3. Очистка газов фильтрацией через пористые перегородки.

Одним из наиболее совершенных способов выделения из газов взвешенных твердых и жидких частиц является фильтрация аэродисперсных систем через пористые перегородки. 

В основе работы пористых фильтров всех видов лежит процесс фильтрования газов через пористые перегородки. При фильтро­вании твердые и жидкие частицы задерживаются на перегородке, а газ полностью проходит через нее. Фильтрующие перегородки весьма разнообразны, но в основном они состоят из волокнистых или зернистых элементов.

В зависимости от назначения пористые фильтры условно раз­деляют на фильтры тонкой очистки, воздушные фильтры и про­мышленные фильтры.

Фильтры тонкой очистки предназначены для улавливания в ос­новном субмикронных частиц из газов с низкой начальной кон­центрацией (< 1 мг/м3) при скорости фильтрования 0,01 м. Их применяют для улавливания особо токсичных частиц с высокой эффективностью. Для очистки газов на 99 % от частиц размером 0,05—0,5 мкм используют материалы в виде тонких листов или объ­емных слоев из тонких или ультратонких волокон (диаметром менее 2 мкм). Наиболее распространены фильтрующие материалы типа ФП (фильтры Петрянова) из полимерных смол, которые наносятся на марлевую подложку. В качестве полимеров используют перхлор­винил (ФПП) и диацетилцеллюлозу (ФПА). Толщина слоев ФП (0,2—1 мм) обеспечивает поверхность фильтрации до 100—150 м на 1 м3 аппарата. Пылеемкость материалов ФП составляет 50—100 г/м.

На практике используются рамные фильтры, фильтры Д-КЛ (с сепараторами клиновой формы) и комбинированные фильтры.

Гидравлическое сопротивление чистых фильтров 200—300 Па, а забитых пылью — 700—1500 Па.

Фильтры тонкой очистки рассчитаны на срок работы 0,5—3 го­да. Они не регенерируются, а заменяются на новый.

В оздушные фильтры используются в системах приточной вен­тиляции и кондиционирования воздуха.

В зависимости от эффективности воздушные фильтры подраз­деляются на три класса:

- со смоченной фильтрующей перегородкой (тип фильтра: сеточные, волокнистые)

- с сухой фильтрующей перегородкой (тип фильтра: волокнистые, губчатые)

- электрофильтры (тип фильтра: двухзонные электрофильтры)

Промышленные фильтры. К ним относятся тканевые, зернистые и грубоволокнистые фильтры, используемые для очистки промыш­ленных газов с концентрацией пылей до 60 г/м. Наиболее распро­странены тканевые фильтры, которые содержат гибкую фильтру­ющую перегородку, имеющую форму цилиндрических рукавов (рукавные фильтры) (рис. 4.5). Эффективность таких фильтров — более 99,5 %, а потери напора составляют 1—1,5 кПа при скорости фильтрования 0,5—2 см/с.

Аэродинамические свойства чистых фильтровальных тканей характеризуются воздухопроницаемостью, которая численно рав­на скорости фильтрации (в м/мин) при АРТ = 49 Па. Сопротивление незапыленных тканей АРТ при нагрузках 0,3— 2 м3/(м2 • мин) обычно равно 5—40 Па.

При работе фильтра в одной части секций происходит очистка газов филь­трацией, а в другой — регенерация за­пыленной ткани. Регенерация осущест­вляется механическим встряхиванием или пульсацией газового потока.

Способ фильтрации через пористые перегородки характеризуется следующими особенностями:

1) более высокой степенью очистки газов от взвешенных частиц, чем в газоочистных аппаратах других типов; фильтры, например, способны обеспечить практически полное улавливание частиц всех размеров, включая субмикронные; часто такие фильтры называют “абсолютными”;

2) универсальностью (способностью улавливать твердые частицы в сухом виде и жидкие частицы из туманов);

3) возможностью улавливания частиц при любом давлении газов (атмосферном, а также выше и ниже атмосферного);

4) хорошей степенью очистки при малых концентрациях взвешенных частиц в очищаемых газах (доли миллиграммов на 1 м3 очищаемых газов);

5) возможностью очистки газов, нагретых до высокой температуры (в зависимости от материала фильтра);

6) использованием химически стойких материалов;

7) возможностью полной автоматизации процесса очистки газов;

8) стабильностью процесса очистки и меньшей зависимостью от изменения физико-химических свойств улавливаемых частиц и расхода газов, чем, например, при электроочистке;

9) простотой эксплуатации.

Возможности использования газоочистных аппаратов фильтрующего типа значительно расширяются в связи с применением новых пористых фильтров из синтетических, стеклянных и металлических волокон, пористых пластических масс, пористой металлокерамики, шлаковаты и других материалов.

К недостаткам пористых фильтров следует отнести: необходимость периодической замены некоторых фильтрующих перегородок (рукавов, матов, насадок и т. д.); сравнительно высокий расход энергии при применении отдельных видов пористых фильтров; громоздкость установок с фильтрами (особенно при большом объемном расходе очищаемых газов); относительная сложность эксплуатации при улавливании аэрозолей, содержащих ядовитые, радиоактивные, воспламеняющиеся и другие вредные вещества.