Журнал "Промышленное оборудование" № 10(73) октябрь 2011
Как всем теперь уже известно, Советский Союз был довольно закрытой информационной системой. Научные открытия и новые технологии надолго после появления оставались в пользовании узкого круга предприятий и организаций преимущественно военного характера. На особом контроле также оставались и другие государственные стратегические отрасли – космос, атомная энергия, биотехнологии.
Так произошло и с пористыми металлами. Технология фильтрации газов сквозь анизатропную структуру порошкового металла была разработана еще в 30-40 годах ХX века. Но на протяжении еще 50 лет обычные инженеры производственники об этом даже не слышали.
"...Фильтры пористые (пористость 25...50%) из спеченных мнталлических порошков по своим эксплуатационным характеристикам превосходят другие фильтрующие материалы, особенно когда требуется тонкая фильтрация..."*
Многим это кажется не правдоподобным, но а нашем арсенале есть фильтры с тонкостью фильтрации 0,003 мкм практически при отсутствующем перепаде давления (менее 4 кПа) на чистом фильтре.
"...Они могут работать при температуре от -273 ºС до 900 °С, быть коррозионностойкими и жаропрочными (можно очищать горячие газы). Спекание позволяет получать фильтрующие материалы с относительно прямыми тонкими порами одинакового размера.
Изготавливают фильтры из порошков коррозионностойких материалов: бронзы, нержавеющих сталей, никеля, серебра, латуни и др. Для удовлетворения запросов газовой и нефтехимической промышленности разработыны материалы на основе никелевых ссплавов, титана, вольфрама, молибдена и тугоплавких соединений. Такие фильтры работают тысячи часов и поддаются регенарции в процессе работы. Их можно продуть, протравить, прожечь.
Фильтрующие материалы выпускают в виде чашечек, цилиндров, втулок, дисков, плит. Размеры колеблются от дисков диаметром 1,5 мм до плит размером 450*1000 мм. Наиболее эффективно применение фильтров из нескольких слоев с различной пористостью и диаметром пор..."
(* - По материалам сайта www.mtomd.info)
Изначально на предприятиях атомной промышленности изготавливали никелевые фильтры для обогащения урана и производства атомного оружия. В конце 50-х годов ХХ века технология обогащения урана с газодиффузионного метода перешла на центрифужный и огромные производственные мощности по производству высокодисперсного никелевого порошка остались в Советском Союзе не востребованными. Казалось бы чего проще предай технологию в гражданскую промышленность, но нет - тема эта еще долго оставалась тайно за семью печатями.
Сегодня ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» изготавливает фильтры на основе спечённых никелевых порошков, которые предназначены для ультратонкой очистки технологических газов в нефтяной, газовой, микроэлектронной и атомной промышленности, стерилизующей очистки технологических газов в микробиологической, медицинской, пищевой и фармацевтической промышленности.
Принцип очистки газов
В фильтрах ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» в качестве фильтровальной среды используются фильтрующие элементы, в основном сформированные из никелевых порошков, что позволяет использовать следующие три основных механизма фильтрации:
прямой перехват, обеспечивающий задержание частиц благодаря эффекту просеивания;
инерционную импакцию, обеспечивающую задержание частиц, которые неспособны пройти по извилистому пути между частицами порошка спеченной пористой среды и, соударяясь с ними, задерживаются;
диффузию или броуновское движение мельчайших частиц, блуждающих в газовом потоке и неизбежно ударяющихся в поверхность спеченной пористой среды, к которой они в конечном результате и прилипают.
Исследования, проведенные в Великобритании Микробиологическим научно-исследовательским институтом совместно с Организацией по обеспечению химической защиты, а также Российским Научным Центром "Курчатовский институт" (РНЦКИ), показали, что труднее всего из газового потока удалить частицы размером 0,1-0,3 мкм, почти свободно проходящие через обычные фильтры, у которых основным механизмом "работы" является прямой перехват. Использование всех трех механизмов фильтрации обеспечивает улавливание не только этих, но и значительно более мелких частиц. В фильтрах ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» применяются фильтрующие элементы, изготовленные из никелевого порошка, имеющего средний диаметр ∼ 0,1 мкм, что позволяет обеспечить удаление частиц размером от 0,01 мкм. Таким образом, фильтрами ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» задерживаются микроорганизмы практически всех типов, которые ведут себя как обычные частицы. В результате получают стерильный воздух, очищенный от бактерий, вирусов и бактериофагов.
Фильтрация практически завершается в селективном слое фильтрующего элемента. Никель инертен и не содержит никаких добавок, которые позволяли бы микроорганизмам прорастать сквозь пористую среду либо развиваться на ней. Поэтому они продолжают оставаться внутри фильтровальной среды, пока не погибнут сами или не будут уничтожены при тепловой обработке.
