Разработка, освоение производства и внедрение матерчатых фильтров для очистки промышленных газовых выбросов.

В последние годы в передовых, технически развитых странах, в большинстве отраслей промышленности наметилась тенденция к расширению области применения рукавных фильтров, как одного из наиболее эффективных аппаратов очистки промышленных газовых выбросов. Такая тенденция обусловлена, во-первых, повышением требований к защите окружающей среды и, во-вторых, появлением и расширением производства новых фильтровальных материалов из синтетических волокон, способных работать в различных условиях применения, в различных конструкциях фильтров, с широким диапазоном применения различных способов регенерации.
Эффективность пылеулавливания в тканевых фильтрах мало зависит от свойств пыли и ее начальной концентрации. Капитальные затраты значительно меньше, чем у электрофильтров. Основным условием успешной эксплуатации рукавных фильтров является контроль температуры и влажности, поступающих на очистку газов, обеспечение нормальной работы регенерирующих устройств, своевременное удаление уловленной пыли, контроль за состоянием фильтрующего материала.
В последние годы рукавные фильтры нашли широкое применение для улавливания летучей золы на электростанциях, для очистки газов, образующихся при работе электродуговых сталеплавильных печей, для улавливания субмикронных частиц в производстве технического углерода, в системах аспирации при пересыпке, транспортировке, упаковке сыпучих высокодисперсных порошковых материалов.
Сфера применения тканевых фильтров постоянно расширяется с расширением объема и ассортимента производства фильтровальных материалов. В большинстве отраслей промышленности тканевые фильтры стабильно обеспечивают эффективность пылеулавливания на уровне 99-99,9%. Гидравлическое сопротивление их лежит в пределах 1000-3000 Па, наработка на отказ определяется 10000-20000 час.
Для различных отраслей промышленности требуются фильтры малой, большой и средней производительности. Фильтры малой производительности (условно до 30 тыс. куб.м в час) необходимы для малых аспирационных систем, участков пересыпки, транспортировки пылевидных материалов, для обеспечения различных технологических линий с целью предохранения от абразивного износа установленного оборудования или очистки технологических газов от пылевидных продуктов. Фильтры средней производительности (условно от 30 до 150 тыс. куб. м в час) требуются для очистки газов в черной и цветной металлургии, в производствах строительных материалов, в химии и нефтехимии. Фильтры этой группы наиболее распространены и вероятно составляют основную часть по объему выпуска всех рукавных фильтров. Особую проблему составляет высокоэффективная очистка газов в фильтрах большой производительности. Мировая практика имеет конструкции фильтрующих аппаратов, способных очищать отбросные газы с производительностью миллион и более куб.м газа в час. В основном такие аппараты используются в черной металлургии для очистки газов после мощных электродуговых сталеплавильных печей, в цветной металлургии - для очистки газов после печей производства кремния и выплавки алюминия, в энергетике - после котлов, сжигающих каменный уголь, в производстве строительных материалов - после мельниц и обжиговых печей.
При решении проблемы высокоэффективной очистки газов небольших объемов, в свое время, были созданы и поставлены на серийное производство рукавные фильтры с импульсной регенерацией ткани, которые широко применяются в различных отраслях промышленности, в основном достаточно отработаны в отношении надежности и по заказам предприятий производятся в настоящее время Акционерным обществом "ФИНГО" в посёлке Семибратово, Семибратовской фирмой НИИОГАЗ, Кемеровским заводом ХИММАШ. Это фильтры типа ФРКИ и их модификации. Эти фильтры до сих пор широко применяются в аспирационных и технологических системах с производительностью по газу до 30 тыс.куб.м в час.
Аналогичные фильтры выпускает Япония, Фирма "Хосокава" с поверхностью фильтрования от 5 кв.м до 250 кв.м. Фирма "Микропул" в ФРГ, фирма "ОПАМ" в Польше. Фильтры подобного типа широко распространены в Англии, Америке, Франции и других передовых странах.
Необходимо отметить, что, как базовый образец фильтров общепромышленного применения, фильтр ФРКИ может еще многие годы с успехом применяться во многих отраслях промышленности без особых усовершенствований. По основным показателям он находится на уровне лучших мировых образцов и всякие искусственные, недостаточно продуманные новшества, введенные в его конструкцию, могут привести к потере основных преимуществ, заключающихся в простоте обслуживания, надежности и малой энергоемкости этих типов аппаратов.
С целью расширения диапазона применения рукавных фильтров такого типа, Семибратовская фирма НИИОГАЗ провела конструктивную проработку различных модификаций базового образца применительно к конкретным специфическим условиям применения. В частности, разработана конструкция фильтра на базе ФРКИ с эллипсовидным сечением фильтровального элемента. Фильтр такой конструкции по некоторым показателям превосходит базовый образец ФРКИ. Это фильтры с выемом эллипсовидных каркасов в сторону.
Сделана проработка документации на фильтры, способные работать во взрывоопасных средах. Производство таких фильтров освоено Кемеровским заводом "Химмаш".
