В системах пылеулавливания с рукавными фильтрами основное внимание уделяется выбору фильтрующих мешков. Это логично — фильтрующий материал является ключевым функциональным элементом, и неправильная спецификация материала гарантирует отказ независимо от всего остального. Но за 15 лет работы с установками рукавных фильтрующих камер в цементной, энергетической, металлургической, химической промышленности и на мусоросжигательных заводах я видел, как замена мешков чаще заканчивалась неудачей из-за неправильной установки и ввода в эксплуатацию, чем из-за неподходящего фильтрующего материала.
Идеально подобранный фильтрующий мешок из ПТФЭ, установленный на деформированном каркасе, закрепленном в корродированной трубной решетке, в системе с протекающими импульсными клапанами и без предварительного покрытия, приведет к неудовлетворительным результатам по выбросам и сокращению срока службы — и предприятие будет винить в этом мешок. Сам мешок был в порядке. Все вокруг него было не в порядке.
Данное руководство описывает полный цикл работ, начиная с получения фильтровальных мешков и заканчивая их хранением, предмонтажным осмотром, процедурой установки, выравниванием каркаса и продувочной трубки, предварительным нанесением покрытия, обнаружением утечек флуоресцентного порошка, протоколом запуска и текущим техническим обслуживанием. Каждый этап имеет свою техническую обоснованность. Пропуск любого из них приводит к определенному типу неисправности, который проявится в данных о выбросах или в преждевременной замене мешков — обычно и в том, и в другом.
Перед установкой: хранение и предварительная проверка.
Большинство повреждений фильтровальных мешков происходит еще до их установки, и этого почти всегда можно избежать.
Требования к хранилищу
Фильтрующие мешки для пыли следует хранить в оригинальной упаковке до дня установки. Упаковка предназначена для защиты как фильтрующего материала, так и любой ламинированной мембраны из ПТФЭ от физических повреждений, ультрафиолетового излучения и поглощения влаги. Мешки, хранящиеся вне упаковки — прислоненные к стенам, сложенные на полу, подверженные воздействию солнечного света или дождя на открытой площадке, — накапливают повреждения, которые незаметны на первый взгляд, но приводят к ощутимым проблемам с производительностью после установки.
Важные условия хранения: хранить мешки вдали от источников тепла и открытого огня (упаковка горючая, а некоторые фильтрующие материалы являются термопластичными); хранить в вертикальном положении с разделением поддонов между слоями, не укладывать более четырех слоев, чтобы избежать повреждения нижних коробок из-за сжатия; избегать температуры хранения выше 65°C; хранить в сухом месте, избегая прямого воздействия солнечных лучей. Перед установкой осматривать каждый мешок отдельно — любой мешок с видимыми повреждениями поверхности фильтрующего материала, расслоением мембраны, деформацией воротника или дефектами швов следует отбраковать.
В частности, фильтрующие мешки с мембраной из ПТФЭ поставляются с защитным чехлом на поверхности мембраны. Этот чехол выполняет важную функцию: он предотвращает царапины или проколы мембраны во время транспортировки и установки через отверстие в трубной решетке. Защитный чехол остается на мешке во время установки в трубную решетку и снимается только после того, как мешок установлен на место. Мы вернемся к этому в последовательности установки.
Предмонтажная проверка оборудования
Прежде чем хотя бы один мешок попадет в рукавный фильтр, необходимо проверить приемную инфраструктуру. Этот этап пропускают чаще всего — предприятия стремятся как можно скорее получить новые мешки и запустить систему, и предварительная проверка перед установкой кажется, что она замедляет процесс. Но это не так. Она предотвращает повторные сбои, которые значительно замедлят работу.
Проверка трубной доски включает в себя несколько конкретных пунктов. Каждое отверстие в трубной доске должно быть проверено на соответствие размерам — воротник рукава и стопорное кольцо должны плотно прилегать к отверстию, а несоответствие размеров, вызванное коррозией или производственными допусками, приводит к утечкам через обводной канал, которые невозможно устранить никакими улучшениями характеристик рукавов. Поверхность трубной доски вокруг каждого отверстия должна быть гладкой и ровной, без брызг сварки, коррозионных ямок или деформаций от предыдущих демонтажей рукавов. Сварные швы трубной доски должны быть сплошными и герметичными — любая трещина или зазор в сварном шве трубной доски является прямым путем для нефильтрованного газа в воздухораспределительный коллектор. Любые структурные повреждения или коррозия должны быть устранены до установки новых рукавов. Сварка запрещена после установки рукавов.
