Фильтры для бункеровочных баз

Наша страна выпускает значительное число разнооб­разных фильтров, отличающихся по конструктивным признакам, производительности, тонкости отсева и т. д., которые применяют на складах горючесмазочных материа­лов (ГСМ), но можно использовать и на бункеровочных базах.

В табл. 20 приведен частичный перечень выпускае­мых в стране фильтров, используемых на складах ГСМ для удаления механических примесей из бензинов, керосина и дизельного топлива.

Фильтры типа ФГТ с двухслойным чехлом обеспе­чивают тонкость фильтрации только 30—40 мкм, в настоящее время их считают конструктивно устаревшими. Фильтры этого же типа с трехслойным чехлом дают тонкость фильтрации 15—20 мкм. Эти фильтры на складах ГСМ [15] заменяют на фильтры ТФ-2М с фильтрочехлами ТФ-4-150-200 с, состоящими из трех слоев фильтрационной ткани и одного слоя натурального шелка. Последний пред­назначен для удержания волокон, вымываемых из ткани потоком топлива. В последствии шелк был заменен на ка­прон и они получили обозначение ТФ4-150-200к. В настоя­щее время эти капроновые чехлы вытесняют фильтропакеты, набранные из бумажных двухслойных фильтрующих элементов, обеспечивающих тонкость фильтрации до 5 мкм. Срок замены фильтропакета зависит от его загрязненности, определяемой по максимально допустимому перепаду дав­ления.

В последнее время широко применяют на складах ГСМ чечевично-дисковые фильтры типа ФГН с фильтрующими элементами из нетканного материала. Эти фильтры наибо­лее приемлемы для бункеровочных баз Минречфлота. Пропускная способность фильтров ФГН, выпускаемых промыш­ленностью, составляет 30, 60 и 120 м³/ч.

На рис. 24 изображено конструктивное исполнение фильтра ФГН-120. Он представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд 1 со съемной нижней частью 2. На центральной топливоотводящей трубе 3 набраны фильтру­ющие диски 4 чечевицеобразной формы, на которые надеты два слоя нетканного фильтрационного материала. У фильтрующих элементов довольно большая поверхность фильтрации, они надежно загерметизированы. Стоимость фильтрочехлов из нетканного материала меньше, чем чех­лов типа ТФ4 при тех же фильтрационных характеристиках.

Из приведенных в табл. 20 данных видно, что применяя соответствующие фильтрационные материалы и конструк­ции фильтров, можно получить достаточно эффективные средства очистки дизельного топлива от механических за­грязнений. Тонкость фильтрации существующих складских фильтров при довольно высокой пропускной способности до 5—10 мкм.

В 1975 г. с целью снижения номенклатуры фильтров, а также для более полного удовлетворения потребностей различных организаций в средствах очистки топлива при сливно-наливных операциях был введен в действие ГОСТ 19211—73. Фильтры складские для горючего. Со­гласно стандарту фильтры классифицируют по следующим признакам: номинальной производительности; номиналь­ной тонкости фильтрации; очищаемому продукту; типу фильтрационного материала, что отражено в условных обозначениях фильтров.

Например, ФГН-60-20 обозначает: фильтр изготовлен из нетканного материала (Н), пропускная номинальная способность его 60 м³/ч, номинальная тонкость фильтрации 20 мкм.

В зависимости от фильтрационного материала были при­няты следующие обозначения: Б — бумага, Т — ткань, К — керамика, С — сетка, М — металлокерамика. В на­стоящее время складские фильтры для светлых нефтепро­дуктов изготовляют пяти типоразмеров с номинальной про­пускной способностью 10, 20, 30, 60 и 120 м³/ч, причем каж­дый типоразмер фильтров выпускают в двух исполнениях с номинальной тонкостью фильтрации 20 и 40 мкм. В табл. 21 приведены параметры складских фильтров по ГОСТ 19211—80.

Для очистки топлива от воды могут быть использованы фильтры-сепараторы. Перечень таких фильтров, выпус­каемых в нашей стране, весьма мал. В основном это одно­ступенчатые фильтры-сепараторы типа СТ-500, предназна­ченные для очистки от воды авиационных топлив. Односту­пенчатый фильтр-сепаратор СТ-500-2 (рис. 25) состоит из цилиндрического корпуса 4, крышки 2 и фильтрующих элементов корзиночного типа: внутреннего 6, среднего 7 и наружного 8, на которые надеты водоотделяющий и фильтрационный чехлы. Водоотделяющий чехол состоит из смеси гидрофильных и гидрофобных волокон (70 % хлопка и 30 % капрона), заключенных в оболочку из тка­ни перкаль. Этот чехол переходит в стекатель 5 треуголь­ной формы, опущенный в нижнюю часть корпуса фильтра. На водоотделяющий чехол надет чехол, изготовленный из ткани фильтросванбой. Топливо поступает через патрубок 3, расположенный на крышке, а выходит через патрубок 1, расположенный на корпусе фильтра-сепаратора.