Важнейшими достоинствами фильтров ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» являются:
во-первых, - анизотропная структура их фильтрующих элементов, позволяющая обеспечить очень высокие скорости газового потока через фильтр при низком перепаде давлений, что способствует увеличению срока их службы, и,
во-вторых, - регенерируемость фильтров, т. е. способность восстанавливать свои исходные характеристики после проведения специальной обработки.
Качество фильтров
Целью деятельности нашего предприятия является проектирование, выпуск и поставка продукции, которая по своим качествам отвечает требованиям потребителя.
На ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» внедрена и сертифицирована система менеджмента качества соответствующая требованиям ИСО 9001. Так же успешно пройдена предварительная аттестация на сертификацию системы менеджмента качества на соответствие стандарту СТО Газпром.
Применяемый стопроцентный контроль гарантирует, что все поставленные Заказчику изделия будут полностью соответствовать предъявляемым к ним требованиям.
Особое внимание мы уделяем созданию аналитической базы контроля качества.
Технические характеристики фильтров проверяются специализированной лабораторией, располагающей современным оборудованием, позволяющим проводить аттестацию фильтров в соответствии с нормативно-технической документацией, действующей в Российской Федерации и международными стандартами.
Разработаны методики измерений и аттестации оборудования, предназначенного для испытаний фильтров. Выявлены величины ошибок измерений, что позволяет получать достоверные и точные результаты при определении технических характеристик продукции.
Испытания
Высокое качество и воспроизводимость технических характеристик выпускаемых ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» фильтрующих элементов и фильтров на их основе обеспечивается строгим соблюдением всех параметров технологических процессов при их изготовлении, и подтверждаются системой испытаний, позволяющей определять наиболее важные для Заказчика технические характеристики изделий.
Прочность
Пористые фильтрующие элементы, изготовленные методом порошковой металлургии, являются самонесущими конструкциями. Они с успехом могут подвергаться механической обработке и соединяться с другими деталями фильтрующих устройств методом сварки, склейки или спекания.
Механическая прочность фильтрующих элементов зависит от состава используемого порошка, формы и размера его частиц, пористости, режимов спекания и т.д.
Размер пор
Для любой пористой среды, применяемой для фильтрации газов, одним из определяющих факторов является размер пор. Поры фильтрующего элемента представляют собой каналы в виде извилистых капилляров, сообщающихся от одной стороны до другой.
При аттестации элементов применяются два метода определения максимального размера пор:
с использованием стандартных государственных образцов типа ОМИКС или стеклянных микросфер;
вытеснением газовых пузырьков.
Первый метод заключается в том, что через фильтрующий элемент при определенных условиях профильтровывается суспензия, состоящая из воды и стандартного образца (микросфер), после чего с помощью специального анализатора изображений определяется размер самой крупной частицы в прошедшем через элемент фильтрате. Его размер указывает на эквивалентный диаметр самой крупной поры.
Второй метод основан на том, что поверхностное натяжение удерживает жидкость в порах и требуется определенное давление для ее выдавливания. Фильтрующий элемент погружается полностью в смачивающий его материал (жидкость). С одной стороны подается воздух, при повышении давления которого жидкость постепенно вытесняется из пор элемента.
Величина давления на момент появления первых пузырьков является мерой поверхностного натяжения, находящегося в равновесии с давлением воздуха, которое определяется размером пор.
Эффективность очистки газов
Оценка эффективности очистки газа от ультрадисперсных аэрозольных частиц является основополагающей операцией при проверке технических характеристик фильтрующих элементов (фильтров). Её суть заключается в сравнении величины счетной концентрации частиц, регистрируемых в одинаковых объемах газового потока до и после изделия. Регистрация частиц осуществляется с использованием лазерных аэрозольных спектрометров или счётчика ядер конденсации.
Устойчивость
При транспортировке, а также в процессе эксплуатации фильтров у Заказчика, они могут подвергаться различным механическим нагрузкам, как кратковременного, так и длительного действия. Для проверки влияния подобных факторов на технические характеристики фильтров они испытываются на устойчивость, т.е. определенное количество изделий из каждой партии, а в особых случаях все 100% изделий, подвергаются ударным нагрузкам и воздействию синусоидальной вибрации по режимам, имитирующим реальные условия транспортировки и эксплуатации, после чего проводится их повторная аттестация.
Регенерация
Как отмечалось выше, одним из главных достоинств наших фильтров является их регенерируемость, т.е. способность восстанавливать свои исходные характеристики после проведения специальной обработки.
В зависимости от вида загрязнений, его количества, дисперсности и многих других факторов в каждом случае методы регенерации могут быть самыми разнообразными.
Отработаны режимы регенерации для ряда конкретных видов загрязнений. Так, например, если ведется очистка газа от сухих загрязнений, то регенерация осуществляется обратной импульсной отдувкой газом, а в случае улавливания органических веществ термическим или химическим способом.
