Экология промышленного производства

Схема фильтра с импульсной продувкой приведена на рис. 6.9. Очищаемый газ подается в корпус фильтра и фильтруется через цилиндрические каркасные рукава снаружи внутрь. В верхней части корпуса имеется перегородка, отделяющая камеру запыленного газа от камеры очищенного газа. В эту перегородку заделываются рукава. В верхней части каждого рукава имеется эжектирующая насадка, а по оси рукава над насадкой установлено сопло, через которое в рукав периодически подается импульс сжатого воздуха. При подаче импульса происходит эжектирование очищенного газа в рукав, в результате фильтрующий материал резко раздувается и опадает. Эффективная регенерация осуществляется обратной продувкой эжектируемым газом и механическим встряхиванием при колебаниях ткани.

Рис. 6.9. Фильтр с импульсной регенерацией: 1– затвор; 2– бункер: 3– рукав; 4 – электромагнитный клапан; 5 – коллектор с соплами; 6 – камера очищенного газа

Импульс подается через электромагнитный клапан, обеспечивающий работу нескольких сопел, установленных на коллекторе. Давление сжатого воздуха 0,5–1 МПа. Длительность импульса 0,1–0,3 с. Расход сжатого воздуха – не более 0,5 % от количества очищаемого газа.

211

Фильтры с обратной струйной продувкой. Фильтр со струйной продувкой (рис. 6.10) состоит из цилиндрических бескаркасных рукавов с верхней раздачей запыленного потока, вдоль которых движется каретка с кольцами, охватывающими каждый рукав снаружи. В кольцах на стороне, обращенной к рукаву, имеются щели, через которые с высокой скоростью (до 60 м/с) поступает продувочный воздух. Его обычно подают в систему высоконапорным вентилятором, обеспечивающим давление в пределах 10–20 кПа.

Рис. 6.10. Фильтр с обратной струйной продувкой: 1 – камера запыленного газа; 2 – механизм передвижения каретки; 3 – рукав; 4 – каретка; 5 – приводная цепь; 6 – шланг; 7 – противовес; 8 – бункер; 9 – карман для шланга

Ткань регенерируют эффективным выдуванием пыли струёй продувочного воздуха; пылевой слой разрушается продувочными кольцами, деформирующими ткань. Продувочная система непосредственно и равномерно воздействует на каждый участок ткани, и регенерация происходит весьма интенсивно. В качестве фильтровальных материалов в фильтрах со струйной продувкой применяют обычно плотные ткани и войлоки.

Применение плотных (многослойных) тканей в сочетании с интенсивной регенерацией позволяет принимать в этих фильтрах нагрузки

212

на ткань в несколько раз более высокие, чем в фильтрах других ти-

пов– от3 до10 м3/(м2 мин). Наибольшиевеличинынагрузок относятся к фильтрации газов с низкой входной запыленностью (до 0,5 г/м3), для которыхприменениефильтровэтоготипаособенноэффективно.

6.2.2. Фильтровальные материалы

Наибольшее распространение в промышленности получили рукавные фильтры. В них применяют фильтровальные материалы двух видов: ткани и нетканые материалы, изготовляемые из различных природных и синтетических волокон.

Длина природных волокон составляет от нескольких до десятков сантиметров. Синтетические волокна для фильтровальных материалов получают в виде очень длинных нитей (филаментного волокна) или коротких отрезков (штапельного волокна) длиной несколько сантиметров. Филаментная нить состоит из большого числа скрученных тонких волокон.

Диаметр природных и синтетических волокон составляет от нескольких до десятков микрометров.

Фильтровальные ткани изготовляют кручением волокон в нити (пряжу) с последующим переплетением нитей в ткань определенной структуры (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Типы переплетения тканей: а – полотняное; б – сатиновое; в – саржевое

Для улучшения эффективности фильтрации ткани подвергают начесыванию. На поверхности ткани при этом образуется ворс или застил из перепутанных между собой по различным направлениям отдельных волокон. Застил часто закрывает сквозные поры и уменьшает прохождение пыли через ткань.

213

Осаждение частиц пыли в начальный период работы фильтра осуществляется за счет механизмов касания, инерции, диффузии и электростатического взаимодействия, которые происходят на волокнах, расположенных на поверхности нитей, а также в ворсе. Волокна, находящиеся внутри крученых нитей, в осаждении частиц практически не участвуют, так как поток газа проходит в основном через отверстия между нитями. В последующем наблюдается процесс осаждения частиц и образование «мостов» над порами и в них, в результате чего образуется сплошной слой пыли, который сам становится вторичной фильтрующей средой, и эффективность очистки резко возрастает. Осаждение частиц в поверхностном слое и внутри запыленной ткани основано, в значительной степени, на ситовом эффекте, так как поры в слое, обтекаемые элементы, (осажденные пылинки) и улавливаемые частицы имеют близкие размеры.

