Многослойный фильтрующий рукавный элемент для очистки от золовых частиц газов топливосжигающих установок

Изобретение относится к области экологических проблем и может быть использовано для очистки отходящих газов топливосжигающих установок в теплоэнергетической и других отраслях промышленности. Фильтрующий рукавный элемент для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок содержит средство регенерации фильтрующего материала. Фильтрующий рукавный элемент содержит первый каркас с натянутым на него первым глухим рукавом из фильтрующего материала, поверх которого надет второй каркас с натянутым на него вторым глухим рукавом из фильтрующего материала. Размер проходных отверстий во втором рукаве больше, чем в первом рукаве. Средство регенерации фильтрующего материала выполнено в виде трубки Вентури, прикрепленной с помощью дистанционирующих элементов к первому или второму каркасу. Первый и второй каркасы выполнены в виде каркасных сеток цилиндрической формы. Трубка Вентури расположена над внутренней поверхностью рукавного элемента соосно с его продольной осью симметрии таким образом, что ее диффузор обращен к указанной внутренней поверхности рукавного элемента. К трубке Вентури подключены пьезометры, предназначенные для обеспечения контроля изменения расхода воздуха при проведении регенерации фильтрующего рукавного элемента. Первый и второй глухие рукава выполнены из фильтрующего материала, который представляет собой однородную иглопробивную массу волокнистого материала. Изобретение обеспечивает снижение гидравлического сопротивления, повышение прочности конструкции, обеспечение возможности подачи воздуха с мощным импульсом, распределяющимся по всей внутренней поверхности фильтрующего материала, и обеспечение контроля изменения расхода воздуха при проведении регенерации фильтрующего элемента для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к области экологических проблем и может быть использовано, в частности, для очистки отходящих газов топливосжигающих установок в теплоэнергетической и других отраслях промышленности.

Уровень техники

На топливосжигающих установках тепловых электростанций (ТЭС) используются различные фильтрующие устройства для очистки отходящих газов от мелкодисперсных золовых частиц с целью снижения уровня загрязнения окружающей среды.

Известен принятый в качестве прототипа патентуемого изобретения фильтрующий рукавный элемент для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок, содержащий последовательно расположенные слои фильтрующего материала с уменьшающимися в направлении очищаемого газового потока пропускными отверстиями, а также средство каталитического обезвреживания указанных токсичных составляющих и средство регенерации указанного фильтрующего материала. Причем указанный фильтрующий элемент выполнен однопроходным по отношению к пересечению очищаемым газовым потоком фильтрующего материала и представляет собой цилиндрический каркас с натянутым на него глухим рукавом из указанного фильтрующего материала. При этом последний имеет по толщине рукава три концентрических слоя с уменьшающимися размерами пропускных отверстий в направлении от наружного к внутреннему слою, указанное средство каталитического обезвреживания токсичных составляющих отходящих газов представляет собой равномерно распределенный в объеме промежуточного слоя фильтрующего материала тонкоизмельченный порошок катализатора на основе палладия, а указанное средство регенерации выполнено единым для всех фильтрующих слоев и представляет собой расположенную внутри фильтрующего элемента по его оси тупиковую трубку с выведенным за пределы фильтрующего элемента открытым концом для импульсной подачи в указанную трубку сжатого воздуха и равномерно распределенными по боковой поверхности указанной трубки радиальными выпускными соплами. Причем каждый из указанных концентрических слоев фильтрующего материала представляет собой однородную иглопробивную массу волокнистого материала с различными для каждого указанного слоя плотностью упаковки и диаметром волокон при увеличивающемся значении плотности упаковки и убывающем значении диаметра волокон от наружного слоя к внутреннему. При этом плотность упаковки волокон для каждого из указанных слоев от наружного к внутреннему составляет, соответственно, 130÷170 г/м³, 230÷270 г/м³, 330÷370 г/м³, диаметр волокон, соответственно, - 4,5÷5,5 мкм, 2,8÷3,2 мкм и 1,9÷2,1 мкм, а дисперсность порошка указанного катализатора составляет 50÷70 мкм (патент RU 182762 U1, МПК: B01D 46/02, опубликовано: 30.08.2018 г. (далее-[1])).