Необходимо очистить внутреннюю часть пылесборника. Это означает, что необходимо очистить воздуховоды перед рукавным фильтром, коллекторы продувочных труб и бункер — остатки пыли, сварочные отходы, болты, инструменты или любые другие посторонние предметы, оставшиеся внутри пылесборника, будут забивать фильтрующие мешки или засорять систему очистки после запуска. Необходимо также запустить цикл очистки системы продувочных труб, чтобы удалить накопившуюся пыль из коллектора сжатого воздуха.
Фильтрующие клетки необходимо осматривать по отдельности перед использованием. Проверьте точность размеров — клетка должна точно соответствовать спецификации мешка. Проверьте наличие деформаций, изгибов, сломанных опорных колец, заусенцев и брызг сварки в местах соединения колец с вертикальной проволокой. Проверьте наличие коррозии, которая сделала поверхность шероховатой. Любую клетку с дефектами качества следует заменить, а не выпрямлять или использовать повторно. Деформированная клетка внутри в остальном идеального фильтрующего мешка приведет к неравномерному изгибанию мешка во время импульсов очистки, вызывая абразивный износ в точках контакта между мешком и клеткой. Это одна из наиболее распространенных причин преждевременного механического выхода мешка из строя, и ее можно полностью избежать.
Проверьте внутренние стенки коллектора на наличие острых краев, выступающих винтов и конструктивных выступов в зоне установки мешка — любой из них может поцарапать или порвать мешок во время установки или вызвать дальнейшее истирание из-за деформации мешка во время работы.
Процедура установки: пошаговая инструкция
Последовательность установки имеет значение, поскольку каждый шаг основывается на предыдущем. Выполнение шагов в неправильном порядке или пропуск этапов сопряжены с определенными рисками.
Установка мембранного мешка с защитным рукавом.
Для мешков с мембраной из ПТФЭ защитный рукав необходимо использовать во время установки. Откройте упаковочную коробку с красной лентой, снимите защитный рукав и инструкцию по применению. Назначение рукава — предотвратить царапины на поверхности мембраны, оставленные краями трубчатой решетки, когда мешок проходит через нее — царапина на мембране из ПТФЭ создает постоянный путь утечки, что сводит на нет всю цель ламинирования мембраны.
Сначала вставьте защитную втулку в отверстие трубной доски так, чтобы металлическое кольцо лежало на верхней части отверстия трубной доски. Проденьте дно мешка через защитную втулку, затем медленно опустите весь мешок целиком через отверстие, направляя его рукой за открытый конец. Расположите мешок так, чтобы линия шва была обращена к направлению входящего воздушного потока. Для плоских мешков расположите длинную ось дна мешка параллельно длинной оси трубной доски.
После того, как корпус мешка будет установлен, возьмитесь за металлическое кольцо защитной втулки, вытащите втулку через соседнее отверстие в трубной доске и отложите ее в сторону до установки следующего мешка. Затем установите воротник мешка: поднимите горловину мешка из отверстия в трубной доске, сожмите пружинное расширительное кольцо на воротнике мешка обеими руками, придав ему С-образную форму, плотно прижмите С-образное кольцо к краю отверстия в трубной доске и медленно отпустите расширительное кольцо. Кольцо должно расшириться в канавку отверстия в трубной доске, плотно прилегая к поверхности канавки на 360 градусов по окружности.
Проверка: крепко возьмитесь за трубную доску над установленным мешком и попробуйте его повернуть. Если мешок поворачивается, значит, воротник не полностью зафиксирован — стопорное кольцо не полностью вошло в канавку трубной доски. Это означает, что между воротником мешка и трубной доской есть зазор, который позволит протекать обводному каналу. Не переходите к следующему мешку. Снимите мешок, осмотрите стопорное кольцо и канавку трубной доски, определите причину неполной фиксации и установите его обратно. При наличии незначительных несоответствий размеров канавки трубной доски можно аккуратно использовать резиновый молоток, чтобы помочь зафиксировать стопорное кольцо, но о существенных несоответствиях необходимо сообщить группе по проверке трубных досок. Для мешков без мембраны процедура установки аналогична, за исключением этапа установки защитной втулки.
