Таблица 5.20

Сравнительная характеристика туманоуловителей

Тип аппарата	Скорость газа в активной зоне, м/с	Эффективность очистки, % от частиц размером, мкм			Гидравлическое сопротивление, кПа
		до 1	1–3	3–10
Электрофильтры	0,3–1,5	75–95	90–99	98–100	0,1–0,3
Скрубберы Вентури	50–150	90–97	95–100	98–100	5–20
Волокнистые фильтры: низкоскоростные	0,01–0,1	92–99	96–100	100	0,5–5
высокоскоростные	1–10	50–85	85–97	95–100	1,5–8
Сетчатые пакеты	2,5–4,5	20–40	70–90	90–98	0,2–1,0

Тканевые фильтры различаются по следующим признакам:

— по форме фильтровальных элементов (рукавные, плоские, клиновые и др.) и наличию в них опорных устройств (каркасные, рамные);

— по виду используемой ткани;

— по способу регенерации ткани;

— по наличию и форме корпуса для размещения ткани — прямоугольные, цилиндрические, открытые (бескамерные);

— по числу секций в установке (однокамерные и многосекционные);

— по месту расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие, работающие под разрежением, и нагнетательные, работающие под давлением).

Чаще всего, тканевые фильтры содержат гибкую фильтровальную перегородку, имеющуе форму гибких цилиндрических рукавов (рис. 5.46), закрепленных на трубных перегородках в корпусе, оборудованном устройствами для удаления уловленного материала с рукавов и выгрузки его из бункеров. Тканевые фильтры способны улавливать частицы размером от нескольких сотен микрон до субмикронных, что обеспечивается главным образом осажденным пылевым слоем на поверхности фильтра.

а) б)

Рис. 5.46. Рукавные фильтры типа ФРКИ и ФРКДИ:

а — фильтр ФРКИ: 1 — корпус; 2 — бункер; 3 — рукава; 4 — коллектор сжатого воздуха; 5 — клапанное устройство; 6 — раздающий коллектор; 7 — крышка; 8 — диффузор-сопло; I — газ; II — пыль;

б — фильтр ФРКДИ: 1 — корпус; 2 — бункер; 3 — шнек; 4 — коллектор чистого газа; 5 — рукав; 6 — диффузор; 7 — раздающий коллектор; 8 — заслонка; 9 — клапан; I — газ; II — пыль; III — сжатый воздух

Виды фильтровальных тканей. Эффективность очистки, в основном, зависит от вида фильтровальной ткани, из которой изготовлены рукава. К тканям, используемым в качестве фильтрующих материалов, предъявляются следующие требования:

1) высокая пылеемкость при фильтрации и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которое достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов от тонкодисперсных частиц;

2) сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно запыленном состоянии;

3) высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократных изгибах, стабильность размеров и свойств при повышенной температуре и агрессивном воздействии химических примесей, находящихся в сухих и насыщенных влагой газах;

4) способность к легкому удалению накопленной пыли;

5) низкая стоимость.

Применяемые материалы удовлетворяют не всем перечисленным требованиям, поэтому каждый материал используется в определенных, наиболее благоприятных для него условиях.

В тканевых фильтрах применяются фильтрующие материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках, и войлоки (фетры), получаемые путем свойлачивания или механического перепутывания волокон иглопробивным методом.

Фильтровальная ткань представляет собой материал с определенным видом переплетения нитей, скрученных из коротких или непрерывных волокон диаметром от 6 до 20–30 мкм.

В зависимости от состояния поверхности фильтровальные ткани бывают ворсированными и гладкими. Наличие ворса повышает эффективность фильтрации. Ворс должен быть обращен навстречу запыленному потоку. При движении запыленного потока воздух прижимает ворсинки к ткани. При обратной продувке происходит выпучивание ворсинок и накопившиеся пылевые частицы удаляются (рис. 5.47). Если же ворс будет направлен в противоположную сторону, то количество задержанной пыли уменьшается, поскольку происходит выпучивание ворсинок. Затрудняет и регенерация, поскольку ворсинки прижимаются к нитям и препятствуют отделению пыли от ткани.

Рис. 5.47. Положение ворса фильтровальной ткани при различных режимах работы:

а — рабочее положение ворса: 1 — нить ткани; 2 — нить ворса; 3 — частицы пыли; б — пылевой пробор ткани; в — обратная продувка

Все фильтровальные материалы по виду используемых волокон можно подразделить на четыре основных типа (рис. 5.48), различающихся тем, что они изготовлены из: естественных органических волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые); искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон и др.); естественных минеральных (неорганических) волокон (асбест); искусственных неорганических волокон (стеклоткань, металлоткань).

