RU2049524C1 - Filtering material for cleaning gases - Google Patents

Abstract

FIELD: cleaning gases. SUBSTANCE: outer layer of the filtering material has transversely arranged fibres and made up as separating and filtering layers interconnected in series. The fibres of separating layers and surfaces of the filtering layer are shaped. The filtering layer is provided with the dust collector. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки от пыли и других аэрозолей, а именно для очистки циклового воздуха тепловых двигателей и газов в теплоэнергетических установках, и может быть использовано и в других отраслях техники. The invention relates to a device for cleaning from dust and other aerosols, namely for cleaning the cyclic air of heat engines and gases in thermal power plants, and can be used in other industries.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности очистки газов от пыли и других аэрозолей при одновременном снижении материальных и энергетических затрат на очистку газа. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of gas purification from dust and other aerosols while reducing material and energy costs for gas purification.

На фиг. 1 показана схема поперечного сечения (профиля) профилированного сепарирующего элемента, выполненного в виде прямоугольного треугольника; на фиг. 2 поперечное сечение профилированного сепарирующего элемента, выполненного в виде прямоугольной трапеции; на фиг. 3 поперечное сечение профилированного фильтрующего материала с отводами для подключения к внешним источникам регенерационной очистки; на фиг. 4 поперечное сечение профилированного фильтрующего материала с направляющим слоем. In FIG. 1 shows a diagram of a cross-section (profile) of a profiled separating element made in the form of a rectangular triangle; in FIG. 2 is a cross section of a profiled separating element made in the form of a rectangular trapezoid; in FIG. 3 is a cross section of a profiled filter material with taps for connection to external sources of regenerative cleaning; in FIG. 4 is a cross section of a profiled filter material with a guide layer.

Материал содержит наружный сепарационный слой 1, состоящий из ориентированных волокон, например, треугольного поперечного сечения (фиг. 1), расположенный на фильтрующем слое 2. Имеются накопители пыли 3. The material contains an outer separation layer 1, consisting of oriented fibers, for example, a triangular cross section (Fig. 1), located on the filter layer 2. There are dust stores 3.

Запыленный газ подводят к сепарирующему слою 1, при этом крупные частицы, обладающие наибольшей инерцией, ударяясь о рабочую поверхность профилированных волокон, отскакивают и перемещаются в пыленакопители 3. Мелкие частицы, увлекаясь потоком, огибают профилированные волокна и очищаются в фильтрующем слое 2. Очистка накопителей 3 осуществляется периодической продувкой. Dusty gas is fed to the separating layer 1, while large particles having the greatest inertia, hitting the working surface of the shaped fibers, bounce off and move into the dust collectors 3. Small particles, carried away by the flow, bend around the shaped fibers and are cleaned in the filter layer 2. Cleaning the drives 3 carried out by periodic purging.

Профиль сепарирующих элементов 1 выполнен в виде, например, прямоугольного треугольника (фиг. 1) и прямоугольной трапеции (фиг. 2). The profile of the separating elements 1 is made in the form, for example, of a right-angled triangle (FIG. 1) and a rectangular trapezoid (FIG. 2).

На фиг. 1-4 введены следующие обозначения:
МК рабочая сторона профиля;
l проекция рабочей стороны профиля на его основание;
t шаг между волокнами в сепарирующем слое;
β_o- угол профиля волокна, равный углу между рабочей поверхностью и основанием;
α эффективный угол профиля поверхности фильтрующего слоя, равный углу между поверхностью фильтрующего слоя и вектором скорости потока газа;
δ_o- высота профиля волокна.In FIG. 1-4 introduced the following notation:
MK working side of the profile;
l projection of the working side of the profile on its base;
t is the pitch between the fibers in the separation layer;
β _o - the angle of the fiber profile, equal to the angle between the working surface and the base;
α is the effective angle of the surface profile of the filter layer, equal to the angle between the surface of the filter layer and the gas velocity vector;
δ _o - the height of the fiber profile.

