СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОЧИСТКОЙ РУКАВНОГО ФИЛЬТРА Российский патент 2012 года по МПК B01D35/00 B01D46/46 

Описание

Настоящее изобретение касается способа управления очисткой рукавного фильтра.

В области очистки газов и дымов, например промышленных дымов или газов, образующихся при сжигании, фильтрование играет первостепенную роль. Фильтрование позволяет не только отделить твердые частицы от газового потока, выбрасываемого в атмосферу, но может также способствовать опосредованной очистке газов газообразных загрязняющих веществ, в частности HCl и SO₂. Для этого в газовый поток на входе фильтра нагнетают порошкообразный твердый реактив, который смешивается с предназначенным для выделения загрязнителем, при этом упомянутый реактив и продукты реакции в конечном счете задерживаются фильтром, образуя, таким образом, порошкообразный слой на материале или фильтрующую среду.

Для осуществления этой операции фильтрования можно использовать несколько технологий. Применяют фильтры из пористых материалов (керамика, спеченный металл), в виде гофрированных элементов, с гравием и рукавные фильтры из ткани или волокон, причем это только некоторые из возможных применяемых фильтров. Настоящее изобретение касается, в частности, только так называемых рукавных фильтров.

В такой системе собираемые твердые частицы, то есть пыль, содержащаяся в газах, и продукты реакции порошкообразного реактива с газами скапливаются на поверхности рукавов и образуют то, что называют фильтрационным кеком, толщина которого достигает нескольких миллиметров. По мере скапливания твердых частиц толщина этого кека увеличивается, в результате чего снижается пропускная способность фильтра. Пропускная способность снижается линейно во времени, и наступает момент, когда это снижение становится слишком значительным и недопустимым для остальной части системы, например, для вентиляторов линии обработки дымов.

Кроме того, слишком медленное снижение пропускной способности свидетельствует о том, что фильтрационный кек является слишком тонким и, следовательно, характеристики фильтрации и очистки являются недостаточными. По этой причине, когда снижение пропускной способности фильтра превышает определенное пороговое значение, запускают цикл очистки фильтра, который может состоять в нагнетании воздуха противотоком, или в встряхивании всего ряда рукавов, или в подаче импульса сжатого воздуха на один или несколько рядов рукавов. Обычно, когда пропускная способность повышается до другого заранее определенного порога, процесс очистки фильтра останавливают.

Это решение, хотя и достаточно удовлетворительное во многих случаях, работает плохо, когда расход дымов претерпевает существенные флуктуации по причине самого процесса или оборудования на входе рукавного фильтра. Например, если проявляется пик расхода, пропускная способность тут же снижается, при этом пропускная способность при повышенных значениях расхода по существу пропорциональна показателю степени, обычно находящемуся в пределах от 1 до 2.

Это резкое снижение пропускной способности приводит к запуску цикла очистки фильтра. Однако это происходит не из-за того, что толщина фильтрационного кека изменилась, и как только пик расхода будет пройден, снижение пропускной способности уменьшится. В этих условиях цикл очистки фильтра будет начат неоправданно.

Кроме того, такая несвоевременная очистка фильтра может иметь отрицательные последствия для контроля за кислотными газами. Действительно, при этой очистке фильтра из рукавов удаляется большое количество реактивов, используемых для задержания загрязняющих веществ, именно в тот момент, когда проходит наибольший поток загрязняющих веществ. Следовательно, происходит снижение эффективности задержания загрязнителя, с одной стороны, и повышение расхода порошкообразного реактива, с другой стороны, так как необходимо заменить слой находившегося в фильтре реактива другим слоем.

Отмечается и другая ситуация, при которой обычно применяемый процесс очистки фильтра оказывается малоэффективным. Речь идет о случае, который происходит непроизвольно на линии обработки дымов, когда цикл очистки фильтра включается даже, если концентрация улавливаемых загрязняющих веществ достигает своего максимального уровня. В этом случае большие количества реактива удаляются в момент, когда в них существует наибольшая потребность, то есть во время пика концентрации загрязняющих веществ. Как следствие, газ очищается не полностью, и концентрация загрязняющих веществ на выходе рукавного фильтра превышает допустимые нормы.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков. Поставленная задача согласно изобретению решена путем создания способа по пункту 1 прилагаемой формулы изобретения.

