- сложность установки - для установки данного типа рукава необходимо как минимум два человека, один устанавливает рукав с каркасом сверху, второй - снизу обеспечивает попадание центра донышка рукава на нижнее сопло;
- низкая эффективность регенерации при двух точках подвода сжатого воздуха, так как эжектирующий зазор у диффузора мал и к тому же ограничен упорами, а в нижней части диффузора совсем нет;
- повышенный расход сжатого воздуха на регенерацию из двух точек;
- дозвуковая скорость истечения воздуха из сопел;
- повышенный расход сжатого воздуха из двух точек приводит к сильному раздуванию рукава, что в свою очередь приводит к растяжению фильтрующего материала и, соответственно, сокращению срока службы фильтрующего элемента;
- высокое аэродинамическое сопротивление выходящему из рукава очищенному воздуху из-за пережима диффузора и упоров.
Задачей предлагаемого решения является разработка системы регенерации фильтрующих элементов фильтров обладающей следующими качествами:
- не усложняет установку самих фильтрующих элементов;
- не увеличивает аэродинамическое сопротивление выхода очищенного воздуха из рукавов;
- минимизирует расход сжатого воздуха на регенерацию;
- обеспечивает сверхзвуковую скорость истечения воздуха из сопла;
- обладает высокой энергией импульса;
- не приводит к сильному растяжению материала фильтрующего элемента.
Технический результат заключается в простоте установки фильтрующих элементов, в снижении расхода сжатого воздуха на регенерацию при сверхзвуковом истечении воздуха из сопла и высокой энергии регенерирующего импульса с сохранением свойств материала фильтрующего элемента.
Поставленная задача достигается тем, что в фильтре для очистки газа с импульсной регенерацией, содержащем несколько фильтровальных модулей, включающих несколько фильтровальных элементов, пылесборный бункер и пылевыгружное устройство, линию подвода пыленасыщенных газов с патрубками подвода к каждому модулю и линию отвода очищенных газов с патрубками отвода из каждого модуля, фильтр имеет систему регенерации фильтровальных элементов с помощью импульсов сжатого воздуха, включающую ресивер сжатого воздуха, подключенный через клапаны к раздаточным трубами, оснащенными соплами, размещенными над выходом из каждого фильтрующего элемента, при этом каждое сопло выполнено в виде «сопла Лаваля».
Полезная модель поясняется чертежом, где:
1. корпус фильтра;
2. панель крепления;
3. фильтровальные элементы;
4. отсек загрязненного воздуха;
5. отсек очищенного воздуха;
6. перегородка в грязном отсеке;
7. перегородка в чистом отсеке;
8. фильтровальные модули;
9. линия подвода пыленасыщенного газа;
10. отключающее устройство линии подвода;
11. линия отвода очищенного газа;
12. отключающее устройство линии отвода;
13. пылесборный бункер;
14. пылевыгружное устройство;
15. раздаточные трубы сжатого воздуха;
16. выходной патрубок фильтровального элемента;
17. сопло в виде «сопла Лаваля»;
18. ресивер сжатого воздуха;
19. электромагнитный или пневмоклапан;
20. устройство управления;
21. привод отключающих устройств;
22. патрубки подвода газа;
23. патрубки отвода газа.
Устройство содержит корпус 1 фильтра, который панелью 2 крепления фильтровальных элементов 3 делится на отсек загрязненного воздуха («грязный») 4 и отсек очищенного воздуха («чистый») 5. К тому же, перегородками, находящимися в грязном 6 и чистом 7 отсеках фильтр делится на несколько (как минимум два) фильтровальных модулей 8 в которых расположены несколько фильтровальных элементов 3. Каждый фильтровальный модуль «грязным» отсеком 4 подключен к линии подвода 9 пыленасыщенного газа через патрубок подвода газа 22 с отключающим устройством 10 и «чистым» отсеком 5 к линии отвода 11 очищенного газа, так же через патрубок отвода 23 с отключающим устройством 12. «Грязные» отсеки 4 фильтровальных модулей 8 внизу оканчиваются пылесборным бункером 13 и пылевыгружным устройством 14. «Чистые» отсеки 5 фильтровальных модулей 8 оснащены раздаточными трубами 15 сжатого воздуха, в которых напротив каждого выходного патрубка 16 фильтровального элемента 3 расположено сопло 17, для истечения сжатого воздуха. Сжатый воздух для регенерации фильтровальных элементов подается в раздаточную трубу из ресивера сжатого воздуха 18 с помощью электромагнитного или пневмоклапана 19, открываемого устройством управления регенерацией фильтра 20, отключающие устройства 10 и 12 оснащены приводом 21.
