ФИЛЬТР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДНЫХ СИСТЕМ Российский патент 2004 года по МПК B01D35/06 C02F1/48 

Изобретение относится к устройствам для очистки водных систем методом фильтрации с одновременным наложением электромагнитного поля от частиц с содержанием ферромагнитных примесей и может быть использовано при подготовке водных систем для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства, в частности, для улавливания микрошлама размером до 0,5 мкм, образующегося в результате обработки водных систем теплоэнергетических установок, а также для других технологических целей.

В процессе обработки водных систем, например водоподготовки на тепловых сетях, котельных, ТЭЦ и т.п., образуется циркулирующий в водной системе шлам, состоящий из частиц, ядрами которых являются ферромагнитные соединения железа, которые как центры кристаллизации адсорбируют на своей поверхности карбонатные соли.

Известно устройство для очистки водных систем от шламовых частиц, включающее корпус с патрубком подачи исходной водной системы на очистку, распределителем потока и патрубками отвода очищенной водной системы и шлама, электроды, выполненные в виде спирали из сетки и перфорированного цилиндра и установленные внутри корпуса. Для периодической промывки электродов предусмотрена система регенерации путем подачи воды под давлением (SU №558689, В 01 D 35/06, 20.06.77 г.).

Недостатками известного устройства являются его высокая энергоемкость, а также то, что оно не позволяет удалять частицы загрязнений, имеющих размеры менее 2 мкм.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является фильтр для очистки водных систем, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, внутри которого установлена фильтрующая секция, состоящая из центральной перфорированной трубки, вокруг которой намотан фильтрующий элемент из электропроводного материала, стягиваемый металлической сеткой, выполненной из разомкнутого цилиндра с возможностью соединения его концов. Фильтр снабжен узлом подачи обрабатываемой водной системы и узлом отвода обработанной водной системы, совмещенным с узлом регенерации фильтрующего элемента, а также системой создания электрического поля для воздействия на фильтрующий элемент, содержащей два электрода, один из которых электрически соединен с центральной перфорированной трубкой фильтрующей секции, а второй - с металлической сеткой (RU №2060787, В 01 D 35/06, 27.05.96 г.). За счет выполнения металлической сетки разомкнутой с возможностью соединения ее концов возможно осуществление поджатия фильтрующего материала. Создание разности потенциалов между электродами обеспечивает нагрев фильтрующего материала, что приводит к сгоранию загрязняющих органических веществ и с помощью инертного газа выводу их из корпуса фильтра.

Недостатками этого фильтра являются высокая энергоемкость, а также то, что для регенерации фильтрующего элемента используют инертный газ.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании устройства для улавливания частиц микрошлама размером 0,5-1,5 мкм и более с невысокой энергоемкостью.

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки водных систем от загрязнений, содержащих ферромагнитные примеси, при одновременном снижении энергоемкости.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в фильтре для обработки водных систем, содержащем корпус с верхней и нижней крышками, внутри него установлена фильтрующая секция, состоящая из центральной перфорированной трубки, вокруг которой намотан фильтрующий элемент, сверху которой расположены шайба, узел подачи обрабатываемой водной системы, узел отвода обработанной водной системы, совмещенный с узлом регенерации фильтрующего элемента и соединенный с центральной перфорированной трубкой, и систему создания поля для воздействия на фильтрующий элемент, корпус и крышки выполнены из ферромагнитного материала, перфорированная трубка выполнена из диамагнитного материала, верхняя крышка снабжена верхними ферромагнитными перемычками, фильтрующий элемент выполнен из ферромагнитной сетки и соединен с шайбой и верхними ферромагнитными перемычками, узел подачи обрабатываемой водной системы снабжен распределительным устройством и расположен в верхней крышке, нижняя крышка снабжена патрубком для сброса шлама, нижними ферромагнитными перемычками и электромагнитными блоками, содержащими намагничивающие катушки, магнитопроводы с полюсными сегментами и диамагнитные изоляторы, и соединенными с нижними ферромагнитными перемычками, а система создания поля для воздействия на фильтрующий элемент выполнена электромагнитной, при этом узел отвода обработанной водной системы, совмещенный с узлом регенерации фильтрующего элемента, предпочтительно выполнен в верхней крышке, фильтр содержит, по меньшей мере, два электромагнитных блока, расположенные на одном ярусе, количество ярусов электромагнитных блоков - один и более, а внутренняя поверхность корпуса, верхней и нижней крышек и сетка фильтрующего элемента могут быть покрыты антикоррозийным материалом.