Значение угла α определяется из равенств, например, для профиля волокна в виде прямоугольного треугольника
tgβ_o

;

tgα
Исключая величину l и вводя относительный шаг

(1) из зависимости (1) получаем
tgα

, следовательно α=arctg

(2)
Вводим понятие эффективного угла профиля волокна β=cβ_o, где С эмпирический коэффициент, учитывающий упругие свойства материала профилированного волокна (для полистирола С->1). Для профиля волокна, полученного в виде прямоугольной трапеции, вводим понятие эффективной высоты профиля волокна δ равный разнице сторон, образующих с основанием прямой угол. Для треугольного профиля δ_o=δ.The value of the angle α is determined from the equalities, for example, for the fiber profile in the form of a right triangle
tgβ _o

;

tgα
Excluding l and introducing a relative step

(1) from dependence (1) we obtain
tgα

therefore α = arctan

(2)
We introduce the concept of the effective angle of the fiber profile β = cβ _o , where С is an empirical coefficient that takes into account the elastic properties of the material of the profiled fiber (for polystyrene С-> 1). For a fiber profile obtained in the form of a rectangular trapezoid, we introduce the concept of the effective fiber profile height δ equal to the difference of the sides forming a right angle with the base. For a triangular profile, δ _o = δ.

Тогда для любого профиля волокон в сепарирующих наружных и внутренних слоях можно представить значение α в следующем виде: 0<α≅ arctg

tgβ(

tgβ-Δ)

(3)
При α равном правой стороне зависимости (3), вектор скорости запыленного потока проходит по касательной к верхней точке К рабочей стороны профиля и нижней точке М следующего профилированного волокна. При этом обеспечивается эффективная работа всей рабочей стороны профиля МК. Пpи уменьшении угла α эффективный участок рабочей стороны профиля уменьшается.Then, for any fiber profile in the separating outer and inner layers, one can represent the value of α in the following form: 0 <α≅ arctg

tgβ (

tgβ-Δ)

(3)
When α is equal to the right side of dependence (3), the dusty stream velocity vector passes tangentially to the upper point K of the working side of the profile and the lower point M of the next profiled fiber. This ensures the effective operation of the entire working side of the MK profile. With decreasing angle α, the effective portion of the working side of the profile decreases.

Значения угла профиля волокна β_o 5-30^о определены экспериментально и позволяют и получить наибольший сепарационный эффект для различных видов пыли при умеренном гидравлическом сопротивлении.The values of the angle of the fiber profile β _o 5-30 ^about determined experimentally and allow to obtain the greatest separation effect for various types of dust with moderate hydraulic resistance.