Хлопковое волокно служит основой для производства хлопчатобумажных тканей. Хлопковое волокно на 94–95% из целлюлозы, оно гигроскопично. При нагревании до 120–130С заметных последствий не наблюдается, при более высокой температуре происходит нарушение волокон. Именно поэтому хлопчатобумажные ткани, несмотря на низкую стоимость, нашли ограниченное применение для фильтровальных тканей.

Рис. 5.48. Классификация волокон

Шерстяные волокна содержат 90% каротина. В отличие от хлопка шерстяные волокна менее стойки к кислотам и кислым газам, особенно к окислам серы. Шерстяные ткани характеризуются высокой воздухопроницаемостью, обеспечивают надежную очистку и легкость регенерации. Шерстяные волокна, несмотря на более высокую стоимость, более пригодны для изготовления фильтровальных тканей благодаря большей упругости.

В настоящее время материалы из шерсти и хлопка вытесняются синтетическими тканями.

Ткани из нитрона обладают высокой механической прочностью, могут применяться длительное время при температуре 120–130С и выдерживают кратковременное воздействие температуры до 180С. Они боле устойчивы к кислотам, органическим растворителям, к действию микроорганизмов, моли.

Ткани из лавсана прочны, устойчивы к истиранию и температуре также как и нитроновые ткани, однако более устойчивы к химическим реагентам. Износ лавсановых и нитроновых тканей ускоряется при резких колебаниях температуры.

Асбестовые волокна не очень прочные, однако не загнивают, стойки по отношению к растворам щелочей и кислот и самое главное обладают высокой термостойкостью.

Стеклянное волокно являются одними из наиболее перспективных, поскольку обладает высокой термостойкостью (до 300C), химической стойкостью, выдерживает значительные разрывные нагрузки. Фильтровальные стеклоткани обычно изготовляют из волокон диаметром 6–8 мкм. Для улучшения сопротивляемости к многократным изгибам стеклянные ткани покрывают кремнийорганическим соединением — силиконом и графитируют.

Свойства фильтровальных тканей, применяемых в промышленности приведены в табл. 5.21.

Как было указано в гл. 4, эффективность очистки в тканевых фильтрах во многом определяется наличием на поверхности ткани слоя пыли. В табл. 5.22 приведены данные об эффективности очистки пыли тканевыми фильтрами в различные периоды их работы.

При низких входных концентрациях пыли процесс образования слоя занимает много времени, поэтому лучшие результаты достигаются при очистке газов с высокой запыленностью. При регенерации часть осадка удаляется, но внутри ткани между нитями и волокнами остается значительное количество пыли, сохраняющее высокую эффективность очистки газов, поэтому, при регенерации тканей нельзя допускать их «переочистки».

В тканевых фильтрах целесообразно использовать небольшие скорости фильтрации, обычно 0,5–1,2 см/с. При большей скорости происходит чрезмерное уплотнение пылевого слоя, сопровождающееся увеличением гидравлического сопротивления, что в свою очередь может привести к вторичному уносу.

Рассмотренные недостатки тканей в значительной мере устраняются при использовании в качестве фильтрующего материала войлоков. Эффективность улавливания частиц в этом случае не будет определяться главным образом наличием ранее сформированного слоя пыли. Равномерное распределение волокон по всей поверхности и в толще фетра и отсутствие сквозных отверстий обеспечивает равноценное участие волокон в процессе осаждения частиц. Процесс фильтрации протекает в объеме материала. При очистке фетров внутри них всегда остается часть пыли, обеспечивающая очень высокую эффективность улавливания субмикронных частиц. Это принципиальное отличие войлочных фильтрующих материалов от тканых дает возможность в 2–5 раз увеличить нагрузку по газу, а также проводить регенерацию материала без прекращения подачи пылегазового потока.

Способы регенерации тканевых фильтров. Существуют два основных способа регенерации запыленных тканей:

1) Встряхивание фильтрующих элементов (механическое, аэродинамическое — путем пульсации или резких изменений направления фильтруемого потока газов, воздействием звуковых колебаний и т. п.).

2) Обратная продувка фильтрующих элементов очищенными газами или воздухом (нагнетание в секцию газов с низким давлением при большом расходе, подсос атмосферного воздуха, струйная локальная продувка каждого рукава или плоского элемента и др.).

В большинстве случаев сочетаются оба способа фильтрации.

Механическое встряхивание (рис. 5.49) закрепленных на общей раме закрытых сверху рукавов наиболее эффективно в продольном направлении, но при этом сильно изнашиваются рукава, особенно в нижней части. Встряхивание должно быть кратковременным и резким, но не настолько сильным, чтобы вызвать большие механические усилия в ткани. Операция встряхивания рукавов в продольном направлении заключается в поднятии штанги подвеса на 7–10 см и последующем свободном падении ее с этой высоты вместе с рукавами на подушки, которые амортизируют удар. Подъем и сброс повторяется непрерывно 5–15 раз в зависимости от свойств пыли. Этот способ в сочетании с обратной продувкой наиболее старый.