Рукавный фильтр , также известный как рукавный фильтр , рукавный фильтр или тканевый фильтр, представляет собой устройство для контроля загрязнения воздуха и пылесборник , который удаляет из воздуха частицы или газ, выделяющиеся в результате коммерческих процессов. [1] Электростанции, сталелитейные заводы, фармацевтические производители, производители продуктов питания, производители химической продукции и другие промышленные компании часто используют рукавные фильтры для контроля выбросов загрязняющих веществ в воздух. [2] Рукавные фильтры получили широкое распространение в конце 1970-х годов после изобретения высокотемпературных тканей (для использования в фильтрующих материалах), способных выдерживать температуры более 350 ° F (177 ° C). [3]
В отличие от электрофильтров , производительность которых может значительно варьироваться в зависимости от процесса и электрических условий, действующие рукавные фильтры обычно имеют эффективность улавливания частиц 99% или выше, даже если размер частиц очень мал.
В большинстве рукавных фильтров в качестве фильтрующего материала используются длинные цилиндрические мешки (или трубки), изготовленные из тканой или войлочной ткани. В тех случаях, когда запыленность относительно низкая, а температура газа составляет 250 °F (121 °C) или ниже, в качестве фильтрующего материала вместо мешков иногда используются гофрированные картриджи из нетканого материала. [4] [5]
Запыленный газ или воздух поступает в рукавный фильтр через бункеры и направляется в отсек рукавного фильтра. Газ проходит через мешки либо изнутри, либо снаружи, в зависимости от метода очистки, и слой пыли накапливается на поверхности фильтрующего материала до тех пор, пока воздух не перестанет проходить через него. Когда происходит достаточный перепад давления (ΔP), начинается процесс очистки. Очистка может осуществляться, когда рукавный фильтр находится в режиме онлайн (фильтрация) или в автономном режиме (изолирован). Когда отсек становится чистым, возобновляется нормальная фильтрация. [6]
Рукавные фильтры являются очень эффективными сборщиками твердых частиц, поскольку на поверхности мешков образуется пылевая корка. Ткань представляет собой поверхность, на которой пыль собирается с помощью следующих четырех механизмов: [7]
Сочетание этих механизмов приводит к образованию пылевой корки на фильтре, что в конечном итоге увеличивает сопротивление потоку газа. Фильтр необходимо периодически очищать.
Рукавные фильтры классифицируются по используемому методу очистки. Тремя наиболее распространенными типами рукавных фильтров являются механические вибростенды, реверсивные газовые и импульсно-струйные. [8]
В рукавных фильтрах с механическим шейкером трубчатые рукавные фильтры крепятся к ячеистой пластине внизу рукавного фильтра и подвешиваются к горизонтальным балкам вверху. Грязный газ поступает в нижнюю часть рукавного фильтра и проходит через фильтр, а пыль собирается на внутренней поверхности рукавов.
Очистка рукавного фильтра с механическим встряхивателем осуществляется встряхиванием верхней горизонтальной штанги, на которой подвешиваются мешки. Вибрация , создаваемая валом и кулачком с приводом от двигателя , создает волны в мешках, стряхивая с них пыль.
Рукавные фильтры-шейкеры различаются по размерам: от небольших устройств с встряхивателями до больших, разделенных на отсеки устройств. Они могут работать прерывисто или непрерывно. Единицы периодического действия могут использоваться, когда процессы работают на периодической основе; когда партия готова, рукавный фильтр можно очистить. В непрерывных процессах используются разделенные на отсеки рукавные фильтры; при очистке одного отсека поток воздуха можно перенаправить в другие отсеки.
В рукавных камерах с шейкерами во время цикла встряхивания внутри мешков не должно быть положительного давления . Давление всего 5 паскалей (0,00073 фунтов на квадратный дюйм) может помешать очистке.
Соотношение воздух -ткань в рукавных фильтрах-шейкерах относительно низкое, поэтому требования к пространству довольно высоки. Однако из-за простоты конструкции они популярны в горнодобывающей промышленности.
В рукавных фильтрах с обратным воздухом мешки крепятся к ячеистой пластине в нижней части рукавного фильтра и подвешиваются к регулируемой подвесной раме вверху. Поток загрязненного газа обычно поступает в рукавный фильтр и проходит через мешок изнутри, а пыль собирается внутри рукавов.
Рукавные фильтры с обратным воздухом разделены на отсеки, что обеспечивает непрерывную работу. Перед началом цикла очистки фильтрация в очищаемом отсеке прекращается. Мешки очищаются путем подачи чистого воздуха в пылесборник в обратном направлении, что создает давление в отсеке. Под давлением мешки частично разрушаются, в результате чего пылевая корка трескается и падает в нижний бункер. По окончании цикла очистки обратный поток воздуха прекращается и отсек возвращается в основной поток.
Поток грязного газа помогает поддерживать форму мешка. Однако, чтобы предотвратить полное разрушение и натирание ткани во время цикла чистки, в мешки через определенные промежутки вшивают жесткие кольца.
Требования к пространству для рукавного фильтра с обратным воздухом сопоставимы с требованиями для виброситового рукавного фильтра; однако потребности в техническом обслуживании несколько выше.
В рукавных фильтрах с обратной импульсной струей отдельные мешки поддерживаются металлической клеткой (корпусом фильтра), которая крепится к ячеистой пластине в верхней части рукавного фильтра. Грязный газ поступает снизу рукавного фильтра и течет снаружи внутрь рукавов. Металлическая клетка предотвращает схлопывание мешка. Рукавный фильтр с импульсной струей был изобретен компанией MikroPul (в настоящее время частью группы Nederman и до сих пор являющейся крупным поставщиком решений для фильтрации) в 1950-х годах.