Недостатки известного из [1] фильтрующего рукавного элемента для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок заключаются в следующем.

Основным недостатком известного из [1] фильтрующего рукавного элемента является высокое гидравлическое сопротивление фильтрующего материала, из-за наличия промежуточного слоя, содержащего тонкоизмельченный порошок катализатора на основе палладия в его проходных каналах.

Другой недостаток известного из [1] фильтрующего рукавного элемента заключается в невозможности подачи воздуха с мощным импульсом через радиальные сопла трубки при его регенерации из-за недостаточно высокой прочности конструкции фильтрующего элемента, а также из-за его гидравлического сопротивления, которое является высоким не только из-за наличия промежуточного слоя, содержащего тонкоизмельченный порошок катализатора, а еще из-за отсутствия дистанционирующих элементов между тремя слоями фильтрующего материала, поскольку из-за плотного прилегания указанных слоев друг к другу часть их проходных отверстий оказывается перекрытой.

Также недостатки известного из [1] фильтрующего рукавного элемента заключаются в невозможности обеспечения контроля изменения расхода воздуха, подаваемого через трубку, при проведении регенерации фильтрующего элемента, а также недостаточно эффективное распределение воздуха по внутренней поверхности фильтрующего рукавного элемента при проведении регенерации, поскольку из-за использования для подачи воздуха тупиковой трубки с радиальными соплами воздух направляется на боковую стенку внутренней поверхности фильтрующего рукавного элемента и не попадает на дно указанной внутренней поверхности.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено патентуемое изобретение, является повышение эффективности процесса очистки отходящих газов от мелкодисперсных зольных частиц фильтрующим материалом рукавного элемента, а также повышение эффективности процесса регенерации рукавного элемента на топливосжигающих установках ТЭС и других стационарных промышленных предприятиях, а техническими результатами - снижение гидравлического сопротивления, повышение прочности конструкции, обеспечение возможности подачи воздуха с мощным импульсом, распределяющимся по всей внутренней поверхности фильтрующего материала, и обеспечение контроля изменения расхода воздуха при проведении регенерации фильтрующего элемента для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок.

Решение указанной задачи путем достижения указанных технических результатов обеспечивается тем, что фильтрующий рукавный элемент для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок содержит средство регенерации фильтрующего материала и первый каркас с натянутым на него первым глухим рукавом из фильтрующего материала, поверх которого надет второй каркас с натянутым на него вторым глухим рукавом из фильтрующего материала. Причем размер проходных отверстий во втором рукаве больше, чем в первом рукаве, а средство регенерации фильтрующего материала выполнено в виде трубки Вентури, прикрепленной с помощью дистанционирующих элементов к первому или второму каркасу. При этом первый и второй глухие рукава выполнены из фильтрующего материала, который представляет собой однородную иглопробивную массу волокнистого материала. Причем плотность упаковки волокон фильтрующего материала первого глухого рукава составляет 330÷380 г/м³, а диаметр волокон составляет 1,8÷3,2 мкм. При этом плотность упаковки волокон фильтрующего материала второго глухого рукава составляет 130÷170 г/м³, а диаметр волокон составляет 4,5÷5,5 мкм.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемого изобретения и достигаемыми техническими результатами заключается в следующем.

За счет того, что фильтрующий рукавный элемент содержит первый каркас с натянутым на него первым глухим рукавом из фильтрующего материала, поверх которого надет второй каркас с натянутым на него вторым глухим рукавом из фильтрующего материала, а также за счет отсутствия между первым и вторым глухими рукавами фильтрующего слоя, содержащего в его проходных отверстиях катализатор, обеспечивается снижение гидравлического сопротивления фильтрующего рукавного элемента, поскольку второй каркас выполняет роль дистанционирующего элемента между первым и вторым глухими рукавами и, таким образом, исключает плотное прилегание первого и второго глухих рукавов друг к другу, чтобы часть их проходных отверстий не оказывалась перекрытой.