Установка клетки
После того, как мешок установлен, осторожно опустите фильтрующую клетку в мешок. Клетка должна входить в мешок под углом 90 градусов к трубной доске — вертикально, а не под углом. Аккуратно, без применения силы, опустите ее на дно мешка. Если клетка, помещенная в мешок, не опускается свободно на дно под собственным весом, что-то не так — клетка может быть слишком большой для мешка, мешок может быть неправильно установлен на трубной доске или может быть какое-то препятствие. Не применяйте силу. Прежде чем продолжить, проверьте и устраните препятствие.
После установки клетка должна висеть вертикально. Клетка, не перпендикулярная трубной решетке, приведет к тому, что мешок будет наклоняться к соседним мешкам или к стенке коллектора. В результате этого контакта возникнет абразивный износ в местах контакта, а также может произойти столкновение наклоненного мешка с разделительной пластиной между отсеками, что приведет к механическим повреждениям как самого мешка, так и конструкции коллектора.
Для многосекционных клеток (обычно используемых для мешков длиной более 3 метров) установка верхней, средней и нижней секций клетки требует участия двух человек. Один человек пропускает нижнюю секцию через мешок; другой выравнивает штифтовое соединение между секциями. Убедитесь, что штифтовые соединения между секциями надежно закреплены и правильно зафиксированы. Медленно опустите собранный каркас клетки в мешок — ни в коем случае не допускайте его свободного падения или удара о дно мешка, так как это может деформировать воротник мешка и нарушить герметичность трубчатой решетки.
Выравнивание продувочной трубы
В импульсно-струйных системах очистки сопло продувочной трубки должно быть точно центрировано над каждым горлышком мешка. Неправильно расположенные продувочные трубки подают импульсы очистки не по центру, что приводит к неравномерной очистке — одна сторона мешка получает полную энергию импульса, а другая очищается недостаточно. Со временем на неочищенной стороне образуется все более толстый слой пыли, который увеличивает локальный перепад давления и вызывает асимметричное изгибание мешка во время очистки, ускоряя механический износ.
Надежно закрепите продувочную трубу, чтобы предотвратить смещение, вызванное вибрацией во время работы. Движение продувочной трубы из-за импульсного воздействия может со временем изменить положение сопла, постепенно ухудшая эффективность очистки во всем отсеке без каких-либо видимых признаков, пока перепад давления или данные об выбросах не выявят проблему.
После монтажа: нанесение покрытия и обнаружение утечек.
Эти два этапа — разница между успешным вводом в эксплуатацию и превышением допустимых выбросов в первый месяц. Оба этапа обычно пропускаются под давлением производства. Оба должны рассматриваться как обязательные к исполнению.
Предварительное покрытие
Предварительное покрытие представляет собой нанесение тонкого защитного слоя порошка гидроксида кальция (гашеной извести) на поверхность новых фильтровальных мешков перед первым воздействием технологической пыли. Рекомендуемая норма нанесения составляет приблизительно 0.25 кг/м² общей площади поверхности мешка, равномерно распределяемого по всем отсекам.
Инженерная причина предварительного нанесения покрытия специфична для начального периода запуска. Когда новый мешок впервые соприкасается с потоком технологического газа, мельчайшие и наиболее проникающие частицы пыли — включая липкие, гигроскопичные или химически активные частицы — достигают поверхности мешка до того, как сформируется устойчивая защитная пылевая корка. Без предварительного покрытия эти частицы первого контакта могут проникать в волокнистую структуру фильтрующих материалов глубинной фильтрации и частично забивать мешок до того, как сформируется естественная пылевая корка. В случае мешков с мембраной из ПТФЭ частицы первого контакта могут прилипать к поверхности мембраны с большей прочностью, чем к уже сформировавшейся пылевой корке, что приводит к более высокому, чем ожидалось, начальному падению давления.