Устройство работает следующим образом. Поток пыленасыщенного газа из линии подвода 9 через патрубок подвода газа 22 с отключающим устройством 10 подается в
«грязный» отсек 4 одного или нескольких фильтровальных модулей. Один фильтровальный модуль в это время отключен и по подводу и по отводу газа.
Часть пыли, благодаря верхнему, относительно фильтрующих элементов, подводу пыленасыщенного газа осаждается естественным образом на дно бункера 13, а основная часть, увлекаемая газом, попадает на наружную поверхность фильтрующих элементов 3. Проходя через фильтрующий материал фильтровальных элементов 3 пыленасыщенный газ, очищаясь от пыли, поступает в «чистый» отсек 5 и через патрубок отвода 23 с открытым отключающим устройством 12 и линию отвода 11 очищенного газа покидает фильтр. При увеличении толщины слоя пыли, уловленной фильтрующими элементами 3, возрастает аэродинамическое сопротивление фильтра и при достижение определенного его максимального рабочего значения, установленного в устройстве управления регенерацией фильтра 20, этим прибором подаются сигналы «на закрытие» в привод 21 отключающих устройства 10 и 12 фильтрующего модуля, находящегося в работе и сигналы «на открытие» в привод 21 отключающие устройства 10 и 12 фильтрующего модуля, находящегося до этого на регенерации. После того как отключающие устройства 10 и 12 фильтрующего модуля закроются, устройством управления регенерацией фильтра 20 подаются последовательные сигналы на кратковременное открытие электромагнитных или пневмоклапанов 19 для подачи импульса сжатого воздуха через раздаточные трубы 15 и сопла 17 во выходные патрубки 16 фильтровальных элементов 3. Энергия импульсов сжатого воздуха определится в данном случае скоростью истечения сжатого воздуха из сопла. В аэродинамике известно лишь только одно сопло, позволяющее создать скорость истечения воздуха, превышающую скорость распространения звука в данной среде, т.е. воздухе. Это так называемое «сопло Лаваля». Его конструктивные характеристики определяют, насколько скорость истечения воздуха из сопла превышает скорость звука. Отношение скорости истечения воздуха к скорости звука называется «числом Маха».
Например, для получения энергии импульса в два раза превышающую какую заданную величины в прототипе при звуковой скорости истечения воздуха из сопла, необходимо увеличить расход воздуха в два раза, в заявляемом устройстве сохраняя расход воздуха прежним, необходимо увеличить скорость его истечения всего лишь в 1,4 раза, т.е. чтобы «число Маха» составило 1,4. При увеличении энергии импульса в 4 раза в прототипе необходимо увеличить расход воздуха в 4 раза, а в заявляемом устройстве довести значение «числа Маха» до 2 с прежним расходом воздуха.
Кроме того, данное устройство не растягивает материал фильтрующего элемента, так как оно не раздувает его, а создает внутри элемента «стоячую волну давления»,
которая перемещается по всей длине элемента и через пористую структуру фильтрующего материала воздействует на наружный слой пыли и сбрасывает его с поверхности фильтрующего элемента.
Циклов регенерации может быть несколько. Кроме того, выдерживается пауза, в период которой происходит оседание стряхнутой пыли в пылесборный бункер 13 для последующего удаления пылевыгружным устройством 14, которое включается лишь на момент отключения фильтровального модуля на регенерацию.
Предлагаемое устройство системы регенерации позволяет при простоте установки фильтрующих элементов, низким расходом сжатого воздуха эффективно производить регенерацию материала фильтрующих элементов, при этом, не нарушая его свойств, тем самым позволяя продлить срок их службы и повысить эффективность эксплуатации фильтра в целом.
Фильтр для очистки газа с импульсной регенерацией, характеризующийся тем, что он содержит несколько фильтровальных модулей, включающих несколько фильтровальных элементов, пылесборный бункер и пылевыгружное устройство, линию подвода пыленасыщенных газов с патрубками подвода к каждому модулю и линию отвода очищенных газов с патрубками отвода из каждого модуля, фильтр имеет систему регенерации фильтровальных элементов с помощью импульсов сжатого воздуха, включающую ресивер сжатого воздуха, подключенный через клапаны к раздаточным трубам, оснащенных соплами, размещенными над выходом из каждого фильтрующего элемента, при этом каждое сопло выполнено в виде «сопла Лаваля».