Наличие первого и второго каркасов повышает прочность конструкции заявляемого фильтрующего рукавного элемента за счет уменьшения вероятности деформации первого и второго глухих рукавов.

С учетом вышесказанного за счет повышения прочности конструкции и снижения гидравлического сопротивления фильтрующего рукавного элемента обеспечивается возможность подачи воздуха с мощным импульсом при проведении регенерации фильтрующего рукавного элемента.

Использование в качестве средства регенерации фильтрующего материала трубки Вентури, прикрепленной с помощью дистанционирующих элементов к первому или второму каркасу, обеспечивает возможность подачи воздуха с мощным импульсом, распределяющимся по всей внутренней поверхности фильтрующего материала рукавного элемента за счет направления потока воздуха на всю площадь указанной внутренней поверхности через диффузор трубки Вентури, и обеспечивает контроль изменения расхода воздуха за счет возможности подключения пьезометров к трубке Вентури.

Краткое описание фигуры

На фиг. схематически изображен фильтрующий рукавный элемент для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок в продольном разрезе по оси симметрии.

Описание позиций чертежа

1 - первый каркас;

2 - первый глухой рукав;

3 - второй каркас;

4 - второй глухой рукав;

5 - трубка Вентури;

6 - дистанционирующие элементы.

Осуществление изобретения

Ниже приведен частный пример конструкции фильтрующего рукавного элемента для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок и принцип его работы.

Фильтрующий рукавный элемент для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок содержит первый каркас 1, выполненный в виде цилиндрической каркасной сетки из Стали 20, с натянутым на него первым глухим рукавом 2 из фильтрующего материала, который представляет собой иглопробивную массу волокнистого поливинилсульфида. Причем плотность упаковки волокон из поливинилсульфида первого глухого рукава 2 составляет 330÷380 г/м³, а диаметр волокон составляет 1,8÷3,2 мкм. При этом поверх первого глухого рукава 2 надет второй каркас 3, выполненный в виде цилиндрической каркасной сетки из Стали 20, с натянутым на него вторым глухим рукавом 4 из фильтрующего материала, который представляет собой иглопробивную массу волокнистого поливинилсульфида. Причем плотность упаковки волокон из поливинилсульфида второго глухого рукава 2 составляет 130÷170 г/м³, а диаметр волокон составляет 4,5÷5,5 мкм. При этом размер проходных отверстий в первом глухом рукаве 2 составляет 3÷4 мкм, а размер проходных отверстий во втором глухом рукаве 4 составляет от 2 мкм и менее. Причем средство регенерации фильтрующего материала представляет собой выполненную из Стали 20 трубку Вентури 5, приваренную к дистанционирующим элементам 6, выполненным в виде шести радиальных спиц из Стали 20, которые приварены к первому каркасу 1. Трубка Вентури 5 расположена над внутренней поверхностью рукавного элемента соосно с его продольной осью симметрии таким образом, что ее диффузор обращен к указанной внутренней поверхности рукавного элемента (Фиг.).

Работа фильтрующего рукавного элемента для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок осуществляется следующим образом.

Очищаемый поток отходящих газов при температуре 120-190°С сначала проходит через проходные отверстия во втором глухом рукаве 4, а затем проходит через проходные отверстия в первом глухом рукаве 2 и попадает во внутреннюю полость рукавного элемента, из которой через открытый конец последнего проходит между дистанционирующими элементами 6 и затем поступает в короб очищенного газа (на фиг. не показан).

По мере забивания проходных отверстий в первом и втором глухих рукавах 2, 4 улавливаемой зольной пылью периодически включается подача сжатого воздуха через трубку Вентури 5. Контроль расхода сжатого воздуха осуществляется с помощью подключенных к трубке Вентури 5 пьезометров (на фиг. не показаны). Сжатый воздух выходит из диффузора трубки Вентури 5 в направлении всей внутренней поверхности рукавного элемента обратном направлению потока очищаемых газов, за счет чего осуществляется не оказывающая влияние на долговечность фильтрующих элементов эффективная регенерация фильтрующей поверхности рукавного элемента путем выбивания потоком сжатого воздуха зольной пыли из проходных отверстий первого и второго рукавных элементов 2, 4 с практически полным восстановлением их фильтрующих свойств.