Процедура предварительного нанесения покрытия: закройте все компоненты системы очистки — импульсные клапаны, обратные воздушные клапаны и все контрольно-измерительные приборы. Откройте входные и выходные заслонки во всех отсеках. Откройте загрузочный патрубок на входе дымовых газов рукавного фильтра. Запустите главный вентилятор внутренней очистки и доведите систему до рабочего воздушного потока. Медленно и равномерно подавайте материал предварительного покрытия через загрузочный патрубок. После завершения подачи постепенно закройте главный вентилятор. Предварительное покрытие следует нанести в течение 24 часов до первого запуска системы — если система не запустилась в течение 24 часов после нанесения предварительного покрытия, его необходимо нанести повторно.
Крайне важно: никогда не направляйте дымовые газы низкой температуры и высокой влажности непосредственно в предварительно покрытый рукавный фильтр. Влага смочит известковый слой и превратит его в пасту из гидроксида кальция, которая навсегда забьет фильтрующие мешки цементом. Котел или технологический процесс должны быть доведены до нормальной рабочей температуры, прежде чем заслонка рукавного фильтра будет открыта для направления технологического газа через фильтрующие мешки. Если в процессе используется мазут или дизельное топливо во время запуска, дымовые газы не должны направляться через рукавный фильтр до тех пор, пока система не перейдет на обычное топливо — содержание углеводородов в выхлопных газах пускового топлива загрязнит слой предварительного покрытия и поверхность мешков.
Подробную информацию о материалах для предварительной обработки поверхности см. на странице , посвященной порошковой известковой предварительной обработке поверхности рукавных пылеуловителей.
Обнаружение утечек флуоресцентного порошка
После установки всех мешков и клеток и перед запуском системы необходимо провести проверку на герметичность с помощью флуоресцентного порошкового индикатора в каждом отсеке. Это единственный надежный метод проверки полной герметичности каждого кольца мешка, целостности каждого сварного шва трубной решетки и герметичности каждой прокладки дверцы доступа — до того, как система будет запущена и любая утечка начнет способствовать выбросам в дымовую трубу.
Процедура: запустите основной вентилятор внутреннего сгорания и выключите систему очистки. Доведите поток воздуха до 50–70% от номинальной мощности, не включая систему очистки — это создаст перепад давления, необходимый для протягивания индикаторного порошка через любые места утечек. Введите отмеренное количество флуоресцентного индикаторного порошка через смотровое отверстие на входной стороне рукавного фильтра. Норма расхода составляет 3.0–5.0 г/м² общей площади поверхности мешка (варьируется в зависимости от типа мешка — мембранный или безмембранный). После полного введения порошка включите вентилятор еще на 10–15 минут, чтобы индикатор смог распространиться по любым путям утечек.
Остановите вентилятор, откройте крышки доступа к воздухораспределительному коллектору и осмотрите все поверхности трубных решеток, сварные швы, места прилегания рукавов мешков и уплотнительные линии дверцы доступа под ультрафиолетовым светом в темноте. Флуоресцентные следы в любом месте указывают на конкретную утечку, которую необходимо устранить или переустановить до возобновления работы системы. Задокументируйте каждое место утечки. После ремонта, если потребуется повторная проверка на утечку, используйте флуоресцентный порошок другого цвета, чтобы отличить новые результаты от остатков после первой проверки.
Наилучшие результаты достигаются при осмотре в ночное время, поскольку снижение уровня окружающего освещения облегчает идентификацию флуоресцентных индикаторов. Если необходим осмотр в дневное время, используйте светонепроницаемые крышки или ограждения вокруг зоны осмотра воздуховода, чтобы уменьшить помехи от окружающего света.
Протокол запуска: первые 24 часа
Последовательность запуска производства защищает инвестиции, вложенные в новые мешки, новые каркасы, предварительное покрытие и системы обнаружения утечек. Неправильный запуск может свести на нет всю проделанную работу в первую смену.
Перед подачей технологического газа в рукавный фильтр необходимо проверить: полноту и целостность установки рукавов, наличие предварительного покрытия (нанесенного в течение предыдущих 24 часов), отсутствие скопления влаги на рукавах или трубной решетке, отсутствие конденсации (слипания пластин) на внутренних поверхностях, а также наличие флуоресцентных индикаторов утечек после устранения всех утечек.