Высокая степень регенерации фильтрующих элементов ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» не раз была отмечена на производственных совещаниях. После регенерации фильтрующий элемент восстанавливает свои свойства примерно на 98%. Количество циклов регенерации ограничено только целостностью конструкции фильтрующего элемента.
Согласно установившейся практике нашей работы процесс регенерации выглядит следующим образом:
Мы устанавливаем новые фильтроэлементы на технологическое оборудование Заказчика и запускаем в эксплуатацию на 1-2 месяца.
В установленный срок мы производим обмен отработанного фильтроэлемента на новый, а старый забираем на изучение.
После анализа гранулометрического состава и объема "мусора" скопившегося в фильтроэлементе за период эксплуатации мы готовим методику регенерации именного этого фильтра, работающего именно в этой газовой среде и именно в этих технологических условиях.
В случае получения данных, не удовлетворяющих установленному ресурсу данного фильтроэлемента в данных условиях, мы производим замену фильтра на более грязеемкий.
Мы предполагаем, что в последствии при сборе большого количества аналитического материала по отказам в работе оборудования, связанного с несовершенством систем фильтрации, по анализу содержимого отработанного фильтроэлемента мы сможем ставить диагноз работоспособности техники и прогнозы по срокам и причинам выхода оборудования из строя.
С 2010 года ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» получило возможность не только размещать заказы на изготовлению фильтроэлементов из спечённого никелевого порошка, но и проводить научно – исследовательские работы, связанные с технологиями фильтрации промышленных газов.
Так появилась линейка корпусов фильтров высокого давления (до 50 МПа) и фильтроэлементов предварительной и тонкой очистки газа для подачи на сухие газодинамические уплотнения для компании ООО «Джон Крейн – Искра». Корпуса фильтров изготавливаются из поковок нержавеющей стали 12Х18Н10Т и работают в агрессивных условиях в интервале температур от – 50 °С до +170 °С. Требовательные специалисты российско-английского предприятия по достоинству оценили возможности наших фильтров и культуру их производства.
Только за последние полгода более 60 компрессоров работающих на оборудовании компании John Crane были укомплектованы фильтрами ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ». Подавляющее большинство из этих фильтров было поставлено на предприятия ОАО «Газпром».
24 июня 2011 года, в рамках проведения 11-ой Московской международной выставки «Нефть и Газ», состоялась презентация компании ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» для представителей ОАО «Газпром». По результатам презентации было решено провести адресные презентации в территориальных подразделениях ОАО «Газпром».
На рис. слева: Панель управления сухими газодинамическими уплотнениями ООО «Джон Крейн – Искра» с установленными на ней фильтрами ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ».
С июля по октябрь 2011 года были проведены презентации и производственные совещания на следующих предприятиях:
ООО «Газпром трансгаз Чайковский»
ООО «Газпром трансгаз Уфа»
ООО «Газпром трансгаз Самара»
ООО «Газпром трансгаз Казань»
ООО «Газпром добыча Астрахань»
ООО «Газпром трансгаз Югорск»
ООО «Газпром трансгаз Кубань»
ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург»
После проведения презентации в ИТЦ ООО «Газпром трансгаз Уфа», начальником инженерно - технического центра Т.А. Бакиевым нам было предложено принять участие в торжественных мероприятиях посвященных открытию «Технопарка инновационных технологий» на территории ИТЦ. Открытие состоялось 22.09.2011 г. при участии Премьер- министра Правительства Республики Башкортостан А.Ф. Илимбетова.
Наибольший интерес, при проведении презентаций, был проявлен к демонстрации работы фильтра – каплеотделителя. Самым часто задаваемым вопросом является вопрос о возможности удаления капельной влаги, аэрозолей масла и эмульсии из газового потока. Так, например, на нашем предприятии разработано и запатентовано два вида каплеотделителей: сетчатый и импеллерный; повторный унос капельной жидкости составляет не более 4 мг/м3.
Наше предприятие зарекомендовало себя как достойный конкурент иностранным производителям фильтрационного оборудования. Уже сегодня мы можем серийно производить более 200 типоразмеров фильтроэлементов и готовы проводить работы по любому импортозамещению.
Фильтры и фильтрующие элементы могут иметь различное применение. По желанию Заказчика мы готовы рассмотреть вопросы о корректировке технических характеристик наших изделий под конкретные цели их применения или разработать новые.
ООО «К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ» использует разные формы сотрудничества с промышленными предприятиями:
проектирование, изготовление и поставка систем фильтрации и стерилизации газовых сред с заданными размерами и характеристиками;
анализ условий эксплуатации фильтров;
подбор фильтров;
аттестация систем подготовки газов;
регенерация отработавших фильтров и сменных фильтрующих элементов.
Качество фильтров и опыт практической работы позволяет нам предлагать решение любых проблем, связанных с очисткой газов.
Работа в интересах Заказчика и на "одной волне" с ним стоит во всех задачах ООО "К.Т.Р. ИНЖИНИРИНГ" главным приоритетом.
