3.3.1.3. Сепарація пилу за допомогою фільтру­ючих пристроїв

Принцип дії апаратів цього типу базується на пропусканні очищуваль­ного аерозольного потоку через пористі середовища. При цьому, завислі в газовому потоку частки, під дією броунівської дифузії, ефекту дотику, інерційних, електростатичних та гравітаційних сил, а також явищ відсію­вання, осаджуються в пористому середовищі. Оскільки процес про­ход­ження газу (або рідини) через пористі середовища називають фільтра­цією, апарати очис­тки газів, які засновані на цьому принципі, називаються фільтрами. Основні різновиди апара­тів даного типу - волокнисті, тканинні та зернисті фільтри.

Волокнисті фільтри. У волокнистих фільтрах вловлювання та накопи­чення часток проходить по всій глибині фільтруючого шару, тобто це фільтри об'ємної дії. їх використовують при за­брудненні повітря пилом в межах 0,5 -5,0 мг/м³ і умовно поділяють на тонковолокнисті, гли­бокі та грубоволокнисті.

Тонковолокнисті фільтри, які зображені на рис.3.7, використовують для очистки тонкодис­пер-сних аерозолів. їх еективність до найбільш про­никаючих часток (0,05-0,5 мкм) - не ме­нше 99%. Фільтри виготовляють у вигляді тонких листів або об'ємних шарів фільтруючого матеріалу із тон­ких або ультратонких волокон (діаметр пор < 5 мкм). Швидкість фільтрації 0,01-0,1 м/с, опір чистих фільтрів - 200-300 Па, а захаращених -700-1500 Па.

Д ля збільшення продуктивності фільтрів, зменшення швидкості фільтрації, втрат напору при їх експлуатації, збільшують поверхню фільтрації, розміщуючи фільтруючий матеріал між еле-ментами канально­го гофрованого розділювача (див. рис 3.7). Якщо концентрація пилу вища, ніж 0,5 мг/м³, перед волокнистими фільтрами тонкої очистки встановлю­ють пиловловлювачі першого ступеня. Як тон­коволокнисті фільтруючі ма­теріали вико­ристовують синтетичні волокна, а при

Рис. 3.7. Фільтр тонковолок­нистої очистки.

роботі в умовах підви­щеної температури - скловолокнисті матері­али.

Недоліками волокнистих фільтрів, крім збільшення питомого опору в процесі експлуатації, є необхідність заміни фільтруючого матеріалу. Такі фільтри не піддаються регенерації.

Глибокі волокнисті фільтри складаються з глибокого першого шару грубих волокон та тон­шого кінцевого шару з тонких волокон. Така конструкція фільтра забезпечує більшу тривалість його роботи між замінами фільтруючого елементу порівняно з фільтрами тонкої очистки.

Фільтри грубої або попередньої очистки призначені для зниження початкової концентрації ча­сток пилу в системах з підвищеними вимогами до очистки газів. Як фільтруючий матеріал використовують волокнисті матеріали різного діаметру (1-20 мкм), причому до 50% волокон повинні мати діаметр < 4 мкм. В таких фільтрах, при швидкості фільтрації 0,05 - 0,1 м/с, практично повністю вловлюються частки пилу, розмір яких > 1 мкм. Недолі­ками волокнистих фільтрів є збільшення опору в процесі експлуатації за рахунок захара­щення пор матеріалу. Так, якщо початковий опір фільтрів становить 100-200 Па, то кінцевий – 700 - 1000 Па.

Тканинні фільтри. Як фільтруючий матеріал в цих фільтрах використовують спеціальні тканини та волоки (фетри). Такі тканини виготовляють з волокон діаметром до 30 мкм. Осаджен-ня часток пилу проходить на нитках тканини при фільтрації газу через неї. Механізм осаджен-ня частинок пилу: дотик, захоплення, інерція, дифузія, електростатична взаємодія, відсіювання. Коли тканина покривається шаром пилу, останній стає вторинним фільтруючим середови-щем, що призводить до підвищення ефективності фільтрів, при одночасному збільшенні опо-ру. Для відновлення працездатності таких фільтрів необхідно періодично видаляти пил з поверхні тканини. Для цього можна використовувати механічне або аеродинамічне струшування, зворотне иродування газами.

Зернисті фільтри. Як фільтруючий елемент використовують шари зернистих природних (пісок, ошурки, щебінь тощо) або штучних (гума, пластичні маси) матеріалів. Перевага цих фільтрів перед тканинними – можливість роботи при висо­ких температурах (до 500-800°С) та в умовах агресивного середовища. Зернисті фільтри ви­тримують великі механічні навантаження і перепади тисків.

Розрізняють два основних типа зернистих фільтрів: насадочні (насипні) з рухомим (псевдо­зрідженим) та нерухливим шаром, в яких окремі складові шару не зв'язані один з одним, та жорсткі пористі фільтри, в яких зерна жорстко зв'язані один з одним в результаті спікання, пресування або склеюванння.

Максимальний ефект очистки в зернистих фільтрах досягається при очистці конденсаційних аерозолів, частки яких коагулюють у фільтрую­чому у шарі. Такі фільтри використовують на перших ступенях очистки в багатоступеневих очисних спорудах. Зернисті фільтри мають великі можливості регенерації.

Навантаження по повітрю в зернистих фільтрах залежно від початкової концентрації пилу (1-20 мг/м³) використовують в межах 2,5 - 17,0 м³/(м²·хв). Початковий опір зернистих фільтрів при висоті шару 0,10 - 0,15 м змінюється від 50 до 200 Па.