П р и м е р 1. Профилированный фильтрующий материал ПМК-1 (фиг. 3) содержит последовательно соединенные сепарирующий слой 1 и фильтрующий слой 2, состоящий из двух слоев с различной пористостью, накопители пыли 3 с отводами 4. Поверхность фильтрующего слоя 2 выполнена профилированной. Поперечно ориентированные волокна, образующие сепарирующий слой 1, выполнены также профилированными и имеют профиль в виде прямоугольного треугольника с размерами:
β_o= 20^о; δ 0,36 мм; t=2,5 мм
Профилированные волокна выполнены из полистирола и скреплены с последующим волокнистым слоем связующим клеевым составом, который наносится на сторону волокна, прилегающую к материалу. Сепарирующий слой 1 разбивается на равные участки утопающими в фильтрующем слое 2 накопителями пыли 3. Профиль фильтрующего слоя имеет переменную толщину, причем наибольшая толщина в начале участков сепарирующего слоя и наименьшая в их конце на входе в накопители пыли. Уклон 5^о. Накопители пыли отформованы в пористом материале фильтрующего слоя и выполнены в виде полых сквозных каналов, параллельных ориентированным волокнам сепарирующего слоя и открыты вдоль образующей к наклоненному участку сепарирующего слоя. Поперечное сечение накопителя представляет собой неполную окружность, диаметр которой d=8 мм, открытую на ширину 2,5 мм к наклоненному участку сепарирующего слоя. Пыленакопители распределены с шагом 30 мм. Отводы 4 для подключения к внешним источникам частичной регенерации представляют собой изогнутые полые трубки, переходящие в коллектор 5, подсоединенный к пневматическому приводу для регенерации. Концы трубок вводятся в накопитель.PRI me R 1. The profiled filter material PMK-1 (Fig. 3) contains a sequentially separating layer 1 and a filter layer 2, consisting of two layers with different porosity, dust accumulators 3 with taps 4. The surface of the filter layer 2 is made profiled. The transverse oriented fibers forming the separation layer 1 are also profiled and have a profile in the form of a rectangular triangle with dimensions:
β _o = 20 ^o ; δ 0.36 mm; t = 2.5 mm
The profiled fibers are made of polystyrene and bonded with a subsequent fibrous layer with a bonding adhesive, which is applied to the side of the fiber adjacent to the material. The separating layer 1 is divided into equal sections by dust accumulators 3 buried in the filter layer 2. The profile of the filter layer has a variable thickness, the largest thickness at the beginning of the separating layer sections and the smallest at their end at the entrance to the dust accumulators. Slope 5 ^about . Dust accumulators are molded in the porous material of the filter layer and are made in the form of hollow through channels parallel to the oriented fibers of the separation layer and open along the generatrix to the inclined section of the separation layer. The cross section of the drive is an incomplete circle, the diameter of which is d = 8 mm, open to a width of 2.5 mm to the inclined section of the separation layer. Dust collectors are distributed in increments of 30 mm. Outlets 4 for connection to external sources of partial regeneration are curved hollow tubes passing into a manifold 5 connected to a pneumatic actuator for regeneration. The ends of the tubes are inserted into the drive.

Определяем по зависимости (3) эффективный угол
α=arctg

tg20

tg20^°-1

=13^°30′
Аналогично по заданному конструкцией профилированного фильтрующего материала углу α можно определить эффективный угол волокна β решив обратную задачу.Determine the effective angle from (3)
α = arctg

tg20

tg20 ^° -1

= 13 ^° 30 ′
Similarly, given the design angle of the profiled filter material α, we can determine the effective fiber angle β by solving the inverse problem.

Запыленный газ подводят к сепарирующему слою 1 профилированного фильтрующего материала, при этом частицы крупно- и среднедисперсной пыли, обладающие наибольшей инерцией, ударяясь о рабочую поверхность профилированных волокон, отскакивают и перемещаются в пыленакопители 3. Мелкая и частично среднедисперсная пыль, обладающая меньшей инерцией, увлекаясь потоком, огибает профилированные волокна и очищается в фильтрующем слое 2. Очистка пыленакопителей осуществляется периодической продувкой, причем на работающем материале. Dusty gas is fed to the separating layer 1 of profiled filter material, while particles of coarse and medium-sized dust having the greatest inertia, hitting the working surface of the shaped fibers, bounce off and move into dust collectors 3. Fine and partially medium-dispersed dust having less inertia, carried away by the flow , it bends around the profiled fibers and is cleaned in the filter layer 2. The dust collectors are cleaned by periodic purging, moreover, with working material.

П р и м е р 2. Профилированный фильтрующий материал ПФМ-5 (фиг. 4) предназначен для очистки газов, подводимых по нормали к повеpхности материала. Он содержит последовательно соединенные наружный сепарирующий 1, фильтрующий 2, направляющий 6, сепарирующий 7 и фильтрующий 8 слои, а также накопители пыли 3. Толщина фильтрующих слоев неравномерна и существенно больше в начале участков сепарирующего слоя и наименьшая в их конце на входе в накопители. Угол профиля фильтрующих слоев 30^о. Поперечно ориентированные волокна сепарирующего слоя выполнены также профилированными и имеют профиль в виде прямоугольного треугольника с размерами δ0,27 мм; t=2 мм. Задаваясь углом α=15^о, рассчитаем эффективный угол профиля волокна β по формуле (3)
tgβ

