КАССЕТНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2003 года по МПК B01D46/02 

Изобретение относится к области очистки газов от пыли и может быть использовано в различных отраслях промышленности: черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, химической промышленности и др.

Известен кассетный (рамный) фильтр, содержащий фильтрующие элементы, выполненные в виде плоских конструкций, смонтированных на металлических сетках, вставленных в кассеты (Гордон В.М., Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов. М. , 1968). Фильтрация в нем осуществляется снаружи внутрь (аналогично рукавным фильтрам с импульсной регенерацией).

Главным преимуществом такого фильтра является возможность разместить в одном и том же объеме большую поверхность фильтрации, чем в рукавном фильтре, при одинаковой газовой нагрузке. При этом высота такого фильтра почти в 2 раза меньше по сравнению с аналогичным рукавным фильтром.

Однако такой фильтр имеет недостатки, связанные с трудоемкими работами по промывке, регенерации масел, уносом масла с фильтра в проточную часть компрессора. В зимнее время иногда наступает обледенение кассет, что создает необходимость их демонтажа.

Известен также карманный фильтр для очистки газов (Авт. св. СССР 1200945, МПК⁴ В 01 D 46/02, опубл. 30.12.85, бюл. 48), содержащий корпус с входными и выходными патрубками, фильтрующие секции, фильтровальный материал в которых размещен между наружными и внутренними каркасными стержнями. Назначение каркасных стержней - поддержание объемной формы в процессах фильтрации и регенерации фильтровального материала. Регенерация фильтровальных элементов производится обратной продувкой воздуха, подаваемого вентилятором.

Недостатками такого фильтра являются низкая эффективность очистки газов от пыли методом фильтрации и регенерации фильтровального материала, обусловленная тем, что обратная продувка малоэффективна при использовании иглопробивного полотна повышенной поверхностной плотности. Кроме того, при применении обратной продувки необходимо на время регенерации выводить из режима фильтрации отдельные секции или полностью весь фильтр.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является кассетный фильтр (Авт. свид. СССР 797731, МПК³ В 01 D 46/12, опубл. 23.01.81, бюл. 3), в котором кассеты выполнены в виде шестигранников, расположенных в корпусе фильтра в виде сот. Кассета выполнена шестигранной с ребрами жесткости, обтянутыми сеткой и фильтровальным материалом. Такая конструкция позволяет при эквивалентном объеме существующих фильтров уменьшить их объем на 40% при сохранении той же площади фильтрации. В таком фильтре процесс регенерации фильтровального материала кассет осуществляется также методом обратной продувки вентиляторным воздухом.

Недостатками такого фильтра (так же, как и описанных выше) являются низкие эффективность очистки газов от пыли методом фильтрации и регенерация фильтровального материала. Применение в таких фильтрах регенерации фильтровальных элементов обратной продувкой вентиляционным воздухом вызывает необходимость вывода из режима фильтрации части (отдельных секций) или полностью фильтра на время регенерации. Следует отметить, что в результате регенерации частично или полностью прекращается процесс фильтрации в фильтре. Время остановки фильтра на регенерацию составляет от 5 до 10 минут. Кроме того, для ведения регенерации фильтровальную установку необходимо оборудовать специальными устройствами для переключения фильтра в режим фильтрации или регенерации. Обратная продувка малоэффективна при использовании иглопробивного фильтровального полотна повышенной плотности (500 г/м² и более) и низкой воздухопроницаемости, т.е. исключается возможность фильтрации газов, содержащих высокодисперсную пыль. Все это снижает технико-экономические показатели известных кассетных фильтров.

В основу создания заявляемого изобретения поставлена задача разработать усовершенствованный кассетный фильтр, конструкция которого позволяет обеспечить высокую эффективность очистки газа от высокодисперсной пыли методом фильтрации и одновременно осуществлять регенерацию фильтровального материала без снижения производительности фильтра. Эффективность очистки газа от высокодисперсной пыли может быть достигнута за счет применения в заявляемом изобретении новой конструкции фильтровальных кассет, которая позволяет применить в них такой фильтровальный материал, как иглопробивное полотно повышенной плотности, а эффективная регенерация фильтровального полотна может быть получена путем подачи импульсов сжатого воздуха более мощных, чем при регенерации обратной продувкой.