Другие отличительные признаки настоящего изобретения изложены в пунктах 2-5 прилагаемой формулы изобретения.

Далее следует описание изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором показана блок-схема этапов способа управления в соответствии с настоящим изобретением.

Объектом настоящего изобретения является способ управления циклами очистки рукавного фильтра. Этот фильтр не показан на сопровождающем чертеже, так как он сам по себе является фильтром известного типа, и его подробное описание опускается. Прежде всего необходимо избегать двух случаев:

- случай, когда очистка фильтра запускается в результате кратковременного пика расхода,

- случай, когда очистка фильтра запускается в момент, когда на фильтре проявляется пик концентрации загрязняющих веществ. Действительно, в этой ситуации существует потребность в полной толщине фильтрационного кека, и запуск очистки фильтра является нежелательным, если только не возникает ее необходимость по другим причинам.

Как правило, когда обнаруживается пик концентрации загрязнения, согласно известным техническим решениям, следует увеличить количество нагнетаемого реактива. Это предопределяет соответствующее снижение пропускной способности и, следовательно, приближает этап очистки фильтра. Согласно настоящему изобретению, наоборот, в случае пика концентрации загрязняющих веществ предполагается отсрочить очистку фильтра.

Согласно изобретению, используют три типа сигналов для управления очисткой фильтра:

- расход газа (или сигнал, непосредственно связанный с расходом),

- снижение пропускной способности фильтра, и

- по меньшей мере, один сигнал, содержащий указание о концентрации загрязняющих веществ, причем эти загрязняющие вещества поступают на фильтр и/или покидают фильтр и измеряются соответствующим устройством измерения.

Что касается расхода, можно, например, использовать сигнал, передаваемый расходомером, находящимся на входе или на выходе фильтра, или сигнал, показывающий скорость вращения вентилятора.

Сигнал о снижении пропускной способности фильтра выдается датчиками давления или дифференциального давления, находящимися, например, на входе или на выходе фильтра.

Сигнал о концентрации загрязняющих веществ выдается, например, входными, выходными или входными/выходными анализаторами, измеряющими значения концентрации загрязняющих веществ, таких как HCl или SO₂.

Описанные выше различные способы получения информации, касающейся расхода, пропускной способности и концентрации загрязняющих веществ, сами по себе известны.

При этом определяют три пороговых значения пропускной способности фильтра, обозначаемые DP:

Во первых, это нижний порог DP1.

Речь одет о пороговом значении, ниже которого очищающие или фильтрующие возможности фильтра не могут быть обеспечены должным образом. Предпочтительно DP1 выбирают в диапазоне от 700 до 1500Па.

Устанавливают также верхний порог DP2.

Речь идет о пороговом значении, при котором энергия, необходимая для вентилятора, превышает допустимые значения, или которое может превысить возможности системы очистки фильтра. Предпочтительно DP2 выбирают в диапазоне от 1000 до 2000 Па.

Устанавливают сверхвысокий порог DP3.

Речь идет о пороговом значении, при котором в линии обработки дымов возникает разрежение или сверхвысокое давление, выходящие за допустимые пределы с точки зрения механической прочности установки. Предпочтительно DP3 выбирают в диапазоне от 1500 до 2500 Па.

Кроме того, получают фильтрованное значение сигнала измерения снижения пропускной способности. Это позволяет избежать помех при измерении, связанных, в частности, с точечными пиками расхода или с паразитными сигналами. Получение этого фильтрованного значения, обозначаемого DP*, осуществляют при помощи цифровых или аналоговых средств.

Например, можно использовать обработку сигнала при помощи полосового цифрового фильтра с известным алгоритмом или использовать фильтрованный сигнал снижения пропускной способности, выдаваемый блоком компьютерной обработки, на который поступает зашумленный сигнал снижения пропускной способности и который выдает отфильтрованный сигнал. Можно, например, использовать цифровые алгоритмы Сависки-Голэя, цифровой фильтр Холта, экспоненциальные фильтры.

Так, в случае, когда используют алгоритм Сависки-Голэя, DP* можно получить следующим образом: DP*=0,126*DP(t-10 Δt)+0,0140*DP(t-9Δt)-0,0629*DP(t-8Δt)-0,105*DP(t-7Δt)-0,112*DP(t-6Δt)-0,0839*DP(t-5Δt)-0,0210*DP(t-4Δt)+0,0769*DP(t-3Δt)+0,210*DP(t-2Δt)+0,378*DP(t-Δt)+0,5800*DP(t), где Δt - интервал времени, разделяющий два поступления сигнала снижения пропускной способности, при этом Δt находится в пределах от 10 до 60 секунд.

