Промышленные фильтры и системы пылеудаления

Промышленные фильтрационные системы — это оборудование, которое улавливает пыль, дым, масляный туман и частицы, попадающие в воздух при производстве, прямо в месте образования, задерживает их на фильтрующей поверхности и возвращает очищенный воздух в цех или в атмосферу. Система состоит из местных отсосов, сети воздуховодов, корпуса фильтра, вентилятора и элементов выгрузки пыли.

FLTS Filtre Sistemleri San. ve Tic. Ltd. производит установки пылеудаления, промышленные вентиляторы и запасные части для фильтров в своём цехе в İkitelli OSB, Стамбул. Проектирование, изготовление, монтаж, пусконаладку и автоматизацию выполняет одна команда. Каждый проект рассчитывается по замерам на предприятии, а не строится на готовом каталожном изделии.

Какую задачу решает промышленный фильтр?

Задачи системы сводятся к трём пунктам: снизить содержание вдыхаемых частиц в рабочей зоне, удержать выбросы из трубы ниже нормативов и вернуть ценную пыль в процесс. На линиях муки, комбикорма, цемента и пластика материал, собранный под бункером, можно снова направить в производство. Поскольку пыль улавливается в источнике и не оседает на направляющих станков, подшипниках и электрошкафах, срок службы оборудования тоже сохраняется.

Из чего состоит фильтрационная система

Система — это не один корпус, а набор связанных между собой узлов. Неправильный выбор одного узла снижает эффективность остальных.

• Местные отсосы и зонты на станке или рабочем месте
• Сеть воздуховодов, отводы и заслонки, по которым пыль идёт к фильтру
• Стальной корпус с рукавами или картриджами, камера чистого воздуха и бункер
• Ресивер сжатого воздуха, импульсные клапаны и пульт управления
• Вентилятор, создающий разрежение в системе, и выбросная труба
• Шлюзовой затвор, шнек или конвейер под бункером

Пылеудаление и общая вентиляция

Общая вентиляция разбавляет весь объём цеха чистым воздухом. Системы пылеудаления, напротив, улавливают частицы там, где они образуются, и не дают им распространяться по цеху. Поэтому одна система не заменяет другую: на предприятиях с сильным пылеобразованием местные отсосы и общая вентиляция проектируются вместе.

Промышленные системы очистки воздуха работают в несколько этапов — всасывание, транспортировка, фильтрация и регенерация: вентилятор создаёт разрежение в воздуховодах, запылённый воздух поступает в корпус фильтра, частицы остаются на фильтрующей поверхности, а чистый воздух выводится наружу. По мере загрязнения поверхности включается система регенерации, и производство продолжается без остановки.

Всасывание и транспортировка

На каждом отсосе нужна достаточная скорость улавливания, чтобы пыль попадала в воздуховод. Отсос должен быть направлен навстречу потоку пыли и располагаться как можно ближе к источнику. Если скорость в воздуховоде падает, пыль оседает на его дне, поэтому вместо резких поворотов применяются отводы большого радиуса.

Фильтрация

При входе в корпус фильтра скорость загрязнённого воздуха падает, и крупные частицы сразу оседают в бункер. Мелкая пыль задерживается на поверхности рукава или картриджа, а чистый воздух проходит через фильтрующий материал в камеру чистого воздуха. Пылевой слой на поверхности немного повышает эффективность улавливания, но по мере его утолщения растёт сопротивление и ослабевает всасывание.

Импульсная регенерация

Мембранный импульсный клапан подаёт сжатый воздух из ресивера через продувочную трубу внутрь рукава или картриджа коротким импульсом. Фильтрующий элемент резко раздувается, пылевой слой разрушается и падает в бункер. Импульсы проходят ряд за рядом, поэтому одновременно очищается только один ряд, а остальные элементы продолжают фильтровать.

Регенерация запускается двумя способами. При управлении по времени импульсы подаются через постоянные интервалы. При управлении по перепаду давления очистка начинается, когда разница между грязной и чистой стороной превышает заданное значение. Второй способ предпочтительнее, так как снижает расход сжатого воздуха и износ фильтров.

Выгрузка пыли

Пыль из бункера с помощью шлюзового затвора, шнека или конвейера подаётся в биг-бэг, контейнер или обратно в процесс. Выгрузка под бункером должна работать стабильно: переполненный бункер приводит к тому, что пыль снова поднимается к фильтрующим элементам.

Системы пылеудаления различаются по размеру частиц, влажности, температуре и горючести пыли; один тип не подходит для всех предприятий. Ниже кратко описаны основные системы, которые производит FLTS, и условия, при которых их выбирают.

