Фильтры и фильтрующие элементы

Само собой разумеется, что всякий поток, приходящий к потребителям или перера­ботчикам, обязан быть чистым. Возможно поэтому так красиво назван подводный га­зопровод Россия-Турция «Голубой поток». Ассоциируется с голубым небом, чистой энергией.

Переходя на язык техники, сформулируем требования строго: рабочая среда, поступа­ющая в техническое устройство, может иметь загрязнения, размеры и количество которых не превышают допустимых, указанных в экс­плуатационной документации на технологи­ческое оборудование.

Чем качественнее оборудование, тем бо­лее высокие требования к чистоте входящих потоков. Это естественно: высокая эффектив­ность достигается снижением излишних за­пасов по прочности, точной балансировкой, минимальными зазорами, чистотой и точ­ностью обработки поверхностей. Поэтому солидные поставщики оборудования предлагают его в комплекте с соответствующи­ми фильтрами. Предложение по фильтрам огромно. Яндекс на запрос «фильтры для газов и жидкостей» предложит 3 млн стра­ниц. Это серийно выпускаемые фильтры, подавляющее большинство предназначено для систем водоснабжения, газоснабжения давлением до 1,6 МПа и сжатого воздуха дав­лением до 1,0 МПа. Все прочее многообразие технологических процессов требует индиви­дуального подхода к очистке потоков.

Что требуется

От фильтров требуется: заданное качество очистки, низкое гидравлическое сопротивле­ние, прочность корпуса, простота и удобство обслуживания, длительность пробега, при­емлемая стоимость, компактность. Конечно, приходится чем-то жертвовать, потому что одновременно эти пожелания выполнить ни­как невозможно. В некоторых случаях довольно трудно подобрать или разработать фильтр, который по ряду параметров подходит наи­лучшим образом, а по остальным — прием­лем. Вот тогда заинтересованные стороны — проектно-технологическая организация и разработчик фильтров — стараются привести в соответствие свои желания и возможности. В самом благоприятном варианте проектант-технолог направляет подробный опросный лист, разработчик в ответ посылает чертеж фильтра с технической характеристикой. Это и есть выбор оптимального оборудования, процесс исключительно творческий. На его реализацию требуется от 1 часа до несколь­ких месяцев, в зависимости от квалификации сторон и сложности задачи.

Корпус

Основных частей у фильтра всего две: кор­пус и фильтрующий элемент. Поскольку кор­пус определяет внешний вид, безопасность и удобство обслуживания — с него и начнем.

Cамые крупные фильтры — корпусные. Они имеют корпус в виде вертикальной цилин­дрической обечайки. Для удобства монтажа входной и выходной трубопроводы находят­ся на одной высоте. Если фильтр жидкост­ный — можно открыть нижний дренажный штуцер и слить с фильтрующей корзины на­копившуюся грязь. При необходимости — снять и почистить или заменить фильтрую­щее устройство, открыв крышку корпуса.

Это очень популярная модель. Успешно при­меняется для защиты насосов на нефтепро­водах и в системах водоснабжения, работа­ют на Северо-Западной, Калиниградской, Дзержинской и Рязанской ТЭЦ, рис. 1.

Следующее большое семейство — фильтры-тройники. Они значительно ком­пактнее своих корпусных собратьев, по­скольку их корпус просто является деталью трубопровода — тройником (рис. 2).

Правда, трубопровод может быть и очень солидного диаметра. Тройники большого диаметра и на высокие давления рабочей среды часто заказывают с концами под при­варку для снижения массы и габаритов. Такие фильтры иногда комплектуются быстросъем-ными затворами, для удобства и скорости из­влечения фильтрующего устройства (рис.3).

Попутно заметим, что фильтры-тройники изготавливаются проходными или угловыми, с поворотом потока, как удобнее с точки зрения компоновки на площадке. Если схему течения потока в тройнике выбирает разра­ботчик фильтра, то она будет зависеть от за­данной тонкости фильтрации и допустимого перепада давления.

Для небольших диаметров трубопрово­да, менее 300 мм, тройник выполняется Y-образной формы корпуса (рис. 4,5).

Чемпион по компактности — фильтр с коническим фильтрующим элементом. Его корпус представляет собой отрезок трубо­провода с фланцами, так называемую «ка­тушку». Компактность фильтра объясняется отсутствием люка для фильтрующего эле­мента, рис. б.

Для замены или очистки такого фильтра придется разобрать технологический тру­бопровод. Применяется фильтр с таким кор­пусом в качестве временного, на пусковой период, после чего фильтрующий элемент просто демонтируется или как сигнальное устройство на случай неудовлетворительной работы системы штатной фильтрации перед особо дорогими и важными защищаемыми агрегатами, например, турбинами.

Для газовых фильтров с целью повышения эффективности, увеличения пробега филь­трующего элемента, использования энергии движущегося потока и разности плотностей разделяемых сред кроме всех вышепере­численных форм корпусов применяют вер­тикальные корпусные фильтры с тангенци­альной подачей газа и выходом очищенного газа вертикально вверх, рис. 7.

В таком корпусе снижается нагрузка на фильтрующее устройство, крупные части­цы отделяются, не достигая фильтрующего элемента за счет центробежной силы и силы тяжести.

Фильтрующие элементы сепаратора практически не нарастает при эксплуатации. Роторные сепараторы успеш­но защищают компрессоры и турбины на Северо-Западной и Новгородской ТЭЦ, ТЭЦ-21 и ТЭЦ-22 Мосэнерго, АГНКС, установ­ке «Гидрокрекинг».

Фильтрующие элементы проектируются на основе данных по тонкости фильтрации, гидравлическому сопротивлению, макси­мально допустимому перепаду давления за­грязненного фильтра. Соответственно, они имеют самую разнообразную форму и ка­чество фильтрующего материала. Это могут быть корзины, патроны, конусы.

В газовых фильтрах для больших расходов загрязненного газа применяются вращаю­щиеся фильтрующие элементы — роторы, рис. 8,9.

Фильтр с вращающимся фильтрующим элементом будет называться роторным се­паратором. Ротор очищается за счет цент­робежной силы, которая действует на ча­стицу пыли в слое вращающейся насадки. Гидравлическое сопротивление роторного

Индивидуальный подход

Индивидуальный подход к выбору, разработке и изготовлению фильтра оправдывает себя в следующих случаях:

•     нестандартные условия эксплуатации по температуре, давлению, материалам или веществам;

•     особые требования по тонкости фильтрации и гидравлическим сопротивлениям;

•     ограничения по габаритам.

И, самое главное, поставщик индивидуально разрабатываемого фильтра должен иметь высокую квалификацию и большой опыт.