Согласно изобретению, фильтрованное значение DP* корректируют при помощи значения, связанного с расходом, то есть получают DP_c - новое скорректированное значение снижения пропускной способности. Для этого используют сигнал расхода, приведенный к контрольному сигналу при использовании отношения

где DP* - является фильтрованное значение снижения пропускной способности, - среднее значение расхода за контрольный период, например за половину часа, Q_ref - контрольный расход, например, равный номинальному расходу установки, и n - показатель степени от 1 до 2.

Управление очисткой фильтра, осуществляемое в соответствии с настоящим изобретением, описано со ссылками на фиг.1.

Сначала в блок М вводят измерение вышеупомянутых параметров: снижения пропускной способности, расхода, а также концентрации загрязняющих веществ. Затем в блоке Т1 производят первый тест сравнения между не фильтрованным значением снижения пропускной способности и сверхвысоким порогом DP3, то есть

Тест 1: DP>DP3

Если абсолютное снижение пропускной способности фильтра превышает сверхвысокий порог DP3, очистку фильтра запускают в любом случае, т.е. переходят в блок I, соответствующий запуску очистки фильтра.

Если условие теста 1 не выполнено, проводят второй тест, представленный блоком Т2, который состоит в проверке того, проводился ли недавно цикл очистки фильтра. Если в течение времени большего промежутка τ, обычно составляющего от 15 до 90 минут, никакой цикл очистки фильтра не запускался, производят очистку фильтра.

Речь идет о предупредительном тесте, целью которого является предупреждение застаивания фильтрационного кека на рукавах, что может повлиять на последующие очистки фильтра.

Если ответом на тест 2 является ДА, то есть недавно была произведена очистка фильтра, осуществляют тест остановки на блоке ТА. Целью этого теста является сравнение нескорректированного снижения пропускной способности DP и нижнего порога DP1. Если DP меньше DP1, очистку фильтра останавливают, как показано на блоке S.

Если ответом на тест остановки ТА является НЕТ, производят три вычисления в блоках С1, С2 и С3. Так, последовательно вычисляют вышеупомянутые значения , DP* и DP_c.

После этого осуществляют третий тест в двух блоках Т31 и Т32, образующих узел блоков Т3. Третий тест можно определить следующим образом:

Тест 3: DP_c>DP2 и пик концентрации загрязняющих веществ не обнаружен.

В частности, на блоке Т31 сначала сравнивают DP_c и DP2. Если DP_c меньше DP2, возвращаются на начало программы, то есть очистка фильтра не начинается. Если DP_c превышает DP2, отправляются на блок Т32, где, возможно, обнаружен пик концентрации загрязняющих веществ.

В этой связи можно использовать несколько методов диагностирования такого пика концентрации загрязняющих веществ. Предпочтительно обнаружение этого пика можно осуществить путем исследования происхождения сигнала концентрации загрязняющих веществ и можно в нем убедиться при наличии совокупности из трех факторов:

1. Значение сигнала концентрации загрязняющих веществ на выходе превышает первый предел Н1. В частности, если загрязняющим веществом является соляная кислота, Н1 выбирают в диапазоне от 5 до 50 мг/Нм³.

2. Значение сигнала концентрации загрязняющих веществ на выходе возрастает, начиная от двух единиц времени, сигнал концентрации загрязняющих веществ в момент (t-2Δt) меньше значения в момент t, где: Δt является промежутком времени, разделяющим два поступления сигнала концентрации загрязняющих веществ. Предпочтительно Δt выбирают в пределах от 10 до 300 секунд.

3. Значение сигнала концентрации загрязняющих веществ на входе превышает заранее установленный предел Н2. Например, если речь идет о соляной кислоте, концентрацию которой измеряют на заводе по сжиганию бытовых отходов, это значение выбирают в диапазоне от 1000 до 3000 мг/Нм³ HCl.

Таким образом, если три вышеуказанные условия выполняются, приходят к заключению, что присутствует пик концентрации загрязняющих веществ. В этих условиях очистку фильтра не производят и возвращаются на начало программы. Если же, наоборот, пик концентрации загрязняющих веществ не обнаружен, учитывая, что DP_c больше DP2, как было указано выше, запускают очистку фильтра.