В начальный период установки запускайте основной вентилятор внутреннего охлаждения на низкой нагрузке (30–40% от номинальной мощности) и постепенно увеличивайте его до полной нагрузки в течение 1–2 часов. Такое постепенное увеличение позволяет поверхности рукава постепенно накапливать защитный начальный слой пыли, а не обрушивать на новые рукава всю пылевую нагрузку с самого начала, что может привести к перегрузке предварительного слоя и преждевременному засорению поверхности. Никогда не включайте вентилятор на полную мощность сразу после установки нового рукава. Накопление пыли на поверхности рукава в течение первого часа является наиболее важным периодом за весь срок его службы — качество начального пылевого слоя определяет эффективность фильтрации и падение давления рукава на долгие годы вперед.
В течение начального периода работы проверьте правильность работы системы импульсно-струйной очистки и механизмов реверсивного воздушного потока. Во время нарастания давления контролируйте перепад давления в каждом отсеке — любой отсек, демонстрирующий существенное отличие от других, требует дальнейшего исследования.
Температура газа на входе в рукавный фильтр должна постоянно оставаться ниже номинальной непрерывной температуры установленного фильтрующего материала и должна быть выше температуры точки росы кислоты или влаги как минимум на 20°C, чтобы предотвратить конденсацию на поверхности фильтрующего материала. Работа в пределах этих двух температурных диапазонов определяет срок службы рукавного фильтра. Любое отклонение от этого диапазона — как в большую, так и в меньшую сторону — сокращает оставшийся срок службы рукавного фильтра, и эти потери невозможны.
Текущее техническое обслуживание: что проверять и когда
Правильно установленный и введенный в эксплуатацию рукавный фильтр будет надежно работать долгие годы — при условии надлежащего технического обслуживания. Требования к техническому обслуживанию несложны, но они не подлежат обсуждению.
Система сжатого воздуха
Подача сжатого воздуха для импульсно-струйной очистки должна быть чистой, сухой и безмасляной. Загрязненный сжатый воздух, содержащий влагу, компрессорное масло или твердые частицы, вызывает три конкретные проблемы: влага в импульсном воздухе может смачивать поверхность рукава с чистой стороны, вызывая внутреннее засорение пастой; загрязнение маслом создает липкие пятна на поверхности рукава, которые навсегда задерживают пыль; и твердые частицы в импульсном воздухе могут повредить поверхность мембраны из ПТФЭ. Качество сжатого воздуха должно соответствовать стандарту ISO 8573-1 (эквивалент GB-T1327791).
Недостаточное давление сжатого воздуха приводит к отказам импульсных клапанов — клапаны, которые не открываются и не закрываются должным образом при недостаточном давлении, либо не обеспечивают очистку (остаются закрытыми), либо постоянно протекают (не закрываются полностью). Протекающие импульсные клапаны сбрасывают давление из коллектора, уменьшая энергию импульсов очистки по всему отсеку. В результате происходит постепенное засорение мешков, которые получают недостаточную энергию очистки, хотя на панели управления отображается, что они получают импульсы очистки.
Техническое обслуживание системы сжатого воздуха включает в себя: регулярный слив влаги из ресивера и распределительного коллектора, регулярное обслуживание встроенных фильтров, регулярный осмотр и техническое обслуживание регуляторов давления и манометров, а также периодический осмотр и замену диафрагм электромагнитных импульсных клапанов.
Контрольный список ежедневного технического обслуживания пылеуловителя
После каждой остановки процесса оставляйте систему импульсно-струйной очистки включенной еще на 2–3 минуты, прежде чем выключать ее, чтобы удалить остатки пыли с поверхности мешков. Отслеживайте изменения перепада давления в отсеках — постепенное повышение, не сопровождающееся очисткой, указывает либо на проблему с системой очистки, либо на засорение фильтрующего материала, либо на образование отложений в бункере. Внезапный скачок указывает на сбой в процессе, неисправность мешка или образование зольных мостиков в бункере.
