Глава 2 Воздушные фильтры
Воздушные фильтры служат для обеспыливания воздуха, забираемого из атмосферы в системы:
- приточной вентиляции;
- кондиционирования и воздушного отопления производственных и служебных и общественных зданий;
- подачи воздуха на технологические нужды;
- воздушного охлаждения газотурбинных энергетических установок и вентиляции электрических машин.
Запыленность воздуха в районах расположения предприятий изменяется в широких пределах в зависимости от удаленности от источников выброса пыли в атмосферу, сезонных и погодных условий и других обстоятельств.
В ряде химических производств, например в производстве серной и азотной кислот, при сжижении воздуха для разделения и в других процессах высокоскоростные турбокомпрессоры и другие воздуходувные машины подают большие объемы атмосферного воздуха. Твердые частицы запыленного промышленного воздуха могут осаждаться на лопатках, стенках цилиндров, клапанов и вызывать их эрозию; при этом снижается эффективность сжатия и уменьшается производительность машин; часто это приводит к преждевременной остановке дорогостоящего оборудования на ремонт. В некоторых случаях частицы пыли проходят через воздуходувные машины и осаждаются на поверхности гранул катализаторов, постепенно снижая их активность; улавливаются получаемыми веществами, снижая их качество или не позволяя получить особо чистые продукты; вызывают образование тумана, являясь ядрами конденсации. Высокие требования по обеспыливанию воздуха предъявляются для помещений, выпускающих фармацевтические, фотографические, пищевые продукты, особо чистые химические реактивы, точные электронные приборы, в которых установлены электронно-вычислительные машины.
В этих условиях очистка воздуха совершенно необходима.
В связи с многообразием требований, предъявляемых к фильтрам, разработано много конструкций воздушных фильтров и фильтрующих элементов, классификация которых приведена в таблице 1.
Таблица 1. Классификация воздушных фильтров
Класс фильтра |
Размеры улавливаемых частиц, мкм |
Эффективность очистки, % не менее |
III |
10 |
60 |
II |
1 |
85 |
I |
1 |
99 |
2.1 Воздушные фильтры I и II класса
Воздушные фильтры Iкласса. В рабочих помещениях, где требуется поддерживать стерильные условия или особо высокую чистоту воздуха, обычно используются фильтры топкой очистки с коэффициентом проскока по СМТ не более 0,03%. В этом случае концентрация частиц пыли или микроорганизмов в выходящем из фильтров воздухе приближается к нулю.
Наиболее ответственные технологические операции в электронной промышленности проводятся в специально оборудованных помещениях со сверхчистым воздухом, так называемых чистых или «белых комнатах», в которых вся поверхность двух противоположных стен выполнена из высокоэффективных фильтров, так что горизонтальный ламинарный поток отфильтрованного воздуха со скоростью 0,3—0,5 м/с направлен через всю комнату. В последние годы все шире чистые комнаты устраивают с фильтрующими потолками и решетчатыми полами (рис. 7). В таких помещениях вследствие отсутствия мертвых зон удается удалить все частицы, образовавшиеся при работе в помещении.
ФильтрыIкласса следует располагать на нагнетательной стороне вентилятора и по возможности непосредственно перед вводом очищенного воздуха в помещение, для того чтобы предупредить загрязнение очищенного воздуха в каналах.
Рисунок 7 – Схема очистки воздуха в рабочем пространстве помещения с вертикальным ламинарным потоком: 1-буфер; 2-решетчатый пол; 3-фильтр; 4-чистые помещения; 5-высокоэффективные фильтры; 6-вентилятор; 7-предфильтр; 8-увлажнитель; 9-адсорбер.
Для предупреждения коррозии и образования пыли в результате вибрации воздуховоды к фильтрам Iкласса изготавливают из коррозионно-стойких материалов (нержавеющая сталь, винипласт и др.). Очень часто эти фильтры преждевременно забиваются солевыми аэрозолями, образующимися при испарении брызг воды в увлажнительных камерах кондиционеров.
Воздух, удаляемый из рабочих помещений, часто подвергают рециркуляции, что способствует продлению сроков службы воздушных фильтров и позволяет снизить стоимость отопления, так как не требуется его повторный нагрев. Для очистки рециркуляционного воздуха используются обычно фильтры IIиIклассов, а при высоком содержании пыли (до 1 мг/м3) — фильтрыIIIкласса.
В соответствии с санитарными нормами очистка, считается достаточной, если остаточная концентрация пыли в воздухе, возвращаемом в помещение, не превышает 30% от предельно допустимой концентрации (ПДК) для этой пыли. Однако общее содержание пыли в воздухе рабочих помещений не должно превышать предельно допустимых концентраций.
Примерное количество рециркуляционного воздуха на одного человека составляет 15—20 м3/ч и часто оно достигает 50% от объема общеобменого воздуха.
Рециркуляционный воздух, забираемый из помещений через местные отсосы от источников пылеобразования, должен очищаться в тканевых промышленных фильтрах или других пылеуловителях, используемых в качестве первой ступени очистки.
Воздушные фильтры IIкласса. Для более высокой по сравнению с фильтрамиIIIкласса степени улавливания атмосферной пыли применяют двухзонные электрофильтры типа ФЭ и ЭФ-2, а также волокнистые предфильтры, в которых используются фильтрующие материалы из тонких синтетических или стеклянных волокон диаметром от 2 до 15 мкм. Такие материалы позволяют увеличить улавливание мелких частиц за счет преобладающего действия эффектов касания и диффузии. Скорость фильтрации принимают 0,05-0,25м/с, поэтому для сохранения высокой производительности установки должны иметь весьма развернутую поверхность.