Заявляемый кассетный фильтр относится к фильтрам небольшой производительности до 10000 м³/ч. Поэтому при его создании была поставлена задача разработать такой усовершенствованный кассетный фильтр, который отличается компактностью, простотой конструкции, а также высокими технико-экономическими показателями и надежностью в эксплуатации. При этом обеспечиваются автоматизация и непрерывный контроль работы нового кассетного фильтра при помощи стандартных средств автоматики и контрольно-измерительных приборов.

Поставленная задача решается тем, что в известном кассетном фильтре, содержащем корпус и расположенные в нем фильтровальные кассеты, состоящие из фильтровального материала и каркаса, согласно заявляемому изобретению в верхней части фильтр снабжен устройством импульсной регенерации с продувочными клапанами, пирамидальными съемными колпаками с углом раскрытия 60÷90^o и рассекателями воздуха, установленными в верхней части съемных колпаков, причем съемные колпаки расположены под продувочными клапанами, в вертикальной плоскости фильтр разделен на секции, фильтровальные кассеты установлены так, что делят каждую секцию фильтра в горизонтальной плоскости на камеры чистого и грязного газа и состоят из клинообразных карманов фильтровального материала и клинообразного каркаса, выполненного из проволочных элементов, в местах соединения клинообразных карманов корпус фильтра снабжен жестко закрепленными на нем стержнями, к которым свободно подвешены фильтровальные кассеты, верхний край фильтровального материала по периметру фильтровальной кассеты выполнен в виде петли, а каждая секция фильтра между камерами чистого и грязного газа по периметру снабжена неподвижной полкой и прижимной планкой, между которыми закреплена петля верхнего края фильтровального материала фильтровальной кассеты.

Установка в заявляемом кассетном фильтре, в верхней его части, устройства импульсной регенерации, а также новое конструктивное решение фильтровальных кассет, выполненных из клинообразных карманов фильтровального материала с клинообразными каркасами из проволочных элементов (что позволяет использовать в качестве фильтровального материала иглопробивное полотно повышенной плотности), обеспечивает эффективную очистку газа от высокодисперсной пыли и регенерацию фильтровального материала путем подачи импульсов сжатого воздуха без вывода отдельных секций из процесса фильтрации газа. Продувочный клапан подает импульс сжатого воздуха в регенерируемую секцию, создавая ударную волну равномерно по поверхности фильтровального материала. Время открытия продувочного клапана составляет менее 0,01 с, а полное открытие и закрытие - не более 0,1 с. Противодавление для очистки фильтровального материала со стороны чистого газа не менее 2000 Па, что дает возможность применять фильтровальный материал повышенной плотности. Такое конструктивное решение обеспечивает высокую эффективность очистки газа от пыли методом фильтрации, а система устройств импульсной регенерации обеспечивает подачу импульсов сжатого воздуха для создания ударной волны в процессе регенерации фильтровального материала без прекращения процесса фильтрации регенерируемой секции фильтра при продолжительности одного цикла регенерации не более 0,1 с.

Установка в верхней части фильтра под продувочными клапанами пирамидальных съемных колпаков с углом раскрытия 60÷90^o, а также установка в верхней части съемных колпаков рассекателей воздуха позволяет создать равномерный фронт ударной волны, т.к. обеспечиваются условия для расширения струи воздуха, создаваемой импульсом сжатого воздуха от продувочного клапана по всей площади регенерируемой секции фильтра.

Уменьшение угла раскрытия съемного колпака менее 60^o вызовет неоправданное увеличение высоты фильтра, а увеличение угла раскрытия более 90^o создает условия для неравномерной подачи сжатого воздуха на регенерацию.

Выполнение колпаков, расположенных под продувочными клапанами, съемными обеспечивает доступ в корпус фильтра со стороны чистого газа.

За счет того, что в вертикальной плоскости фильтр разделен на секции, обеспечивается оптимизация как конструкции фильтра по его габаритам, так и производительности, исходя из условий создания экономичной конструкции фильтра производительностью до 10000 м³/ч. Выбор конкретного количества секций обуславливается заданной производительностью фильтра.

Разделение каждой секции в горизонтальной плоскости на камеры чистого и грязного газа позволяет обеспечить удобство обслуживания внутренних элементов фильтра со стороны чистого газа, что, в свою очередь, способствует повышению надежности его эксплуатации.