Мешки очищаются коротким потоком сжатого воздуха , подаваемого через общий коллектор над рядом мешков. Сжатый воздух ускоряется с помощью сопла Вентури , установленного в верхней части рукавного фильтра с обратной струей. Поскольку продолжительность выброса сжатого воздуха невелика (около 0,1 секунды), он действует как быстро движущийся пузырь воздуха, путешествующий по всей длине мешка и вызывающий изгиб поверхностей мешка. В результате сгибания мешков пылевой осадок разбивается, и выбитая пыль падает в бункер для хранения внизу.
Пылесборники с обратной импульсной струей могут работать непрерывно и очищаться без прерывания потока, поскольку выброс сжатого воздуха очень мал по сравнению с общим объемом запыленного воздуха, проходящего через коллектор. Из-за этой функции непрерывной очистки пылесборники с обратной струей обычно не разделены на отсеки.
Короткий цикл очистки коллекторов с обратной струей снижает рециркуляцию и повторное осаждение пыли. Эти коллекторы обеспечивают более полную очистку и восстановление мешков, чем методы очистки шейкером или обратным потоком воздуха. Кроме того, функция непрерывной очистки позволяет им работать с более высоким соотношением воздуха и ткани, поэтому требования к пространству ниже.
Цифровой последовательный таймер включает электромагнитный клапан через заданные интервалы времени, чтобы нагнетать воздух в продувочную трубку и очищать фильтры.
В некоторых рукавных фильтрах установлены ультразвуковые излучатели , обеспечивающие дополнительную вибрацию и улучшающую очистку от пыли. Рупоры, которые генерируют звуковые волны высокой интенсивности в нижней части ультразвукового спектра , включаются непосредственно перед или в начале цикла очистки, чтобы помочь разорвать связи между частицами на поверхности фильтрующего материала и способствовать удалению пыли.
В дополнение к наиболее распространенным методам очистки рукавных фильтров существует относительно новый способ использования каркаса рукавного фильтра. Опция вращающейся механической клетки состоит из фиксированной клетки, прикрепленной к пластине ячейки. В дополнение к фиксированной механической клетке внутри фиксированной клетки имеется клетка, которую можно активировать, чтобы воздействовать на внутреннюю часть фильтровального мешка. Это взбивающее действие достигает того же желаемого эффекта, заключающегося в создании силы, которая вытесняет частицы при движении клетки. [9]
Для очистки рукавных фильтров используются два основных типа последовательности:
Рукавные фильтры периодической очистки состоят из множества отсеков или секций. Каждый отсек периодически закрывается от поступающего потока грязного газа, очищается и затем снова включается в работу. Пока отдельный отсек находится не на своем месте, поток газа отводится из области отсека. Это делает ненужным остановку производственного процесса во время циклов очистки.
Постоянно очищаемые отсеки рукавного фильтра с постоянной фильтрацией. Поток сжатого воздуха на мгновение прерывает процесс сбора, чтобы очистить мешок. Это известно как импульсная струйная очистка. Импульсная струйная очистка не требует отключения отсеков. Рукавные фильтры с постоянной очисткой предназначены для предотвращения полного отключения во время обслуживания рукавов и сбоев в первичной системе.
Производительность рукавного фильтра зависит от температуры газа на входе и выходе, перепада давления, непрозрачности и скорости газа . Химический состав , влажность, кислотная точка росы , содержание частиц и распределение по размерам газового потока также являются важными факторами.
Перепад давления, сопротивление фильтра, соотношение воздух-ткань и эффективность сбора являются важными факторами при проектировании рукавного фильтра.
Тканевые фильтр-мешки представляют собой овальные или круглые трубки, обычно длиной 15–30 футов (4,6–9,1 м) и диаметром от 5 до 12 дюймов (130–300 мм), изготовленные из тканого или войлочного материала. [10]
Нетканые материалы бывают войлочными или мембранными. Нетканые материалы прикреплены к тканой основе (сетке). Войлочные фильтры содержат хаотично расположенные волокна, поддерживаемые тканым подкладочным материалом (сеткой). В мембранном фильтре к сетке прикреплена тонкая пористая мембрана. Высокоэнергетические методы очистки, такие как импульсная струя, требуют использования войлочных тканей.
Тканые фильтры имеют определенный повторяющийся рисунок. Методы очистки с низким энергопотреблением, такие как встряхивание или обратный поток воздуха, позволяют использовать тканые фильтры. Различные узоры плетения, такие как полотняное переплетение , саржевое переплетение или сатиновое переплетение, увеличивают или уменьшают пространство между отдельными волокнами. Размер помещения влияет на прочность и проницаемость ткани. Более плотное переплетение соответствует низкой проницаемости и, следовательно, более эффективному улавливанию мелких частиц.
В обратные подушки безопасности вшиты противосхлопывающиеся кольца, предотвращающие сжатие при подаче энергии очистки. Рукавные фильтры с импульсной струей поддерживаются металлической сеткой, которая удерживает ткань в натянутом состоянии. Чтобы продлить срок службы фильтрующих рукавов, к фильтрующей стороне ткани можно приклеить тонкий слой мембраны из ПТФЭ (тефлона), чтобы частицы пыли не попадали в волокна фильтрующего материала. [11]
В некоторых рукавных фильтрах используются гофрированные картриджные фильтры, [12] аналогичные тем, которые используются в домашних системах фильтрации воздуха. Это позволяет значительно увеличить площадь поверхности для более высокого расхода за счет дополнительных сложностей в производстве и очистке.