Основы современной малой энергетики

Тканевые фильтры. Конструкции и технические характеристики

В настоящее время в энергетике получают применение тканевые фильтры (рис. 3.9), использовавшиеся ранее в других отраслях промышленности для улавливания пыли. Поскольку электрофильтры плохо улавливают частицы размером 10 мкм и меньше, это стало причиной то­го, что в США на новых ТЭО электрофильтры заменяют рукавными фильтрами. Фильтрация в них осуществляется через гибкую ткань, изготовляемую из тонких нитей диаметром 100—300 мкм. Фильтры благодаря цилиндрической форме получили название рукавных. С помощью тка­невых фильтров можно достичь высокой степени улавливания пыли до 99,9 %. Их использование связано с рядом условий. Скорость газового потока через ткань должна быть очень низкой – порядка 0,01–0,02 м/с. Даже при таких скоростях гидравлическое сопротивление оказывается высоким (около 0,5–1,5 кПа). Наибольшую трудность при эксплуатации представляет удаление осевшей на ткани золы.

Рис. 3.9. Устройство и принцип действия тканевого рукавного фильтра

с подачей запыленного потока с периферии в рукав. Слева – рукав в режиме очистки про­дувкой воздухом, справа – рукав в режиме очистки дымовых газов

Для этого применяется механическое встряхивание либо продувка воздухом в обратном направлении, причем на это время очищаемая секция, как правило, должна отъ­единяться от газового потока шиберами.

Тканевые фильтры должны быть изготовлены из материала, выдержи­вающего высокую температуру уходящих газов котла. Материал фильтра должен быть стойким к повышенной влажности и влиянию химических соединений. В качестве материала фильтров для работы при температуре газов до 130 °С нашли применение шерсть или шерстяной войлок, при температуре около 260 °С используется стекловолокно и стекловолокно с графитом, применяется также оксалин (до 250 °С). Длительность работы ткани составляет 1–3 года.

На рис. 3.10 схематично представлена конструкция многокамерного рукавного фильтра. Число рукавов в одной камере может быть 100 и бо­лее. Дымовые газы проходят снизу внутрь рукавов, осаждение частиц пыли осуществляется на внутренней поверхности стенки рукава. При ре­генерации одна из камер с помощью клапана отключается от подачи ды­мовых газов и прилипшие к ткани слои пыли удаляются с помощью встряхивания или вибрации рукавов. Кроме того, отделению пыли спо­собствует струя сжатого воздуха, направляемая против движения процес­са фильтрации. Отделившаяся пыль падает в пылесборник, находящийся под рукавами и удаляется с помощью шнеков из фильтровального по­мещения.

Рис. 3.10. Многокамерный рукавный фильтр (4 камеры по 8 рукавов) с подачей

за­пыленного потока снизу внутрь рукавов, Р − секция на регенерации с продувкой воздухом под давлением снаружи внутрь рукавов

Фильтры с встряхиванием имеют специальные колотуш­ки, расположенные на наклонных рамах, на которых крепятся рукава. К недостаткам этого метода относится быстрый износ ткани рукава. По этой причине, особенно при использовании стеклоткани для регенерации фильтров, используют вибраторы, осуществляющие горизонтальные тря­сущие либо полоскательные движения рукавов. Такие фильтры конструк­тивно выполняются многокамерными с подачей дымовых газов внутрь рукавов. Регенерация фильтра осуществляется с помощью сжатого возду­ха низкого давления. Избыточное давление воздуха не превышает 10 Па. Такая регенерация является щадящей, при этом срок эксплуатации рука­вов достигает 16 тыс. ч. Ресурс фильтрующей ткани определяется появле­нием дефектов в ткани либо ростом ее сопротивления из-за склеивания пор. Рукава обычно имеют следующие размеры: диаметр 300 мм, длину 10 м. Площадь фильтрации одного рукава составляет 10 м2 (рис. 3.10).

Широкое распространение получили также рукавные фильтры, в кото­рых регенерация осуществляется воздухом при высоком избыточном дав­лении (рис. 3.11). Этого удалось достичь благодаря использованию в ка­честве фильтрующего материала игольчатого войлока, имеющего высо­кую прочность. В фильтрах этого типа дымовые газы подаются в рукав всегда снаружи (с периферии). Для регенерации фильтров кратковремен­но сверху вниз в рукав «выстреливают» струю воздуха при высоком давлении со скоростью звука. Происходит встряхивание и деформация рука­ва, который вздувается, благодаря чему слой пыли стекает вниз и удаля­ется (рис. 3.12). Можно регенерировать как отдельные рукава, так и ряды рукавов, отключать подачу дымовых газов в этом случае не обязательно. Процесс регенерации продолжается от 100 до 300 мс. Для таких фильт­ров нет необходимости иметь многокамерную конструкцию. Давление воздуха в резервуаре для регенерации варьируется от 0,5∙10 Па до 7∙105 Па.

Тканевые фильтры и электрофильтры требуют приблизительно одина­ковых капитальных и эксплуатационных затрат, но в отличие от электро­фильтров тканевые электрофильтры проще в эксплуатации и более эф­фективны.

Кроме рукавных тканевых фильтров находят применение и карманные тканевые фильтры, хотя они и менее распространены. Фильтрующая ткань в них выполняется в форме прямоугольных плоских карманов, за­крепленных на специальных рамах. Поток дымовых газов проходит через наружную поверхность ткани внутрь кармана. Таким образом очистка дымовых газов от золы происходит на наружной стороне ткани.

Преимущество карманной конструкции фильтров заключается в воз­можности вывести из процесса работы любую отдельную камеру без вы­ключения всей фильтровальной установки. Кроме того, есть возможность наращивания установки добавочными камерами.

Рис. 3.11. Тканевый рукавный фильтр

Рис. 3.12. Фазы функционирования тканевого рукавного фильтра

Вместе с тем, при одинаковых габаритных размерах в установке с рукавными фильтрами мож­но разместить большую фильтрационную поверхность, чем в установке с карманными тканевыми фильтрами. Обычно камерные фильтры приме­няют на малых энергоустановках.

Использование тканевых фильтров позволяет довести степень очистки дымовых газов до 99,9 % и снизить содержание золовых частиц в уходящих газах котлов ТЭО до 35–50 мг/м, что соответствует показателям экологически безопасных ТЭО.