Другой новой конструкцией среди малых фильтров являются кассетные фильтры с ячейковой формой компоновки фильтровального элемента. Это фильтры ФКИ. Главное их преимущество заключается в значительном снижении габаритов за счет специальной компоновки, и второе - это удобство обслуживания в процессе замены фильтровальных элементов за счет быстросъемной кассеты.
К настоящему времени Семибратовской фирмой НИИОГАЗ подготовлена документация на типоразмерный ряд таких фильтров. Проведены научно-исследовательские работы с применением опытных образцов полномасштабных фильтров в стекольной промышленности (на Ленинградском заводе художественного стекла), на шинном заводе в г. Ярославле, на строительных предприятиях г., Гомеля, в порошковой металлургии (на опытном предприятии Киевского института проблем материаловедения Академии наук Украины).
Полученные результаты исследований подтверждают возможность широкого применения фильтров такого типа в различных отраслях промышленности.
Таким образом, решается вопрос разработки и постановки на производство фильтров малой производительности общепромышленного применения.
Для очистки газов с производительностью от 30 до 100-150 тыс.куб. в час, где требуются фильтры условно средней производительности, организациями научно-производственного объединения "Газоочистка" в свое время были разработаны и поставлены на серийное производство фильтры с двухсторонней импульсной продувной типа ФРКДИ, которые успешно закрывали такие переделы, как малые сталеплавильные печи, объединенные аспирационные системы узлов пересыпки, транспортировка пылевидных материалов на предприятиях строительных отраслей, аспирационные системы предприятий цветной металлургии. В плане обновления эти фильтры были заменены на более совершенные в части экономии затрат электроэнергии, снижения металлоемкости, повышения надежности. Разработаны и освоено серийное производство фильтров типа ФРИ трех типоразмеров на 630, 1250 и 1600 кв. м ткани они перекрывают диапазон очищаемых газов от 50 до 150 тыс.куб.м в час.
Особую проблему составляет высокоэффективная очистка газовых выбросов после сталеплавильных печей большой производительности (40, 100 и 200 тонных печей), после печей выплавки кремния и алюминия в цветной металлургии, в этом случае очистке подвергаются газы с производительностью миллион куб.м. в час и более. За рубежом для этих целей используются рукавные фильтры. Так, фирма "Шарон стил" США использует рукавные фильтры для очистки газов после печей емкостью 115 тонн. Фирма "Кусибл стил Ко оф Америка'" США использует рукавные фильтры после сверхмощных печей емкостью на 160 тонн.
Разработанные и поставленные на серийное производство у нас в стране высокопроизводительные рукавные фильтры типа ФРО практически являются сейчас основными аппаратами, которые с уверенностью могут закладываться в проекты для очистки больших объемов газов.
Одним из существенных недостатков фильтров ФРО является его габаритность, обусловленная выбранным способом регенерации ткани, компоновкой фильтровального материала. В связи с этим, в Семибратовской фирме НИИОГАЗ проведены исследования и разработана документация на полномасштабный фильтр кассетной компоновки производительностью 700 тыс.куб.м в час. Опытный фильтр ФКИ- 8000 был изготовлен на Семибратовском заводе ГОА и смонтирован на Челябинском металлургическом комбинате "Мечел" (для очистки отходящих газов) после 100 тонной электродуговой сталеплавильной печи. Отличительной особенностью нового фильтра является кассетная компоновка фильтровальных элементов в виде ячейковой структуры, за счет чего значительно сокращены габариты аппарата, повышено удобство его обслуживания. Быстросъемная кассета, ремонт которой можно производить в стационарных условиях, содержит 28 кв. м фильтровальной ткани и занимает объем приблизительно 0,8 куб. м, что в несколько раз меньше по сравнению с рукавной компоновкой.
Заводы технического углерода снабжаются в настоящее время довольно эффективными, отработанными фильтрами типа. ФР-5000 и ФР-250, корпуса, которых выполняются из коррозионно-стойких нержавеющих сталей. Фильтры работают на удельных газовых нагрузках 0,35 куб. м на кв.м в мин., естественно, что габариты и металлоемкость этих фильтров довольно значительные. Совместно с институтом технического углерода г. Омск Семибратовской фирмой НИИОГАЗ в свое время были разработаны новые фильтры с подводом и отсосом газа в период регенерации через бункерную часть, что позволяет поднять производительность фильтров, снизить энергетические затраты. В соответствии с намечаемыми планами новые фильтры ФРОТ-250 и ФРОТ-5000 предполагалось поставить на серийное производство взамен ФР-250 и ФР-5000. Однако, к сожалению, в связи с интенсивным снижением финансовых возможностей заказчиков и производителей, данная работа была приостановлена на стадии опытно-промышленного образца.
Опытный образец фильтра ФРОТ-5000 был изготовлен, смонтирован на Волгоградском заводе технического углерода, прошел межведомственные испытания и рекомендован к серийному производству. Примерно такая же обстановка с разработкой нового фильтра для алюминиевой промышленности. По заявке ВАМИ разработана документация на высокопроизводительные фильтры для алюминиевой промышленности типа ФРИА-900 и для печей кремния типа ФРОК.

3.4. Конструкция промышленных матерчатых фильтров производства "Росгазоочистки".