За счет того, что фильтрующий рукавный элемент содержит первый каркас 1 с натянутым на него первым глухим рукавом 2 из иглопробивной массы волокнистого поливинилсульфида с плотностью упаковки волокон 330÷380 г/м³ и диаметром волокон 1,8÷3,2 мкм, поверх которого надет второй каркас 3 с натянутым на него вторым глухим рукавом 4 из иглопробивной массы волокнистого поливинилсульфида с плотностью упаковки волокон 130÷170 г/м³ и диаметром волокон 4,5÷5,5 мкм, а также за счет отсутствия между первым и вторым глухими рукавами 2, 4 фильтрующего слоя, содержащего в его проходных отверстиях катализатор, обеспечивается снижение гидравлического сопротивления фильтрующего рукавного элемента, поскольку второй каркас 3 выполняет роль дистанционирующего элемента между первым и вторым глухими рукавами 2, 4 и, таким образом, исключает плотное прилегание первого и второго глухих рукавов 2, 4 друг к другу, чтобы часть их проходных отверстий не оказывалась перекрытой.

Наличие первого и второго каркасов 1, 3 повышает прочность конструкции заявляемого фильтрующего рукавного элемента за счет уменьшение вероятности деформации первого и второго глухих рукавов 2, 4.

С учетом вышесказанного за счет повышения прочности конструкции и снижения гидравлического сопротивления фильтрующего рукавного элемента обеспечивается возможность подачи воздуха с мощным импульсом при проведении регенерации фильтрующего рукавного элемента.

Использование в качестве средства регенерации фильтрующего материала трубки Вентури 5, прикрепленной с помощью дистанционирующих элементов 6 к первому каркасу 1, таким образом, чтобы она была расположена над внутренней поверхностью рукавного элемента соосно с его продольной осью симметрии и ее диффузор был обращен к указанной внутренней поверхности рукавного элемента, обеспечивает возможность подачи воздуха с мощным импульсом, распределяющимся по всей внутренней поверхности рукавного элемента за счет направления потока воздуха на всю площадь его внутренней поверхности через диффузор трубки Вентури, 5 и обеспечивает контроль изменения расхода воздуха за счет возможности подключения пьезометров к трубке Вентури 5.

Промышленная применимость

Патентуемое изобретение отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в области очистки отходящих газов топливосжигающих установок.

1. Фильтрующий рукавный элемент для очистки от мелкодисперсных золовых частиц отходящих газов топливосжигающих установок, содержащий средство регенерации фильтрующего материала и первый каркас с натянутым на него первым глухим рукавом из фильтрующего материала, отличающийся тем, что он содержит надетый поверх первого глухого рукава из фильтрующего материала второй каркас с натянутым на него вторым глухим рукавом из фильтрующего материала; при этом размер проходных отверстий во втором рукаве больше, чем в первом рукаве; причем средство регенерации фильтрующего материала выполнено в виде трубки Вентури, прикрепленной с помощью дистанционирующих элементов к первому или второму каркасу, при этом первый и второй каркасы выполнены в виде каркасных сеток цилиндрической формы, причем трубка Вентури расположена над внутренней поверхностью рукавного элемента соосно с его продольной осью симметрии таким образом, что ее диффузор обращен к указанной внутренней поверхности рукавного элемента, при этом к трубке Вентури подключены пьезометры, предназначенные для обеспечения контроля изменения расхода воздуха при проведении регенерации фильтрующего рукавного элемента.

2. Фильтрующий рукавный элемент по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй глухие рукава выполнены из фильтрующего материала, который представляет собой однородную иглопробивную массу волокнистого материала.

3. Фильтрующий рукавный элемент по п. 2, отличающийся тем, что плотность упаковки волокон фильтрующего материала первого глухого рукава составляет 330÷380 г/м³, а диаметр волокон составляет 1,8÷3,2 мкм; при этом плотность упаковки волокон фильтрующего материала второго глухого рукава составляет 130÷170 г/м³, а диаметр волокон составляет 4,5÷5,5 мкм.

.