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. 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 быстросъемными 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.
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.