Рукавный фильтр с импульсной продувкой

Рукавный фильтр с импульсной продувкой — это сухая система, которая задерживает пыль на внешней поверхности рукавов, надетых на каркасы, и автоматически очищает рукава импульсами сжатого воздуха. Применяется на линиях с высокой пылевой нагрузкой и непрерывным режимом работы, широко используется в литейном, цементном, деревообрабатывающем, зерновом и перерабатывающем производстве. Ткань рукавов выбирается по температуре газа, влажности и кислотности, а также по дисперсности и горючести пыли; в один корпус можно установить рукава из полиэстера, антистатические, из метаарамида или с PTFE-мембраной.

Картриджный фильтр с импульсной продувкой

Картриджный фильтр с импульсной продувкой задерживает сухую пыль и дым на гофрированных картриджах. Гофрировка даёт большую площадь фильтрации в том же объёме, поэтому для мелкой сухой пыли достигается высокая эффективность. Его выбирают для сварочного дыма, лазерной и плазменной резки, а также при ограниченном пространстве. При большом количестве пыли или горячем газе лучше подходит рукавная конструкция.

Циклонный фильтр

Циклонный фильтр отделяет крупные частицы от запылённого воздуха за счёт вращательного движения внутри корпуса, без какой-либо фильтрующей поверхности. В большинстве проектов его устанавливают перед основным фильтром как предварительную ступень. На деревообрабатывающих линиях крупная стружка задерживается в циклоне, до рукавного фильтра доходит только мелкая пыль, и рукава служат дольше. При абразивной пыли он также защищает входную зону основного фильтра.

Мокрый фильтр

Мокрый фильтр — установка мокрого типа, которая пропускает загрязнённый воздух через водяную турбулентность, и пыль осаждается в воде. Он заменяет сухой фильтр при искрящей, липкой или горючей пыли и особенно важен для безопасности при шлифовании и полировке алюминия. Уловленная пыль превращается в шлам и не попадает обратно в воздух цеха.

Дымоходный фильтр

Дымоходный фильтр задерживает пыль, дым и частицы из промышленных дымовых труб до их выброса в атмосферу. Его устанавливают на котельных и установках сжигания, а также на линиях, где замеры выбросов превышают норму. На линиях с горячими дымовыми газами перед фильтром ставится установка охлаждения газа, снижающая температуру до уровня, допустимого для фильтрующего материала.

Фильтр масляного тумана

Фильтр масляного тумана отделяет от воздуха масляный туман, масляные пары и маслосодержащие частицы, образующиеся на станках с ЧПУ, прессах и металлообрабатывающем оборудовании. Если подать масляный воздух на сухой пылевой фильтр, фильтрующий материал быстро забивается, поэтому масло и пары эмульсии требуют отдельной ступени фильтрации.

Фильтр для пескоструйной обработки

Фильтр для пескоструйной обработки улавливает пыль краски, ржавчины и покрытий, снятых с поверхности в пескоструйных камерах и установках, вместе с раздробленным абразивом. Эта пыль абразивна, поэтому фильтрующий материал, входная зона и система регенерации подбираются с учётом этого. На линиях подготовки поверхности замена фильтрующих элементов входит в регулярный план обслуживания.

Любая система пылеудаления и вентиляции работает с вентилятором; его тип выбирается в зависимости от того, чистый, запылённый, горячий или взрывоопасный воздух он перемещает. Правильный вентилятор обеспечивает расчётный расход при общем сопротивлении системы. Слабое всасывание, оседание пыли в воздуховодах и лишний расход энергии часто вызваны неправильно подобранным вентилятором.

FLTS изготавливает промышленные вентиляторы по размерам на основе данных о расходе, давлении, температуре и пыли на линии. Корпус может быть из чёрной стали, нержавеющей или оцинкованной стали; привод — прямой или ремённый. После изготовления рабочее колесо проходит динамическую балансировку.

Центробежные вентиляторы

Центробежный вентилятор отбрасывает воздух, поступающий в центр рабочего колеса, к концам лопаток и выводит его через спиральный корпус. Благодаря высокому давлению его выбирают для протяжённых воздуховодов и систем пылеудаления с фильтрами. Из-за спирального корпуса его также называют улиточным вентилятором. В системах с фильтром вентилятор обычно ставят после фильтра, чтобы на колесо поступал очищенный воздух и снижались износ и разбалансировка.

Радиальные вентиляторы

Радиальный вентилятор с прямыми лопатками перемещает абразивную и липкую пыль, не допуская её налипания на лопатки. Если пыль должна проходить через вентилятор, применяют радиальный тип с толстостенным корпусом. На линиях с большим расходом в цементной, металлургической и энергетической отраслях на лопатки ставят износостойкие пластины, продлевая срок службы колеса.