Эти фильтры-сепараторы задерживают частицы меха­нических примесей размером 40 мкм. При большом коли­честве воды в топливе хлопковые волокна быстро насы­щаются влагой, вода не успевает стекать в отстойник, и скоагулировавшие капельки воды вновь дробятся и уно­сятся вместе с профильтрован­ным топливом. При снижении доли воды в топливе водоот­деляющие свойства фильтра- сепаратора восстанавлива­ются.

В фильтрах - сепараторах СТ 500-2М для повышения тонкости фильтрации и улуч­шения влагоотделения филь­трующий чехол выполнен двухслойным из материалов фильтросванбой и ФПП-ДС, а из водоотделяющего чехла удалена часть хлопковых волокон. Эти модернизационные мероприятия повысили тон­кость очистки до 5—10 мкм и эффективность влагоотде­ления.

Трехступенчатый фильтр-сепаратор СТ-2000 пропускной способностью 120 м³/ч состоит из горизонтального цилиндрического корпуса, разделенного перегородками на три секции, в которых размещены пакеты фильтрующих 1, ко­агулирующих 2 и водоотталкивающих 3 элементов (рис. 26). Каждая секция оборудована автоматическим поплавковым клапаном для выпуска воздуха и отстойником со сливным трубопроводом. Первая секция 1 набрана из фильтрующих элементов цилиндрической формы с вертикальными гофра­ми, закрытых с торцов крышками. Фильтрующие элементы изготовлены из двух слоев крепированной бумаги АФБ-1К с тонкостью фильтрации 12—16 мкм и АФБ-5 с тонкостью фильтрации 5—8 мкм, обтянутых для жесткости капроновой сеткой. Вторая секция 2 набрана из коагулирующик эле­ментов, выполненных в виде гофрированного цилиндра. Коагулирующие элементы изготовлены из одного слоя стекловолокнистого материала АТМ-1, двух слоев материа­ла ФПА-15 и одного слоя бумаги АФБ-5. Снаружи элемен­ты обернуты пятью слоями АТМ-1, слоем стеклоткани и закрыты перфорированным алюминиевым кожухом. Тре­тья секция 3 изготовлена из водоотталкивающих элемен­тов, имеющих форму гофрированного цилиндра и состоя­щих из слоя капроновой ткани, слоя бумаги АФБ-5, обер­нутых капроновой сеткой.

Направление движения топлива в фильтре-сепараторе изображено на рис. 26. В первой секции топливо очищает­ся от механических примесей, во второй микрокапельки воды укрупняются и оседают в отстойнике под действием силы тяжести, унесенные частички воды с потоком топли­ва задерживаются на наружной поверхности третьей сек­ции и стекают в отстойник. Топливо поступает к выходу 1.

Существенный недостаток выпускаемых промышленно­стью фильтров и фильтров-сепараторов — периодичность их действия. Как правило, ресурс фильтрующих элементов до промывки не превышает 200—300 м³ топлива, а в не­которых случаях даже значительно меньше в зависимости от его загрязненности. Поэтому малый ресурс фильтров — это большой недостаток в работе бункеровочных баз Минречфлота, так как при большой их загрузке в период нави­гации частая очистка фильтрующих элементов затруднена. Для преодоления этого недостатка были изготовлены опыт­ные образцы самоочищающихся фильтров, предназначен­ных для очистки топлива и других нефтепродуктов от загрязнений.

Примером самоочищающегося фильтра для светлых нефтепро­дуктов служит фильтр ФСС-60, в котором для промывки фильтрую­щего элемента изменяют направление движения отфильтрованного топлива.

Известны конструкции зарубежных самоочищающихся фильтров, которые по пропускной способности могли бы быть использованы на бункеровочных базах.

Так, фирма «Аугуст Г.КОХ АКО» выпускает автоматические самоочищающиеся фильтры АКО производительностью от 5 до 10 м³/ч для очистки от механических примесей тяжелых топлив. Фильтрующие элементы фильтра АКО представляют собой пер­форированные стальные цилиндры с сеткой, изготовленной из нер­жавеющей стали с размером ячеек 17 мкм. Для очистки фильтра используют противоток отфильтрованного топлива, при этом осадок выбрасывается через сопло, которое постоянно вращается внутри цилиндра. Для работы на топливах высокой вязкости в чугунных ко­жухах фильтра устанавливают паронагреватели. Тонкость очистки фильтра 25 мкм.

За рубежом распространены фильтрационные установки с эле­ментами поверхностного типа фирмы «Скаматик» (Франция) с не­прерывной очисткой рабочей поверхности. Эти фильтры могут ра­ботать на топливах любых марок.