К тканям и нетканым материалам, применяемым в качестве фильтровальных материалов, предъявляют следующие требования:

–высокая пылеемкость в процессе фильтрации и способность удерживать после регенерации пыль в количестве, достаточном для обеспечения высокой эффективности улавливания высокодисперсных частиц;

–сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно запыленном состоянии и хорошая регенерируемость;

–высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократном изгибе, стабильность размеров и свойств при повышенных температурах и агрессивном воздействии химических компонентов газа; максимально возможная стойкость синтетических волокон, из которых изготовлены ткани, к гидролизу (т. е. к разрушению под воздействием высокого влагосодержания и повышенной температуры);

–минимальное влагопоглощение;

–низкая стоимость, обеспечивающая оптимальные техникоэкономические показатели очистки газов в тканевых фильтрах.

Выполнение перечисленных требований связано с выбором в каждом конкретном случае очистки фильтрующего материала, который будет работать в определенных,наиболее благоприятных для него условиях.

214

На металлургических заводах для фильтрации запыленных газов применяют в основном ткани и нетканые материалы из натуральных волокон (шерсть), смеси шерсти с синтетическим волокном (капроном), из синтетических волокон – полиакрил-нитрильных (нитрон), полиэфирных (лавсан), повышенной термостойкости (оксалон, фенилон), из стеклянных волокон с кремнийорганическим покрытием.

Фильтровальные хлопчатобумажные ткани и нетканые хлопчатобумажные материалы в металлургии практически не применяют из-за их низкой термостойкости (ниже 80–90 °С) и плохой сопротивляемости агрессивным компонентам газов (оксиды серы SО2,

SО3 и другие).

Шерстяные и смешанные ткани. Эти ткани обладают высокими показателями фильтрации: высокой степенью улавливания пыли, легкостью регенерации, высокой воздухопроницаемостью (150–

200 дм3/(м2 с)), обеспечивающей работу фильтров с минимальным гидравлическим сопротивлением (табл. 6.4).

Таблица 6.4 Характеристика фильтровальных тканей

215

Окончание табл 6.4

Примечание: *Устойчивость против воздействия растворителей хорошая.

Ткани из синтетических волокон. В последние десятилетия тка-

ни из синтетических волокон постепенно вытесняют чисто шерстяные и смешанные с шерстью материалы благодаря более высоким физико-химическим свойствам. Кроме того, шерстяное волокно предпочтительно использовать для изготовления бытовых изделий.

Нитроновые ткани. В цветной металлургии используются бесшовные фильтровальные рукава из штапельного полиакрилнитрилового волокна, нитрон с односторонним начесом. Они устойчивы

к агрессивным газам и работают при температуре 120–130 С. Лавсановые ткани. Фильтровальные ткани из полиэфирного во-

локна лавсан широко применяют в металлургии.

Хорошие показатели фильтрации получены для двух структур лавсановых тканей:

а) ткань с односторонним начесом; б) утяжеленная ткань двухслойного переплетения для рукавных

фильтров со струйной продувкой.

Лавсановые ткани устойчивы к истиранию, но подвержены гидролизу и при высокой влажности газов и в указанном диапазоне температур быстро (через один – два месяца) выходят из строя.

Оксалоновые ткани повышенной термостойкости. Фильтро-

вальные ткани из синтетического волокна повышенной термостойкости (оксалона)применяются в цветной металлургии для очистки

технологических газов при 180–200 С. Ткани оксалон артикулов ТТО-3 и ТТО-4 выпускаются в виде полотна Светлогорским заводом РУП «СПО Химволокно». Из них кроят сшивные фильтроваль-

216

ные рукава, которые шьют оксалоновыми нитями. Оксалоновые ткани выпускаются без отделки и с гладкой поверхностью, что способствует интенсивной регенерации.

К группе синтетических волокон с повышенной термостойкостью относитсятакжеволокнофенилон, азарубежом«номекс» (США).

Волокна повышенной термостойкости (оксалон, фенилон, «номекс») и изготовленные из них фильтрующие материалы подвержены гидролизу приочисткегазовсвысокимсодержаниемводяныхпаров.

Стеклянные ткани. Стеклянные фильтровальные ткани изготовляют из комплексных нитей и штапельного волокна. Использование

вутке штапельной стеклянной пряжи (ткань ТСФШ-0) улучшает фильтрующие показатели.

Прочность стеклянных тканей на разрыв достаточно высокая. Их недостаток – низкая сопротивляемость многократным изгибам и истирающим воздействиям. Для улучшения сопротивляемости многократным изгибам ткани подвергают термохимической обработке (аппретируют). Обработанные кремнийорганическими соединениями стеклянные ткани приобретают эластичность, их поверхность становится гладкойигидрофобной, снеелегкоудаляетсяуловленнаяпыль.

Для защиты от статического электричества и повышения сопротивления многократным изгибам стеклянные ткани при аппретировании покрывают слоем графита в коллоидном состоянии.

Стеклянные ткани используют для фильтрации газов с температурой 250–300 оС. Эти ткани устойчивы к агрессивным средам (за исключением фтора и его соединений). Из-за недостаточно высокого уровня сопротивляемости к изгибам применяют умеренную («щадящую») регенерацию стеклянных тканей – обычно только обратной продувкой. Поэтому во избежание чрезмерного гидравлического сопротивления скорости фильтрации для стеклянных тканей

в2–3 раза ниже, чем для тканей из других видов волокон, и нахо-

дятся в пределах 0,35–0,45 м3/(м2 мин).