Таким образом, согласно изобретению, очистку фильтра производят при условии проверки, по меньшей мере, одного из тестов Т1-Т3. Отмечается также, что тест остановки ТА можно проводить независимо от этих тестов Т1-Т3 в разных местах представленной блок-схемы.

Изобретение относится к способу управления очисткой рукавного фильтра. Согласно способу считывают, по меньшей мере, одно измерение сигнала снижения пропускной способности (DP) фильтра. Фильтруют сигнал снижения пропускной способности (DP) при помощи цифровых или аналоговых средств для получения фильтрованного сигнала (DP*). Вычисляют значение фильтрованного сигнала (DP*), скорректированное значением расхода, по формуле

где: - среднее значение расхода дымов, рассчитанное для заранее определенного периода времени, в частности, в пределах от 10 до 30 минут; Qref - значение контрольного расхода, n - показатель степени в интервале от 1 до 2 и предпочтительно в интервале от 1,2 до 1,5. Запускают цикл очистки фильтра в случае наличия, по меньшей мере, одного из любых следующих условий. Тест 1: DP>DP3 или Тест 2: в течение τ минут очистка фильтра не производилась, или Тест 3 (DP_c>DP2) и (пик загрязнения не обнаружен), где: DP3 выбирают в диапазоне от 1500 до 2500 Па, DP2 выбирают в диапазоне от 1000 до 2000 Па, τ выбирают в диапазоне от 15 до 90 минут. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности задержания загрязняющих веществ. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления очисткой рукавного фильтра, предназначенного для очистки газов или дымов, заключающийся в том, что
считывают, по меньшей мере, одно измерение сигнала снижения пропускной способности (DP) указанного фильтра,
фильтруют сигнал снижения пропускной способности (DP) при помощи цифровых или аналоговых средств для получения фильтрованного сигнала (DP*),
вычисляют значение фильтрованного сигнала (DP*), скорректированное значением расхода, по формуле:

где - среднее значение расхода дымов, рассчитанное для заранее определенного периода времени, в частности в пределах от 10 до 30 мин; Qref - значение контрольного расхода, n - показатель степени в интервале от 1 до 2 и предпочтительно в интервале от 1,2 до 1,5,
запускают цикл очистки фильтра в случае наличия, по меньшей мере, одного из любых следующих условий:
Тест 1: DP>DP3, или Тест 2: в течение τ минут очистка фильтра не производилась, или Тест 3 (DP_C>DP2) и (пик загрязнения не обнаружен),
где DP3 выбирают в диапазоне от 1500 до 2500 Па, DP2 выбирают в диапазоне от 1000 до 2000 Па, τ выбирают в диапазоне от 15 до 90 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрованный сигнал (DP*) вычисляют с использованием алгоритма Сависки-Голея по формуле:
DP*=0,126*DP(t-10Δt)+0,0140*DP(t-9Δt)-0,0629*DP(t-8Δt)-0,105*DP(t-7Δt)-0,112*DP(t-6Δt)-0,0839*DP(t-5Δt)-0,0210*DP(t-4Δt)+0,0769*DP(t-3Δt)+0,210*DP(t-2Δt)+0,378*DP(t-Δt)+0,5800*DP(t), где Δt - интервал времени, разделяющий два поступления сигнала снижения пропускной способности, при этом Δt находится в пределах от 10 до 60 с.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что условие, при котором обнаруживается пик загрязнения, выполняется при объединении следующих трех факторов:
i) значение сигнала измерения концентрации на входе превышает заранее определенный входной верхний порог;
ii) значение сигнала измерения концентрации на выходе превышает заранее определенный выходной верхний порог;
iii) сигнал измерения выходной концентрации, считанный в момент (t-2Δt'), меньше сигнала, считанного в момент (t), при этом (Δt') является интервалом времени калибровки сигналов, и его выбирают в диапазоне от 10 до 30 с.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что заранее определенный входной верхний порог находится в пределах от 1000 до 3000 мг/Нм³, а заранее определенный выходной верхний порог находится в пределах от 5 до 50 мг/Нм³.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что цикл очистки фильтра останавливают, если DP<DP1, где DP1 выбирают в диапазоне 700-1500 Па.