Фильтры типа ФРКИ.

Фильтры типа ФРКИ являются аппаратами общепромышленного применения.. Они предназначены для высокоэффективной очистки запыленных газов с температурой до 140⁰ С, не являющихся токсичными, агрессивными, пожаро- и взрывоопасными. Принципиальная схема фильтра представлена на рис.3.20.

Фильтр состоит из корпуса, разделенного на камеры неочищенного и очищенного газов, фильтровальных элементов (каркасного типа), клапанной секции с управляющими электромагнитами, устройства управления регенерацией, бункеров со шнеками или без них, в зависимости от типоразмера фильтра. В фильтре запыленный газ из нижней части корпуса направляется к рукавам и далее через фильтрующий материал во внутреннюю полость рукавов. Пыль задерживается на фильтровальном материале, а очищенные газы через эжекторные патрубки удаляются в камеру очищенного газа и далее к потребителю или в атмосферу. Регенерация фильтровальных рукавов осуществляется периодически по заданному циклу без отключения секций односторонней импульсной продувкой, сжатым воздухом. Система регенерации рассчитана на использование сжатого воздуха давлением до 0,6 Мпа (6 кгс/см2). В случае эксплуатации фильтров при пониженном давлении сопловые отверстия на раздающих трубах рассверливаются согласно рекомендаций, включенных в инструкцию по эксплуатации. Сжатый воздух, поступающий на регенерацию, должен быть очищен и посушен не ниже 10 класса по ГОСТ 17433-80. Расход сжатого воздуха ориентировочно рассчитывают, исходя из режима регенерации, примерно 55 дм3 через одну раздающую трубу за один импульс. Для нормальных условий эксплуатации фильтры устанавливаются в закрытых отапливаемых помещениях. В таблице 3.1 приведены технические характеристики фильтров ФРКИ, документация на которые разработана в ОАО "Семибратовская фирма НИИОГАЗ" Росгазоочистки. В таблице приведен объем очищаемого газа для общей ориентировки при максимально допустимой удельной газовой нагрузке, равной 1,6 м3/м2 мин. Практически удельная газовая нагрузка определяется проектом установки.

Техническая характеристика тканевых фильтров типа ФРКИ изготавливаемых Семибратовской фирмой НИИОГАЗ

Одной из модификаций фильтров с импульсной продувкой, созданной в 80-х годах в СФ НИИОГАЗ, является ФРКИ-90А. Фильтр ориентирован на улавливание асбестовой пыли. В отличие от базового варианта общепромышленного фильтра, в новом фильтре ФРКИ-90А применены переломные каркасы рукавов (рис.3.21.). Это позволяет устанавливать аппараты в помещениях с низкими потолками. Перелом каркаса и его возврат в первоначальное положение осуществляется без снятия ткани, без применения каких-либо дополнительных приспособлений. Одной из особенностей конструкции этого аппарата состоит в подаче газа не в бункерную часть, а в нижнюю часть корпуса. Это исключает зависание волокнистой пыли на входе в фильтр и позволяет применять его для очистки воздуха вентиляционных систем на участках обработки асбофрикционных изделий. Бункер фильтра имеет шнек, на входе которого установлен шлюзовой затвор, Щелевидный бункер обеспечивает лучшее удаление пыли по сравнению с пирамидальными бункерами.

Определенное значение в некоторых конструкциях фильтров придается вопросам удобства замены фильтровальных элементов. Так, в фильтрах, предназначенных для улавливания порошковых полимерных красок, рукава скомпонованы в блоки. Блок целиком может выниматься из секции и заменяться новым (рис.3.22.). Таким образом, решаются вопросы сокращения сроков ремонтного простоя фильтров. Ремонт рукавов в условиях "вне корпуса" значительно удобнее и может быть выполнен значительно качественнее. Кроме всего, боковой выем каркасных рукавов, скомпонованных в блок, позволяет устанавливать фильтры с минимальным расстоянием от верха фильтра до потолка помещения.

Гарантия высокоэффективной очистки примышленных газов от частиц тонкодисперсной пыли является проблемой для многих предприятий, связанных с производством и переработкой, пылевидных материалов. В связи с этим, в СФ НИИОГАЗ был разработан рукавный фильтр, гарантирующий высокую степень улавливания пыли даже при прорыве одного или нескольких рукавов [Л15]. Схема фильтра представлена на рис.3.23. Корпус фильтра разделен эжекторной плитой на камеру запыленного газа и камеру чистого газа. В камере запыленного газа установлены первичные рукава, имеющие жесткие каркасы. В камере чистого газа подвешены вторичные бескаркасные рукава. Первичные и вторичные рукава соединены с помощью эжекторных патрубков. Запыленный газ входит в нижнюю часть фильтра, частично очищается, проходит во внутреннюю полость рукавов, вторично очищается верхними рукавами и далее из камеры чистого газа выбрасывается в атмосферу. Регенерация рукавов производится импульсной продувкой. Верхние рукава регенерируются за счет разрежения создаваемого эжектированием струи воздуха. Нижние рукава регенерируются за счет импульсного давления внутри рукава.