摘要 介绍了一种新型自动除渣过滤器的设计方法及基本结构,分析了这种带有转动刮板和刷子的设备的优点及其应用前景。
关键词 过滤器 转动刮板 刷子 自动除渣
分类号 TQ 051.802
目前石油化工行业采用的大部分急冷油吸入过滤器均无自动清渣功能。因此,当含有较多粘稠杂质的被滤介质流过过滤器时,过滤网网眼很容易被粘稠杂质糊住,当被堵的网眼占到一定比例之后,过滤器的流通性能就大大降低而无法满足生产需要。尤其当粘稠杂质的数量比较大时,过滤网被堵的速率非常惊人,有时1个月就需要拆除滤网清理,这不但增加了工人的劳动强度,且影响正常生产。
为此,一般可在前期工艺过程中采用蒸汽吹除的办法来减少产生结焦杂质。但要从根本上解决问题,则应从设备方面想办法,即采用带转动刮板和刷子的自动清渣过滤器。多数情况下,两种措施并用。
笔者介绍的自动清渣过滤器,是指石化行业广泛应用的急冷油吸入过滤器,它是盘锦乙烯工业公司16万t/a乙烯改造工程中的配套设备。该设备是根据盘锦乙烯工业公司提出的设计参数及工艺要求,在借鉴国外同类产品优点的基础上,依据现场实践操作经验并结合我国石化行业的具体情况而研制开发的。
1 结构与原理
1.1 基本结构
自动清渣过滤器的基本结构见图1。它是由过滤器壳体、过滤网、刮板及刷子组件、上盖组件、电机及减速机等部分组成。电机和减速机通过上盖组件的连接轴带动刮板及刷子组件转动。过滤网为立式结构,搭放在过滤器内的斜支撑板上。过滤器壳体的底部开有1个排净口,与外部排渣阀连接。设备运行时手孔用盲法兰堵住。
1.2 清渣原理
(1)重力沉降,液渣分离 当被滤介质通过过滤器时,正常介质进入下一工序,杂质则被过滤网留住,在重力作用下应沉积在过滤器壳体底部。因此,杂质的密度一定要大于正
(2)离心力的影响 当刮板和刷子绕主轴转动时,由于粘性作用而被其带动的正常介质和杂质也随之作圆周运动,于是便产生一个离心力。该离心力的大小与主轴转速、介质及与主轴的距离成正比,其方向沿过滤网直径指向滤网。很明显,对于杂质的清除来说,这是一个有害力。当离心力大到和重力成一个数量级时,由于它的作用而使过滤网更容易被杂质堵塞,杂质清除也更加困难。为了减小这一有害的离心力,必须严格限制刮板和刷子的转速,且过滤网直径越大,转速应越小。一般取n<2。n为刮板及刷子的转速,r/min。
(3)刮板及刷子对杂质的作用力 图2是一种典型刮板结构形式,刮板6和过滤网7之间的夹角α<90°,刮板作用给杂质的力可以分解为沿过滤网的切向力和垂直于过滤网的法向力,切向力将杂质清除,法向力将杂质挤压到过滤网上。α越小,法向力越大。一般取α>70°。
图3为一种典型的刷子结构形式,刷子毛4和过滤网6之间的夹角β<90°。如前述,刷子毛给杂质的力也可以分解为沿过滤网的切向力和垂直于过滤网的法向力。β越小,刷子毛挤压杂质的法向力越大。
(4)清渣过程 设备运行时被滤介质由进口进入容器,然后经过过滤网后由出口流出,见图1。为确保过滤网能长期保持良好的过滤流通性能,滤网上粘附的杂质需要由电机及减速机带动的刮板和刷子不断地将其清除掉。过滤留下来并沉积于过滤器壳体下部的杂质,应定期从排净口排出。排净口排不出的大块杂质,在停机维修时可由手孔取出。
2 设计要点
(1)原动机和减速器 原动机动力可以是电动或气动的,但功率必须要求足以能克服惯性力和各种摩擦力(填料函、轴承、刮板、刷子及刷子架等处)。具体计算可参照有关公式,此处不再赘述。减速器是必须的设备,可以选用天津减速机总厂的产品。
(2)主轴和过滤网的同轴度误差应小于0.001D,过滤网的圆柱度误差应小于0.000 8D(D为过滤网直径),否则就难以保证刮板和刷子沿过滤网内壁均匀滑过。
(3)上盖组件中连接轴的轴封采用压盖填料式轴封,填料为进口石墨或聚四氟乙烯环,连接轴上密封段的粗糙度要求比较高。
(4)过滤网一般用不锈钢板冲孔制成。根据流量连续定理,若假定被滤介质流经过滤网时的流速与进、出口处流速相同,并考虑到部分网孔已被堵塞,这种情况下过滤网的净流通面积应大于进口处流通面积的2~3倍。
净流通面积与滤网总面积的关系为:S1=ψS。式中,S1为净流通面积,m²;S为滤网总面积,m²;ψ为滤网流通率,其大小与过滤网上的孔径、孔距及孔的分布有关,见表1。
3 应用
按上述要求设计的自动清渣过滤器,已在盘锦乙烯工业公司30万t/a乙烯生产线上应用,设备经过1年来的在线运行,效果很好。迄今滤网还没有清理过,而原来的老设备平均1个月就需清理1次。因此说明,使用自动清渣过滤器能够有效清除杂质,且延长了维修周期,改善了生产运行状况,提高了生产效率,同时还大大降低了工人的劳动强度。
4 结语
经实际应用,带刮板和刷子的自动清渣过滤器,结构设计是合理和可行的,能有效防止杂质堵塞滤网网孔。尤其对被滤介质中杂质数量多及粘稠度大时,优越性更显突出。与国外同类产品相比,适应性更强。凡被滤介质符合本设备使用条件(一般介质均满足此条件)的,均可推广使用。这项技术填补了国内空白。
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