На чертеже представлен общий вид фильтра для обработки водных систем.

Фильтр для обработки водных систем содержит металлический корпус 1 с верхней 2 и нижней 3 крышками, выполненными из ферромагнитного материала, узел подачи обрабатываемой водной системы 4 снабжен распределительным устройством 5 и расположен в верхней крышке 2. Внутри корпуса 1 расположена центральная перфорированная трубка 6, выполненная из диамагнитного материала и соединенная с узлом отвода обработанной водной системы 7, совмещенным с узлом регенерации фильтрующего элемента 8. Сверху перфорированной трубки 6 расположена шайба 9, к которой крепят фильтрующий элемент 10, выполненный из сетки из ферромагнитного материала, намотанной вокруг центральной перфорированной трубки 6. Предпочтительно, узел отвода обработанной водной системы 7, совмещенный с узлом регенерации 8, располагать в верхней крышке 2. Для определенных условий монтажа узлы 7 и 8 могут быть расположены в нижней крышке 3. Нижняя крышка 3 снабжена патрубком для сброса шлама 11, электромагнитньми блоками, содержащими намагничивающие катушки 12, магнитопроводы 13 с полюсными сегментами 14 и диамагнитными изоляторами 15, и нижними ферромагнитными перемычками 16, соединенными с электромагнитными блоками. Фильтрующий элемент 10 свернут в виде рулона, одевается на перфорированную трубку 6 и опирается на полюсные сегменты 14 магнитопроводов 13. При необходимости сетка может быть извлечена из корпуса 1 вместе с верхней крышкой 2, снабженной верхними ферромагнитными перемычками 17, соединяющими сетку фильтрующего элемента 10 с верхней крышкой 2. Система создания поля для воздействия на фильтрующий элемент выполнена электромагнитной, сформирована из электромагнитных блоков (двух и более) и замыкается через магнитопроводы 13 с полюсными сегментами 14, сетку фильтрующего элемента 10, ферромагнитные перемычки 16 и 17, корпус 1 и крышки 2 и 3. Фильтр содержит, по меньшей мере, два электромагнитных блока, расположенные на одном ярусе, количество ярусов электромагнитных блоков - один и более. Для повышения коррозионностойкости фильтра внутреннюю поверхность корпуса, верхней и нижней крышек и сетку фильтрующего элемента покрывают антикоррозийным материалом.

Фильтр для обработки водных систем работает следующим образом.

Включают систему создания электромагнитного поля, для чего намагничивающие катушки 12 подключают к источнику питания электротоком (не показан) при отключенном узле регенерации 8 и закрытом патрубке для сброса шлама 11.

Водную систему, подвергаемую обработке, направляют в узел подачи обрабатываемой водной системы 4 и через распределительное устройство 5, расположенное в верхней крышке 2, подают в корпус фильтра 1. Распределительное устройство 5 может быть выполнено в виде перфорированной кольцевой трубы, направляющей струи обрабатываемой водной системы в днище верхней крышки 2 корпуса 1. Шайба 9, закрывающая доступ обрабатываемой водной системы непосредственно в полость перфорированной трубки 6, минуя фильтрующий элемент 10, направляет поток по кольцевому зазору вокруг внутренней поверхности корпуса 1. Ячейки сетки фильтрующего элемента 10 находятся под воздействием электромагнитного поля. Обрабатываемая водная система проходит через намагниченные ячейки сетки фильтрующего элемента 10 в направлении, перпендикулярном оси фильтра. Частицы загрязнений под воздействием магнитного поля укрупняются и оседают на сетке, а очищенная и обработанная в электромагнитном поле водная система через центральную перфорированную трубку 6 и узел отвода обработанной водной системы 7 подается потребителю.

Интенсивность улавливания загрязнений (частиц микрошлама) зависит от величины напряженности магнитного поля, которую можно регулировать, изменяя величину электротока в намагничивающих катушках 12 электромагнитных блоков, а также количество самих блоков, располагая их по два и более в одном и более ярусах (ярусы не показаны), и от скорости подачи обрабатываемой водной системы на обработку, которую также можно регулировать.