Вентиляторы класса ATEX

В зонах с горючей пылью или газом применяется взрывозащищённый вентилятор ATEX, изготовленный так, чтобы не образовывать искр. На деревообрабатывающих производствах, при порошковой окраске, на мукомольных, сахарных и химических предприятиях, а также в окрасочных цехах с парами растворителей корпус, рабочее колесо и двигатель подбираются вместе по классу зоны.

Вентиляция цехов

Там, куда не достают местные отсосы, воздух цеха обновляется системами заводской вентиляции. Таким линиям нужен большой расход при низком давлении, поэтому здесь применяются осевые вентиляторы и промышленные вытяжные установки. Отвод тепла и подача свежего воздуха планируются в одном проекте.

Запасные части для фильтров — это детали, которые регулярно меняют или заменяют после поломки, чтобы установка пылеудаления продолжала работать: рукава и картриджи — расходные материалы, а каркасы, импульсные клапаны, взрывные клапаны и шлюзовые затворы составляют механическую часть и систему безопасности установки. Детали изготавливаются по размерам в цехе в İkitelli OSB. Для установок других производителей обычно достаточно размеров старой детали.

Фильтровальные рукава

Фильтровальные рукава изготавливаются из полиэстера, антистатических тканей, метаарамида (Nomex), PPS, полиимида (P84), PTFE, акрила, полипропилена и стекловолокна. Полиэстер применяется для обычной сухой пыли, Nomex — на горячих линиях литейного и асфальтового производства, PPS и P84 — для кислых дымовых газов, PTFE — в агрессивных химических средах, где другие ткани быстро изнашиваются.

Фильтровальные картриджи

Фильтровальные картриджи задерживают сухую мелкую пыль гофрированной поверхностью. Фланцевые, конические, панельные и антистатические картриджи подбираются по способу крепления в установке и горючести пыли. Для лазерной и плазменной резки существуют отдельные типы картриджей.

Каркасы рукавов

Каркас поддерживает рукав изнутри и сохраняет его форму во время импульса. При замене рукавов каркасы тоже проверяют: погнутый или ржавый каркас быстро рвёт новый рукав.

Импульсный клапан и пульт управления

Мембрана импульсного клапана формирует очищающий импульс и изнашивается в зависимости от качества сжатого воздуха. Пульт управления клапанами задаёт последовательность, длительность импульсов и паузу между ними. Влагоотделитель на линии сжатого воздуха продлевает срок службы мембраны.

Взрывной клапан

На установках с горючей пылью на корпус ставится взрывной клапан, а направление сброса выводится в безопасную сторону. Одних антистатических рукавов или картриджей недостаточно: заземление, сброс давления взрыва и при необходимости беспламенный сброс планируются вместе.

Шлюзовой затвор (роторный клапан)

Шлюзовой затвор выгружает пыль из бункера, не нарушая баланс давления в системе, и передаёт её в биг-бэг, контейнер или на конвейер. Вместе со шнеком и шиберной задвижкой он образует узел выгрузки и транспортировки пыли.

Выбор промышленного фильтра начинается с вида пыли: двум линиям с одинаковым расходом нужны разные системы, если по одной идёт древесная стружка, а по другой — сварочный дым. В таблице ниже приведены системы, которые чаще всего применяются в типичных отраслях. Окончательный выбор делается по замерам на предприятии.

Для случаев, которых нет в таблице, действует та же логика. На котельных и установках сжигания на первый план выходят дымоходные фильтры с установкой охлаждения газа, на пескоструйных линиях — фильтры для пескоструйной обработки, в процессах с влажной и липкой пылью — мокрые фильтры. На химических и пластмассовых производствах для горючей мелкой пыли рассматриваются антистатические картриджные фильтры вместе с вентиляторами ATEX.

Правильная фильтрационная система выбирается с учётом свойств пыли, расхода воздуха, температуры газа, горючести и места установки в совокупности. Выбор, сделанный до прояснения этих вопросов, может выглядеть достаточным на бумаге, но не обеспечить ожидаемого всасывания на объекте.

• Свойства пыли: Размер частиц, влажность, липкость и абразивность определяют тип фильтра и фильтрующий материал. Для абразивной пыли во входной зоне предусматривается запас на износ, для крупных частиц перед фильтром ставится циклон.
• Расход воздуха: Для каждой точки отсоса скорость улавливания умножается на сечение отсоса, а полученные значения суммируются в общую потребность в воздухе. Если не учитывать долю одновременно работающих станков, установка окажется больше, чем нужно.
• Площадь фильтрации: Общий расход делится на удельную нагрузку на ткань, подходящую для данной пыли. Для мелкой и липкой пыли этот показатель держат низким, поэтому при том же расходе нужна большая площадь фильтрации.
• Температура газа: Если температура выше допустимой для длительной работы фильтрующего материала, на входе ставится установка охлаждения газа или выбирается термостойкая ткань.
• Влажность и точка росы: На линиях с конденсацией пыль налипает на фильтр; утепление корпуса и ткань подбираются с учётом этого.
• Горючесть: Для горючей пыли антистатические фильтрующие элементы, заземление корпуса, сброс давления взрыва и вентилятор ATEX планируются вместе. При высоком риске искрообразования вместо сухого фильтра рассматривается мокрое решение.
• Место установки: Размещение внутри или снаружи, свободное место над фильтром для замены элементов и инфраструктура сжатого воздуха влияют на выбор между картриджной и рукавной установкой.
• Дальнейшая судьба пыли: Если пыль утилизируется, может хватить контейнера или биг-бэга; если она возвращается в процесс, в проект добавляются шлюзовой затвор и линия транспортировки.