≈ 0,27; β=15^°
Так как С=0, принимаем β_o=15^о.PRI me R 2. The profiled filter material PFM-5 (Fig. 4) is intended for the purification of gases supplied along the normal to the surface of the material. It contains serially connected outer separating 1, filtering 2, guiding 6, separating 7 and filtering 8 layers, as well as dust collectors 3. The thickness of the filter layers is uneven and significantly larger at the beginning of the sections of the separating layer and the smallest at the end at the entrance to the drives. The profile angle of the filter layers 30 ^about . The transversely oriented fibers of the separating layer are also profiled and have a profile in the form of a right triangle with dimensions δ0.27 mm; t = 2 mm. Assuming the angle α = ¹⁵ °, calculate the effective angle β fiber profile according to the formula (3)
tgβ

≈ 0.27; β = 15 ^°
Since C = 0, we take β _o = 15 ^about .

Направляющий слой 6 выполнен в виде сетки 0,1х0,1 мм, уложенной на гофрированной сетке 0,5х0,5 мм, с высотой гофр ≈ 3 мм. The guide layer 6 is made in the form of a mesh 0.1x0.1 mm, laid on a corrugated mesh 0.5x0.5 mm, with a height of corrugations ≈ 3 mm.

Запыленный газ подводят к сепарирующему слою 1 профилированного фильтрующего материала, при этом частицы крупно- и среднедисперсной пыли, обладающие наибольшей инерцией, ударяясь о рабочую поверхность профилированных волокон, отскакивают и перемещаются в пыленакопители 3. Мелкая и частично среднедисперсная пыль, обладающая меньшей инерцией, увлекаясь потоком, огибает профилированные волокна и очищается в фильтрующем слое 2. Причем, когда в накопителе нет пыли, фильтрация осуществляется в значительной степени через пыленакопители (50-60% потока). По мере заполнения накопителей пылью увеличивается равномерность распределения фильтрации по длине сепарирующего участка. Наличие направляющего слоя 6 обеспечивает поступление газа к внутреннему сепарирующему слою 7 под тем же углом α=15^о и затем очистка осуществляется в последующих сепарирующем 7 и фильтрующем слое 8, т.е. очистка повторяется по начальной схеме. При этом в слоях 7, 8 осуществляется более тонкая очистка газа.Dusty gas is fed to the separating layer 1 of profiled filter material, while particles of coarse and medium-sized dust having the greatest inertia, hitting the working surface of the shaped fibers, bounce off and move into dust collectors 3. Fine and partially medium-dispersed dust having less inertia, carried away by the flow , it bends around the shaped fibers and is cleaned in the filter layer 2. Moreover, when there is no dust in the drive, filtering is carried out to a large extent through dust collectors (50-60% otok). As the drives fill with dust, the uniformity of the filtration distribution along the length of the separation section increases. The presence of the guide layer 6 provides the intake of gas to the inner separating layer 7 at the same angle α = ¹⁵ ° and then purification is carried out in the subsequent separating filter layer 7 and 8, i.e., cleaning is repeated according to the initial pattern. Moreover, in layers 7, 8 finer gas purification is carried out.

Очистку накопителей осуществляют периодической продувкой или механическим выталкиванием пыли при помощи системы шомполов, причем осуществляют на работающем материале. The drives are cleaned by periodic blowing or mechanical expulsion of dust using a system of ramrods, moreover, they are carried out on working material.

Таким образом осуществление процесса отделения и отбора значительной части пыли преимущественно крупнодисперсных фракций непосредственно на поверхности фильтрующего материала в сепарирующем слое, концентрация пыли в накопителях, очистку которых можно осуществлять на работающем материале, создают возможность использования данного материала для очистки сильно запыленных газов без предварительной очистки в сепараторах и циклонах, что снижает гидравлическое сопротивление системы очистки, значительно уменьшает энергетические и материальные затраты, а также габариты устройств для очистки. Thus, the implementation of the process of separation and selection of a significant part of the dust of mainly coarse fractions directly on the surface of the filter material in the separating layer, the concentration of dust in the accumulators, which can be cleaned with working material, make it possible to use this material for cleaning highly dusty gases without preliminary treatment in separators and cyclones, which reduces the hydraulic resistance of the cleaning system, significantly reduces energy and mate Real costs, as well as the dimensions of the cleaning devices.

