3 Воздушные фильтры

Воздушные фильтры служат для обеспыливания воздуха, забираемого из атмосферы в различных системах: приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления производственных, служебных и общественных зданий; подачи воздуха на технологические нужды; вентиляции электрических машин.

Эффективность фильтров зависит от дисперсности улавливаемой пыли (таблица 7.1).

Таблица 7.1 - Классификация воздушных фильтров по их эффективности

Класс фильтра	Размеры улавливаемых частиц, мкм	Эффективность очистки, %
III II I	≥10 > 1 ≤1	60 85 99

Воздушные фильтры III класса (для очистки воздуха от грубой пыли). Улавливание частиц в большинстве воздушных фильтров, относящихся к III классу, почти полностью происходит в результате инерционного эффекта осаждения. В фильтрующих материалах предусматриваются большие промежутки между улавливающими элементами для максимального снижения сопротивления потоку при высокой скорости фильтрации (от 1,5 до 3,0 м/с), требуемой для успешного осаждения частиц. Для фильтров III класса нижний предел размеров эффективно улавливаемых частиц принят приблизительно равным 10 мкм, а верхний – 50 мкм. Эффективность очистки 60 %.

Для того чтобы сухие частицы после осаждения при такой скорости потока не выносились из фильтра, слои его промасливаются. Одновременно масло защищает металлические сетки от коррозии. Фильтры этого класса часто называют масляными или висциновыми. Эффективность улавливания крупных частиц и пылеемкость фильтров зависят от качества промасливания и свойств масла. Со временем удерживающая способность масляной пленки снижается, так как масло впитывается уловленной пылью и в фильтрах некоторых типов при этом наблюдается снижение эффективности.

В качестве фильтрующей среды в масляных фильтрах часто используют слои толщиной от 25 до 100 мм из проволочных сеток или перфорированных листов, набивные слои из стружек металлов или полимерных материалов, маты или набивки из стеклянных, синтетических или других волокон диаметром от 30 до 250 мкм.

В конструктивном отношении масляные фильтры подразделяются на три основных вида: ячейковые, масляные самоочищающиеся и рулонные автоматические.

Ячейковые (кассетные) сеточные фильтры. На рис. 7.7. показан ячейковый фильтр Рекка (ФЯР) из гофрированных промасленных сеток конструкции Рекка.

а – ячейка, не закрепленная в установочной раме; б – ячейка, закрепленная в установочной раме; в – установочная рама

Рисунок 7.7 - Ячейка фильтра Рекка:

Ячейка представляет собой металлическую снаряженную сетками коробку, закрепленную с помощью защелок в установочной раме. Ячейки набирают в секции (панели) и устанавливают перпендикулярно направлению воздушного потока или под углом к нему.

Фильтр предназначен для очистки воздуха, запыленность которого составляет 5 мг/м³ и должны регенерироваться через каждые 250 – 2000 часов работы; короткий срок их использования является большим недостатком, учитывая трудоемкость операции регенерации.

Масляные самоочищающиеся фильтры. Для очистки больших количеств запыленного воздуха (начальная запыленность до 10тмг/м³) используют фильтры с автоматической регенерацией или заменой фильтрующей поверхности. Эти фильтры применяют для очистки воздуха, подаваемого в помещения с электрическими машинами; используют для защиты мощных стационарных дизелей и воздушных компрессоров, а также в большинстве вентиляционных систем различных производств. Степень очистки зависит от дисперсности и концентрации пыли и составляет от 90% до 98% для пыли крупнее 3 мкм; для более мелкой пыли эффективность снижается до 50 – 60 %.

Воздушные фильтры II класса (электрические воздушные фильтры). Для улавливания частиц размером 1 мкм и более высокой по сравнению с фильтрами III класса степени улавливания (85%) атмосферной пыли применяются двухзональные электрофильтры типа ФЭ и ЭФ–2, , а также грубоволокнистые фильтры, 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 обычно принимают от 0,05 до 0,25 м/с, поэтому для сохранения высокой производительности установки материалы в кассетах должны иметь сильно развернутую поверхность.

Электрический воздушный фильтр – двухзонный (рисунок 7.8).

1 – зона ионизации воздуха; 2 – источник питания; 3 – осадительная зона

Рисунок 7.8 Схема двухзонного электрического фильтра

Поток очищаемого воздуха вначале протекает через ионизационную зону, которая имеет вид решетки из металлических пластинок с натянутыми между ними вертикальными коронирующими электродами из тонкой проволоки. К коронирующим электродам подведен постоянный ток напряжением 13 – 15 кВ положительного знака от выпрямителя. В ионизационной зоне частицы приобретают электрический заряд. Далее воздух проходит через осадительную зону, которая представляет собой пакет металлических пластинок, установленных параллельно друг другу на расстояниях от 8 до 12 мм. К пластинкам, через одну, подводится напряжение от 6,5 до 7,5 кВ положительного знака. Пыль осаждается на промежуточных заземленных пластинках, к которым ток не подведен.

Уловленную пыль удаляют с помощью промывки водой. Расход воды 0,5 м³ на 1 м² входного сечения фильтра, 0,08 м³ на 1000 м³ очищаемого воздуха при давлении воды 300 кПа. Продолжительность промывки 3 – 5 мин, 1 – 2 раза в месяц. Полная очистка ячеек фильтра проводится 1 – 2 раза в год.

Воздушные фильтры I класса. В помещениях, где требуется поддерживать стерильные условия, например, в производстве фармацевтических препаратов, антибиотиков, витаминов и в электронной промышленности, для улавливания частиц размером 1 мкм с эффективностью очистки 99 % устанавливают фильтры тонкой очистки.

Фильтры I класса располагают на нагнетательной стороне вентилятора и по возможности непосредственно перед вводом очищенного воздуха в помещение, для того чтобы предупредить загрязнение очищенного воздуха в каналах.

Чаще всего с помощью фильтров I класса обеспечивается содержание в 1 м³ воздуха не более 35 000 частиц размером от 0,5 мкм и крупнее и 3500 частиц размером менее 0,5 мкм.

На первой ступени очистки, перед фильтром второго класса следует устанавливать фильтр третьего класса. Фильтры первого класса применяют при наличии специального обоснования, например для обеспечения чистоты воздуха, в соответствии с технологическими требованиями. Перед фильтром первого класса устанавливают фильтры второго или третьего класса.