Температура входящего газа никогда не должна превышать номинальную пиковую температуру рабочей среды. Одновременно она должна оставаться более чем на 20°C выше точки росы, чтобы предотвратить конденсацию на поверхности и коррозию. Периодически проверяйте систему разгрузки бункера и систему удаления золы — накопленная зола в бункере уменьшает зазор между дном мешка и его стенками, увеличивает локальную скорость потока газа и вызывает абразивный износ нижних секций мешка. Это распространенная неисправность, которая выглядит как проблема с рабочей средой, но на самом деле является проблемой, требующей регулярной уборки.
Во время каждой плановой остановки для технического обслуживания осматривайте внутренние поверхности воздуховодов, трубной решетки, мешков и защитных кожухов на предмет утечки пыли. Горизонтальное пылевое кольцо на проволоке опоры кожуха является диагностическим признаком того, что в мешке выше этой точки есть отверстие или повреждение мембраны — пыль оседает на проволоке кожуха ниже места повреждения. Документируйте каждую замену мешка с помощью карты расположения, показывающей, какие мешки были заменены и когда — это создает диагностическую запись, которая выявляет закономерности отказов в конкретных местах, вызванных локальным потоком газа, температурой или структурными проблемами.
Факторы конструкции коллектора, влияющие на срок службы мешка
Четыре конструктивных аспекта рукавного фильтра напрямую влияют на срок службы фильтровальных мешков, помимо характеристик самого фильтрующего материала: выравнивание продувочной трубы и ее угловое положение относительно устьев мешков; ровность трубной решетки и соответствие размеров отверстий; геометрия входной распределительной перегородки и результирующее распределение скорости газа по рядам мешков; а также соответствие давления и времени работы системы очистки во всех отсеках.
Если рукавный фильтр был спроектирован и построен в соответствии с применимыми национальными стандартами и нормами, эти факторы должны находиться в пределах допустимых отклонений. Если качество строительства низкое — неровные трубные решетки, смещенные продувочные трубы, отсутствие распределения воздуха на входе — даже самые лучшие в мире характеристики фильтровальных мешков приведут к более короткому, чем ожидалось, сроку службы, поскольку мешки работают в условиях, для которых фильтрующий материал изначально не был предназначен.
Учет особенностей холодного климата и содержания сернистых газов.
В условиях холодного климата или при обработке дымовых газов, содержащих серу, управление периодами простоя и остановки процесса имеет критически важное значение. После остановки процесса и вывода рукавного фильтра из эксплуатации, запустите систему импульсно-струйной очистки для удаления пылевого осадка с поверхности рукавов, пока еще присутствует поток газа, который переносит отделившуюся пыль в бункер. Затем оставьте вентилятор внутренней очистки работать в течение 2 часов после остановки процесса для удаления остаточных дымовых газов изнутри рукавного фильтра и воздуховодов.
Причина этого — предотвращение конденсации. Остаточные серосодержащие дымовые газы, задерживаемые внутри рукавного фильтра, достигают точки росы кислоты при понижении температуры, вызывая осаждение конденсата серной кислоты на поверхностях рукавов, трубной решетке и каркасе. Этот конденсат кислоты воздействует на фильтрующий материал и вызывает коррозию конструкционной стали. В холодных климатах конденсация влаги — даже без кислоты — увлажняет остаточный пылевой слой и приводит к засорению системы пастой при перезапуске.
Для систем, работающих с перебоями или отключающихся на ночь в холодную погоду, правильным инженерным решением является герметизация рукавного фильтра и использование системы циркуляции горячего воздуха для поддержания внутренней температуры выше точки росы в периоды простоя. Альтернативный вариант — охлаждение системы до температуры окружающей среды с последующим ежедневным перезапуском в диапазоне температур конденсации — приведет к износу рукавов за ничтожно малую часть их нормального срока службы.
Автор
Jessica Ма – старший инженер по фильтрации, компания Omela Filtration.
Jessica Ма — старший инженер-фильтратор в компании Omela Filtration, специализирующаяся на фильтрации пыли и жидкостей. Обладая более чем 15-летним опытом, она занимается оптимизацией работы рукавных фильтрующих установок, повышением эффективности фильтрации и разработкой высокоэффективных решений для промышленных пылеуловителей и систем прецизионной фильтрации жидкостей.