Необходимая для эффективной и надежной работы кассетного фильтра герметизация камеры чистого газа достигается за счет выполнения верхнего края фильтровального материала по периметру фильтровальной кассеты в виде петли, а также снабжения каждой секции фильтра между камерами чистого и грязного газа по периметру неподвижной полкой и прижимной планкой, между которыми закрепляется петля верхнего края фильтровального материала фильтровальной кассеты. Полки и планки, между которыми закрепляется петля фильтровального материала, надежно обеспечивают герметизацию камеры чистого газа, тем самым исключая проскок грязного газа в камеру чистого газа, что, в свою очередь, необходимо для создания высокой эффективности и надежной эксплуатации кассетного фильтра в целом.

Стержни, жестко закрепленные в корпусе фильтра в местах соединения клинообразных карманов, к которым свободно подвешены фильтровальные кассеты, являются опорой для фильтровальных кассет. Такое простое конструктивное решение обеспечивает не только надежное закрепление фильтровальных кассет, но и решает вопросы оптимизации конструкции фильтра, обеспечивающие надежность его эксплуатации.

Принимая во внимание изложенное выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого изобретения и техническим результатом, полученным благодаря их использованию, можно утверждать, что задание, положенное в основу создания нового кассетного фильтра, полностью выполнено, т. к. использование изобретения позволяет обеспечить эффективность очистки газа от высокодисперсной пыли методом фильтрации и одновременно осуществлять регенерацию фильтровального материала без снижения производительности фильтра, применяя такой фильтровальный материал как иглопробивное полотно повышенной поверхностной плотности. Заявляемая конструкция отличается компактностью, простотой, а также обеспечивает высокие технико-экономические показатели и надежность в эксплуатации. Кроме того, использование заявляемого изобретения позволяет обеспечить автоматизацию и непрерывный контроль работы кассетного фильтра при помощи стандартных контрольно-измерительных приборов.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых показаны:
- фиг.1 - схематически общий вид 8-секционного кассетного фильтра;
- фиг.2 - вид А;
- фиг.3 - узел Б.

Кассетный фильтр содержит корпус 1 с входными 2 и выходными 3 патрубками, расположенными с двух сторон корпуса 1, бункеры 4, размещенные в нижней части корпуса 1, устройство импульсной регенерации 5 с продувочными клапанами 6, пирамидальные съемные колпаки 7 с рассекателями 8 воздуха, фильтровальные кассеты 9 с клинообразными карманами 10, изготовленными из фильтровального материала и проволочного объемного каркаса 11 клинообразной формы. Пирамидальные съемные колпаки 7 размещены под продувочными клапанами 6 и оборудованы рассекателями 8 воздуха, которые установлены в верхней части пирамидальных съемных колпаков 7. Угол раскрытия пирамидальных съемных колпаков 7 составляет 60÷90^o. В вертикальной плоскости фильтр разделен на секции по количеству съемных колпаков 7, а в горизонтальной плоскости каждая секция разделена на две камеры чистого газа 12 и грязного газа 13. В местах установки фильтровальных кассет 9, которые состоят из клинообразных карманов 10, изготовленных из фильтровального материала, и клинообразных каркасов 11, выполненных из проволочных элементов, корпус 1 фильтра снабжен жестко закрепленными на нем стержнями 14, к которым свободно подвешены фильтровальные кассеты 9. Верхний край фильтровального материала по периметру фильтровальной кассеты 9 выполнен в виде петли 15, а каждая секция фильтра между камерами чистого газа 12 и грязного газа 13 снабжена неподвижной полкой 16 и прижимной планкой 17, между которыми закреплена петля 15 верхнего края фильтровального материала фильтровальной кассеты 9.

Кассетный фильтр работает следующим образом.

Грязный газ по входному патрубку 2 поступает в камеру грязного газа 13 и дальше распределяется по внешней поверхности фильтровального материала между карманами 10 фильтровальной кассеты 9. В процессе фильтрации через фильтровальный материал очищенный газ поступает во внутреннее пространство клинообразных карманов 10 фильтровальной кассеты 9 и поднимается в камеру чистого газа 12, а оттуда через выходной патрубок 3 отводится в атмосферу.

Поддержание объема клинообразных карманов 10 фильтровального материала фильтровальной кассеты 9 обеспечивается клинообразным каркасом 11, выполненным из проволочных элементов.