Конструкция фильтра представлена на рис. 27, а. Внутри ци­линдрического корпуса 7 размещен фильтрующий элемент 6 с уст­ройством непрерывной очистки поверхности фильтрации. Корпус фильтра закрывает крышка 3. Загрязненное топливо через патрубок 2 поступает в корпус фильтра и проходит во внутреннюю часть фильтрующего элемента, наружную поверхность которого непре­рывно очищает по частям обратно направленный поток топлива. Очищенное топливо выходит из фильтра через патрубок 9. Филь­трующая поверхность фильтра образована нержавеющей проволо­кой 10 диаметром 0,5 мм, навитой на стакан 13, по наружной по­верхности которого предусмотрена калиброванная проточка, обес­печивающая зазор между витками проволоки 5—10 мкм (рис. 27, б). Для очистки фильтрующей поверхности внутри филь­трующего элемента установлено автоматическое устройство непре­рывной очистки, которое состоит из гидромотора 5, размещенного на крышке фильтрующего элемента, и двухлопастного насоса, распо­ложенного непосредственно внутри элемента. Насос работает сле­дующим образом (см. рис. 27, б): лопасть насоса 12 быстро переме­щается к неподвижной в первый момент лопасти 11, что создает из­быточное давление внутри сектора по отношению к давлению снаружи фильтрующего элемента и обратное движение потока топ­лива. При этом загрязнения на наружной поверхности фильтра, под­хваченные обратным нисходящим потоком топлива, выносятся в корпус, оседают на днище и удаляются через патрубок 8. В следующий момент лопасть 11 медленно отходит от неподвиж­ной лопасти 12, отсекая для очистки следующий сектор, затем цикл повторяется.

Цикличность работы насоса обеспечивает управляющий золот­ник, который устанавливают на определенное время в зависимо­сти от степени загрязненности]топлива. Рабочей жидкостью служит очищенное в этом же фильтре топливо, подаваемое через патрубок 4. Перепад давлений, обеспечивающий нормальную работу гидромото­ра, должен быть не менее 0,2 МПа.

Фильтрационная установка обеспечивает тонкость очистки до 5 мкм при максимальном перепаде давления 0,02 МПа. Рабочее дав­ление внутри корпуса фильтра составляет 0,55 МПа. Корпус филь­тра снабжен паровым подогревателем 1, который подогревает филь­труемое топливо до 90—120 °С. Фильтр снабжен приборами конт­роля и сигнализации, прост в обслуживании, которое заключается лишь в периодическом удалении отложений со дна корпуса путем открытия дренажного клапана.

Характеристики проволочно-щелевых фильтров фирмы «Скаматик» типа С:

Самоочищающиеся фильтры более сложны по конструк­ции, но значительно удобнее в эксплуатации, что весьма важно для бункеровочных баз Минречфлота. В этой связи интересен самоочищающийся фильтр (рис. 28), предназна­ченный для очистки топлива от механических примесей. Топливо под давлением 0,3—0,5 МПа поступает в верхнюю часть фильтра. Проходя через сетку 7, зажатую между дырчатыми дисками 6 и 8, оно очищается от механических примесей и поступает в нижнюю часть, где давление 0,2— 0,4 МПа. В результате оседания механических примесей на сетке 7 перепад давления увеличивается и при достиже­нии максимального давления (либо автоматически, либо вручную) включается электродвигатель 2 и открывается клапан 5. При открытии последнего через полый вал 4 про­странство под ползуном 1 сообщается с атмосферой и в полости под ползуном устанавливается давление, близкое к атмосферному. В результате этого из нижней части фильт­ра, где давление выше атмосферного, топливо через отвер­стия в дисках, перекрываемые ползуном 1, направляется через сетку 7, полость ползуна 1 и пустотелый вал 4 на сброс, в отстойную цистерну. Включенный электродвига­тель 2 через редуктор 3 приводит во вращение полый вал 4, который передвигает по окружности ползун 1. После того как ползун опишет 1—2 оборота, сетка промыта, т. е. ее фильтрующие характеристики восстанавливаются. Пе­репад давления на сетке при этом снижается, и отключа­ются клапан 5 и электродвигатель 2.

Учитывая, что на бункеровочных базах топливо долж­но быть очищено также и от воды, ЛИВТ предложил модер­низировать этот фильтр, дооборудовав его устройством для удаления из топлива воды (рис. 29). В корпусе 2 фильтра для бункеровочной базы в нижнюю часть был установлен кольцевой фильтрующий элемент 1 для очистки топлива от воды, подобный применяемому в фильтрах-сепараторах СТ-500. Таким образом, характерной конструктивной осо­бенностью нового фильтра сепаратора явилось расположе­ние в одном корпусе элементов очистки топлива как от ме­ханических примесей, так и от воды. Фильтр-сепаратор ВСФ-10-С был создан на пропускную способность 10 м³/ч. Кольцевой фильтрующий элемент изготовлен из водо­отталкивающего нетканного материала ВНИИСВ (поли­пропиленового волокна), обладающего коалисцирующими свойствами, с размером пор 40 мкм. Из конструктивных соображений число колец кольцевого фильтра-сепаратора было принято равным четырем (диаметром 320, 240, 190 и 90 мм). Длину кольцевого фильтра-сепаратора определяли исходя из скорости фильтрации через водоотталкивающий материал — 3 мм/с.

Испытания опытного образца фильтра ВСФ-Ю-С на дизельном топливе на одной из бункеровочных СЗРП под­твердили правильность и эффективность принципов, за­ложенных в конструкцию фильтра-сепаратора.