Нетканые материалы. Для фильтрации газов на некоторых предприятиях цветной металлургии применяют нетканые материалы с высокими показателями фильтрации. По физико-механическим свойствам они уступают синтетическим тканям и их срок службы при механических воздействиях, особенно при интенсивной регенерации (встряхивание в сочетании с обратной продувкой) ниже.

217

Холстопрошивные нетканые полотна изготавливают по трикотажному способу прошивки. Им присущ существенный недостаток: при обрыве прошивной нити появляются участки слабого закрепления штапельных волокон в холсте. Изготовленные из холстопрошивных полотен рукава по этой причине быстро выходят из строя. В иглопробивных полотнах этот недостаток устранен. К тому же благодаря термофиксации к очаливанию (каландрированию) структура иглопробивных полотен более устойчива, а вдоль полотна прочность выше и срок службы более продолжителен.

Устойчивость нетканых полотен к воздействию температуры и химических реагентов зависит от состава волокон (табл. 6.5).

Таблица 6.5 Техническая характеристика фильтровальных нетканых полотен

218

Окончание табл. 6.5

В некоторых холстопрошивных полотнах сочетаются различные виды волокон в холсте и в прошивной нити. Срок службы этих полотен и их прочностные характеристики определяют наименее устойчивое волокно.

Фильтровальные рукава из холстопрошивного полотна нельзя, например, применять для фильтрации влажных газов, так как лавсановые прошивные нити мало устойчивы к влаге, хотя нитроновое волокно (фон) устойчиво работает в таких газах.

Полотно 204-Э изготовлено из нескольких слоев лавсанового штапельного волокна, соединенных иглопробивным способом. Полотно ИПФЗ-1 вырабатывают из двух слоев штапельного лавсанового волокна и лавсановой ткани полотняного переплетения между этими слоями. Все слои соединены иглопробивным способом.

6.2.3. Конструкция рукавных фильтров

Фильтры, у которых фильтровальный материал выполнен в виде рукавов, чаще всего цилиндрической формы, называют рукавными.

Рукавные фильтры большей частью имеют рукава диаметром 100–300 мм. Длина рукава обычно составляет 2,4–3,5 м. Фильтровальные ткани для изготовления рукавов выбирают в зависимости от характеристик газа и содержания в нем пыли.

В тканевых фильтрах, особенно из хлопчатобумажных и шерстяных тканей, не допускается очистка влажных газов от пыли, так как влажная пыль может образовать в порах ткани газонепроницаемую корку. При низких температурах возможна конденсация из газа водяных паров, которые будут осаждаться на ткани. Для исключения конденсации необходимо, чтобы температура очищаемых

219

газов была на 15–20 °С выше температуры точки росы. Поэтому при низкой температуре газов их специально подогревают перед вводом в фильтр, а корпус фильтра термоизолируют. При высокой температуре газов их специально охлаждают.

Рукавные фильтры в зависимости от конструкции могут работать под разрежением или под избыточным давлением. В первом случае вентилятор устанавливают за фильтром по ходу движения газа и газ просасывается через фильтр, во втором подлежащий очистке газ нагнетают в фильтр вентилятором, установленным до фильтра. Всасывающие фильтры, работающие под разрежением, должны быть герметичными. При нарушении плотности конструкции всасывающего фильтра происходит подсос атмосферного воздуха, достигающий по величине иногда 60 % производительности установки, что в значительной степени ухудшает очистку газа.

По форме корпуса рукавные фильтры могут быть прямоугольными и реже круглыми и овальными. В настоящее время наиболее распространенными типами рукавных фильтров являются: ФРКИ, ФРКН, ФРО, ФРОС, ФРКДИ, ФРУ, УРФМ, СМЦ, РФГ-УМС, Г4-БФМ и др.

Тканевый фильтровальный материал используют не только в рукавных фильтрах, но и в фильтрах с плоской разверткой ткани, которую натягивают на проволочный каркас. Фильтрующие элементы в таких фильтрах имеют прямоугольную и реже клиновидную форму. Эти фильтры при одних и тех же габаритах имеют большую фильтрующую поверхность, чем рукавные. Но в фильтрах с плоской разверткой ткани труднее, чем в рукавных фильтрах, удаляется пыль, сложнее сменяется фильтрующий слой, который истирается о сетчатый каркас и служит меньше по времени, чем в фильтрах в виде рукавов. Поэтому фильтры с плоской разверткой ткани применяют редко.

Таким образом, тканевые фильтры классифицируют по следующим признакам:

1)по форме фильтровальных элементов: рукавные с плоской разверткой ткани, клиновидные, овальные и т. д.;

2)по конструктивному оформлению фильтровального слоя: в каркасе или без него;

3)по месту расположения вентилятора или дымососа: работающие под разрежением или под избыточным давлением;

220