В FLTS проект промышленного фильтра начинается с обследования объекта, продолжается проектированием на основе замеров и производством в цехе в İkitelli OSB и завершается монтажом и пусконаладкой на месте. Инжиниринг, закупки, производство, монтаж, пусконаладку и шеф-монтаж ведёт одна команда.

1. Обследование и замеры: На объекте фиксируются расположение источника пыли, количество станков, размеры отсосов, температура газа, суточное количество пыли и существующая трассировка воздуховодов.
2. Расчёт и проектирование: Рассчитываются расход всасывания, площадь фильтрации, диаметры воздуховодов и общие потери давления. Вентилятор и мощность двигателя подбираются по общему сопротивлению; расчёт ведётся по сопротивлению загрязнённого, а не чистого фильтра.
3. Рабочие чертежи: Определяются размеры корпуса, количество фильтрующих элементов, схема клапанов, бункер и узел выгрузки, готовятся рабочие чертежи.
4. Производство и контроль: Корпус изготавливается в цехе, сварные швы проверяются на герметичность. Негерметичный корпус ослабляет всасывание и может возвращать уловленную пыль в воздух.
5. Автоматизация: Пульт управления готовится под систему автоматизации предприятия. Дистанционный пуск и останов, рабочее состояние и аварийные сигналы передаются в виде сухих контактов.
6. Доставка и монтаж: Установка отправляется секциями, чтобы сократить время монтажа на объекте. Устанавливаются корпус, соединения воздуховодов, линия сжатого воздуха, шлюзовой затвор и вентилятор.
7. Пусконаладка: Запускается вентилятор, измеряются скорости в точках отсоса, настраиваются последовательность импульсов и пауза. Фиксируется перепад давления между грязной и чистой стороной; это значение становится ориентиром для последующего обслуживания.

В основе обслуживания промышленных фильтров — контроль перепада давления; когда значение выходит за пределы опорного диапазона, проверяются система регенерации, фильтрующие элементы и узел выгрузки. Регулярное обслуживание предотвращает потерю всасывания и незапланированные простои.

Замена фильтрующих элементов

Если после цикла очистки перепад давления не возвращается к прежнему уровню или на выходе из трубы видна пыль, пора менять рукава или картриджи. Замена выполняется по секциям, а не поштучно. Когда новые и старые элементы работают вместе, воздух устремляется через новые, и они изнашиваются быстрее. Постоянно низкий перепад давления может указывать на разрыв или негерметичную посадку.

Периодические проверки

• Давление сжатого воздуха, влагоотделители и мембраны импульсных клапанов
• Уровень в бункере, работа шлюзового затвора и шнека
• Ровность и коррозия каркасов
• Налипание пыли на рабочем колесе, шум и температура подшипников, натяжение ремней
• Ток двигателя и уровень вибрации
• Оседание пыли в воздуховодах и утечки на фланцевых соединениях

Как оценивать перепад давления?

Перепад давления, зафиксированный при пусконаладке, — это нормальное рабочее значение установки. Если он стабильно растёт, возможно, забивается фильтрующая поверхность, не хватает силы импульса или сжатый воздух поступает влажным. Если он неожиданно упал, нужно искать разрыв фильтрующего элемента или утечку в корпусе. Регулярное снятие и запись показаний позволяет заметить неисправность до того, как она скажется на производстве.

Планирование запаса запчастей

На линиях с непрерывной работой запас рукавов, картриджей и мембран позволяет проводить замену по производственному плану. FLTS изготавливает запасные части и для установок других производителей — по размерам или образцу старой детали.

Цена промышленной фильтрационной системы не берётся из фиксированного прайса: она рассчитывается под проект с учётом расхода, площади фильтрации, материалов, вентилятора, автоматизации и объёма монтажа. Оценивается не только стоимость инвестиций, но и эксплуатационные расходы.

Установка с заниженной площадью фильтрации может казаться выгодной при покупке, но работает с большими потерями давления, потребляет больше энергии и требует более частой замены фильтрующих элементов. Поэтому предложения стоит сравнивать по техническому паспорту.