В процессе работы фильтра осуществляется накапливание загрязнений на фильтрующем элементе 10, в результате чего происходит падение давления на выходе из фильтра, что является сигналом для переключения фильтра в режим регенерации фильтрующего элемента.

Процесс регенерации осуществляют следующим образом.

Систему создания электромагнитного поля отключают от источника питания, отключают узлы подачи обрабатываемой водной системы 4 и отвода обработанной водной системы 7, подключают узел регенерации 8 и открывают патрубок для сброса шлама 11. Через узел регенерации 8 и центральную перфорированную трубку 6 в фильтр подают промывную воду. Промывная вода отмывает сетку фильтрующего элемента 10 от накопленных загрязнений и через патрубок для сброса шлама 11 выводится из фильтра.

По окончании регенерации фильтр переводят в режим фильтрования и т.д.

Для осуществления непрерывного фильтрования используют, по меньшей мере, два фильтра, поочередно отключаемые для регенерации фильтрующего элемента.

Таким образом, предложен фильтр для обработки водных систем магнитным полем, позволяющий повысить эффективность улавливания частиц загрязнений с содержанием ферромагнитных примесей при невысокой энергоемкости.

Изобретение может быть использовано при подготовке водных систем, в частности, для улавливания микрошлама размером до 0,5 мкм, образующегося в результате обработки водных систем теплоэнергетических установок. Фильтр для обработки водных систем содержит корпус с верхней и нижней крышками. Внутри корпуса установлена фильтрующая секция, состоящая из центральной перфорированной трубки, вокруг которой намотан фильтрующий элемент. Корпус и крышки выполнены из ферромагнитного материала. Перфорированная трубка выполнена из диамагнитного материала. Верхняя крышка снабжена верхними ферромагнитными перемычками. Фильтрующий элемент выполнен из ферромагнитной сетки и соединен с шайбой и верхними ферромагнитными перемычками. Узел подачи обрабатываемой водной системы снабжен распределительным устройством и расположен в верхней крышке. Нижняя крышка снабжена патрубком для сброса шлама, нижними ферромагнитными перемычками и электромагнитными блоками, содержащими намагничивающие катушки, магнитопроводы с полюсными сегментами и диамагнитные изоляторы, и соединенными с нижними ферромагнитными перемычками. Система создания поля для воздействия на фильтрующий элемент выполнена электромагнитной. Техническим результатом является повышение эффективности обработки водных систем и снижение энергоемкости. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фильтр для обработки водных систем, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, внутри которого установлена фильтрующая секция, состоящая из центральной перфорированной трубки, вокруг которой намотан фильтрующий элемент, сверху которой расположена шайба, узел подачи обрабатываемой водной системы, узел отвода обработанной водной системы, совмещенный с узлом регенерации фильтрующего элемента и соединенный с центральной перфорированной трубкой, и систему создания поля для воздействия на фильтрующий элемент, отличающийся тем, что корпус и крышки выполнены из ферромагнитного материала, центральная перфорированная трубка выполнена из диамагнитного материала, верхняя крышка снабжена верхними ферромагнитными перемычками, фильтрующий элемент выполнен из ферромагнитной сетки и соединен с шайбой и верхними ферромагнитными перемычками, узел подачи обрабатываемой водной системы снабжен распределительным устройством и расположен в верхней крышке, нижняя крышка снабжена патрубком для сброса шлама, нижними ферромагнитными перемычками и электромагнитными блоками, содержащими намагничивающие катушки, магнитопроводы с полюсными сегментами и диамагнитные изоляторы и соединенными с нижними ферромагнитными перемычками, а система создания поля для воздействия на фильтрующий элемент выполнена электромагнитной.2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что узел отвода обработанной водной системы, совмещенный с узлом регенерации фильтрующего элемента, выполнен в верхней крышке.3. Фильтр по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, два электромагнитных блока, расположенных на одном ярусе.4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что количество ярусов с электромагнитными блоками - один и более.5. Фильтр по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса, верхней и нижней крышек и сетка фильтрующего материала покрыты антикоррозийным материалом.