Возможность варьирования расположения сепарирующих слоев и последовательного соединения их с фильтрующими слоями позволяет значительно повысить эффективность очистки, а в сочетании с простой и надежной очисткой накопителей от крупной и среднедисперсной пыли, составляющей основную массу пылевых включений во многих практических случаях, значительно увеличить его долговечность и периоды между регенерацией. The possibility of varying the location of the separating layers and their sequential connection with the filter layers can significantly increase the cleaning efficiency, and in combination with a simple and reliable cleaning of the drives from coarse and medium-sized dust, which makes up the bulk of dust inclusions in many practical cases, significantly increase its durability and the periods between regeneration.

Claims (7)

1. ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ с поперечно ориентированным расположением волокон в наружном слое, отличающиеся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности очистки газов от пыли и аэрозолей при одновременном снижении материальных и энергетических затрат, он выполнен в виде последовательно соединенных сепарирующего и фильтрующего слоев, причем волокна сепарирующего и поверхности фильтрующего слоев выполнены перфорированными, а фильтрующий слой снабжен накопителями пыли. 1. FILTERING MATERIAL FOR CLEANING GASES with a transversely oriented arrangement of fibers in the outer layer, characterized in that, in order to increase the efficiency and reliability of cleaning gases from dust and aerosols while reducing material and energy costs, it is made in the form of series-connected separating and filtering layers, and the fibers of the separating and the surface of the filter layers are perforated, and the filter layer is equipped with dust accumulators. 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что углы профиля поверхности фильтрующего слоя и профиля волокон, образующих сепарирующий слой, взаимосвязаны соотношением

где α угол профиля поверхности фильтрующего слоя;
t относительный шаг профилированных волокон, равный отношению шага к высоте профиля волокна;
b угол профиля волокна.2. The material according to claim 1, characterized in that the angles of the surface profile of the filter layer and the profile of the fibers forming the separation layer are interconnected by the ratio

where α is the angle of the surface profile of the filter layer;
t is the relative pitch of the shaped fibers equal to the ratio of the pitch to the height of the fiber profile;
b angle of fiber profile. 3. Материал по пп.1 и 2, отличающийся тем, что накопители пыли выполнены в виде сквозных открытых каналов, параллельных ориентированным волокнам сепарирующих слоев. 3. The material according to claims 1 and 2, characterized in that the dust accumulators are made in the form of through open channels parallel to the oriented fibers of the separating layers. 4. Материал по пп.1 3, отличающийся тем, что поперечное сечение профилированных волокон выполнено в виде треугольников или прямоугольных трапеций, а рабочая поверхность волокна расположена к основанию профиля под углом 5 30^o.4. The material according to claims 1 to 3, characterized in that the cross section of the profiled fibers is made in the form of triangles or rectangular trapezoid, and the working surface of the fiber is located to the base of the profile at an angle of 5 30 ^o . 5. Материал по пп.1 4, отличающийся тем, что толщина фильтрующего слоя переменная, причем наибольшая толщина в начале участков сепарирующего слоя и наименьшая в их конце на входе в накопители пыли. 5. The material according to claims 1 to 4, characterized in that the thickness of the filter layer is variable, with the greatest thickness at the beginning of the sections of the separating layer and the smallest at their end at the entrance to the dust stores. 6. Материал по пп.1 5, отличающийся тем, что, с целью удобства очистки, накопители пыли снабжены отводами для подключения к внешним источникам регенерационной очистки. 6. The material according to PP.1 to 5, characterized in that, for the purpose of ease of cleaning, the dust stores are equipped with bends for connection to external sources of regenerative cleaning. 7. Материал по пп.1 5, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерной раздачи газового потока по внутреннему сепарирующему слою, он снабжен направляющими слоями. 7. The material according to claims 1 to 5, characterized in that, in order to ensure uniform distribution of the gas stream along the inner separating layer, it is provided with guide layers.

Images