Очистка газов в тканевых и пористых фильтрах.

Процесс очистки газов от твёрдых частиц и капелек жидкости при прохождении его через пористые среды называется фильтрацией. В процессе фильтрации частицы пыли и капельки жидкости осаждаются на поверхности и в объёме пористых сред под действием броуновской диффузии, эффекта касания, инерционных, электростатических и гравитационных сил. Фильтрующие материалы представляют собой многослойную сеть, которая образована волокнами или зёрнами различных фильтрующих материалов. При прохождении газа через поры фильтрующего материала частицы золы или пыли, которые имеют наибольший размер осаждаются на волокнах фильтрующего материала. Постепенно поры заполняются частицами пыли, которые сцепляются одна с другой, образуя дополнительный фильтрующий слой. По мере увеличения на поверхности фильтрующего материала количества осаждённых частиц увеличивается гидравлическое сопротивление фильтрующего слоя, поэтому периодически необходима регенерация этого слоя путём продувки или стряхивания.

Тканевые фильтры.

В тканевых фильтрах для осаждения частиц золы и пыли используют различные ткани, изготовленные на ткацких станках, а также войлоки (фетры), причём эффективность очистки в фетрах значительно выше. В тканевых фильтрах процесс фильтрации должен проходить с небольшой скоростью порядка 0,5-2 см\с. При больших скоростях нарушается первичный слой пыли и происходит её вторичный унос. Ткани, которые используются для фильтрации должны обладать следующими основными свойствами: высокая пылеёмкость при фильтрации и способность удерживать после регенерации слой пыли достаточный для эффективной очистки, иметь высокую механическую прочность, низкую себестоимость и выдерживать требуемую температуру газа. Ткани, которые удовлетворяли бы всем этим требованиям не существует, поэтому выбор необходимой ткани связан с условиями работы фильтра. В качестве фильтрующих тканей используют хлопчатобумажные, шерстяные, синтетические и стеклоткани. При очень высоких температурах газа возможно применение металлотканей. В настоящее время в энергетике начинают применять рукавные тканевые фильтры, которые раньше использовались в других отраслях промышленности. Так, в США, на вновь строящихся ТЭС вместо электрофильтров устанавливают тканевые фильтры, которые имеют более высокий коэффициент очистки и более просты в эксплуатации. В этих фильтрах газы проходят через ткань, которая изготавливается из тонких нитей диаметром 100-300 мкм. С помощью тканевых фильтров можно получить коэффициент очистки 99,9%, но эксплуатация тканевых фильтров связана с рядом затруднений. Даже при небольших скоростях потока газа 1-2 см\с гидравлическое сопротивление оказывается довольно высоким от 0,5 до 1,5 кПа. При эксплуатации фильтра значительную трудность представляет удаление осевшей пыли с поверхности ткани. Для удаления пыли используют механическое стряхивание рукавов фильтра или продувку воздухом в направлении противоположном движению газа.

1-корпус фильтра

2-бункер пыли

3-каркас для размещения рукава

4-рукав

5-опорная решётка

6-сопло для регенерации фильтра

Число рукавов в корпусе тканевого фильтра может достигать 100 и более. Дымовые газы проходя через рукава фильтра очищаются от пыли. Периодически необходима регенерация для удаления осевшей пыли, причём на ткани должен остаться небольшой слой пыли для эффективной очистки газа. Для работы фильтров при температуре газов до 130 градусов Цельсия обычно используют шерстяные ткани. При температуре приблизительно 260 градусов используют стеклоткани или стеклоткани с графитом. Срок службы тканей, используемой в фильтрах составляет от одного до 3 лет. Ресурс фильтрующей ткани определяется повышением дефектов или ростом гидравлического сопротивления из-за слипания пор. Диаметр рукавов фильтра составляет 127-300 мм. Длина рукавов достигает 10м. Тканевые фильтры нельзя использовать при очистке влажных газов. Влажная пыль, оседая на поверхности ткани образует газонепроницаемую корку, поэтому чтобы такого не происходило температура очищаемых газов должна превышать точку росы на 15-20 градусов, чтобы исключить выпадение конденсата. Если сравнивать тканевые фильтры и электрофильтры, то по капитальным и эксплуатационным затратам они одинаковы, но тканевые фильтры проще в эксплуатации и имеют более высокий коэффициент очистки. Если коэффициент очистки тканевых фильтров будет составлять 99,9%, то содержание золовых частиц в дымовых газах ТЭС будет находиться в пределах 35-50 мг\м3, а это соответствует показателями экологически безопасных ТЭС.

Зернистые фильтры.

В зернистых фильтрах в качестве фильтрующего слоя используют два типа материалов:

1.насыпные материалы. В них отдельные элементы не связаны между собой. К таким материалам можно отнести песок, гравий, пластмассу, керамику и т.п.

2.жёсткие пористые материалы. К ним относятся пористая керамика, металлокерамика, пластмассы и ряд других материалов. Зернистые фильтры используют при работе в условиях высоких температур, агрессивных сред и больших механических нагрузок, а также больших перепадов давления. Так как скорость фильтрации в этих фильтрах невелика, то для их установки требуются большие площади. Применяют также орошаемые зернистые фильтры. Эффективность очистки в них составляет 85-97%, а расход воды на орошение от 0,4 до 0,75 л\м3. Регенерация фильтров осуществляется вибрацией или продувкой воздухом. Существует также конструкция зернистых фильтров с движущимся фильтрующим слоем и периодической или непрерывной регенерацией этого слоя. Для очистки газов с высокой температурой распространение получили керамические, металлокерамические и другие пористые фильтры. Они способны также выдерживать большие механические нагрузки. В них пористые фильтрующие материалы состоят из зёрен, связанных между собой путём спекания, прессования или склеивания. Регенерацию таких фильтров можно осуществить обратной продувкой воздухом, а также промыть фильтрующий слой жидкостью или паром.