По мере накопления слоя пыли на поверхности фильтровального материала фильтровальной кассеты 9 сопротивление фильтра увеличивается и, по достижении заданного перепада давления в камерах грязного газа 13 и чистого газа 12, автоматически срабатывают продувочные клапаны 6 устройства импульсной регенерации 5. Сжатый воздух импульсом подается из продувочных клапанов 6 в пирамидальные съемные колпаки 7. Формирование фронта ударной волны за счет импульса сжатого воздуха обеспечивается углом раскрытия пирамидальных съемных колпаков 7, составляющим 60÷90^o, и установленными в верхней части пирамидальных съемных колпаков 7 рассекателей 8 воздуха. Ударная волна, созданная импульсом сжатого воздуха, воздействует на внутреннюю поверхность фильтровальной кассеты 9 (со стороны камеры чистого газа 12) и создает в ней противодавление. Клинообразный карман 10 фильтровального материала фильтровальной кассеты 9 резко раскрывается, и пыль с его поверхности сбрасывается в бункер 4 корпуса 1 кассетного фильтра.

Герметизация между камерами чистого газа 12 и грязного газа 13 обеспечивается путем обрамления в виде петли 15 верхнего края фильтровального материала по периметру фильтровальной кассеты 9, а также установки на границе между камерами чистого газа 12 и грязного газа 13 неподвижной полки 16 и прижимной планки 17, между которыми закреплена петля 15 фильтровального материала фильтровальной кассеты 9.

Изобретение предназначено для очистки газов от пыли и может быть использовано в черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, химической промышленности и др. Изобретение позволяет обеспечить эффективную очистку газа от высокодисперсной пыли методом фильтрации и одновременно осуществлять регенерацию фильтровального материала без снижения производительности фильтра, а также применять такой фильтровальный материал, как иглопробивное полотно повышенной плотности. Отличается компактностью, простотой конструкции, а также высокими технико-экономическими показателями и надежностью в эксплуатации. Кассетный фильтр содержит корпус и расположенные в нем фильтровальные кассеты, состоящие из фильтровального материала и каркаса. В верхней части фильтр снабжен устройством импульсной регенерации с продувочными клапанами, пирамидальными съемными колпаками с углом раскрытия 60÷90^o и рассекателями воздуха, установленными в верхней части съемных колпаков, причем съемные колпаки расположены под продувочными клапанами. В вертикальной плоскости фильтр разделен на секции. Фильтровальные кассеты установлены так, что делят каждую секцию фильтра в горизонтальной плоскости на камеры чистого и грязного газа и состоят из клинообразных карманов фильтровального материала и клинообразного каркаса, выполненного из проволочных элементов. В местах соединения клинообразных карманов корпус фильтра снабжен жестко закрепленными на нем стержнями, к которым свободно подвешены фильтровальные кассеты. Верхний край фильтровального материала по периметру фильтровальной кассеты выполнен в виде петли, а каждая секция фильтра между камерами чистого и грязного газа по периметру снабжена неподвижной полкой и прижимной планкой, между которыми закреплена петля верхнего края фильтровального материала фильтровальной кассеты. 3 ил.

Кассетный фильтр, содержащий корпус и расположенные в нем фильтровальные кассеты, состоящие из фильтровального материала и каркаса, отличающийся тем, что в верхней части фильтр снабжен устройством импульсной регенерации с продувочными клапанами, пирамидальными съемными колпаками с углом раскрытия 60÷90^o и рассекателями воздуха, установленными в верхней части съемных колпаков, причем съемные колпаки расположены под продувочными клапанами, в вертикальной плоскости фильтр разделен на секции, фильтровальные кассеты установлены так, что делят каждую секцию фильтра в горизонтальной плоскости на камеры чистого и грязного газа и состоят из клинообразных карманов фильтровального материала и клинообразного каркаса, выполненного из проволочных элементов, в местах соединения клинообразных карманов корпус фильтра снабжен жестко закрепленными на нем стержнями, к которым свободно подвешены фильтровальные кассеты, верхний край фильтровального материала по периметру фильтровальной кассеты выполнен в виде петли, а каждая секция фильтра между камерами чистого и грязного газа по периметру снабжена неподвижной полкой и прижимной планкой, между которыми закреплена петля верхнего края фильтровального материала фильтровальной кассеты.