
1.2 Глубокие фильтры.
В связи с основным недостатком тонковолокнистых фильтров — сравнительно коротким сроком непрерывной работы, во многих случаях используются многослойные глубокие фильтры, называемые иногда фильтрами долговременного использования. Эти фильтры состоят из глубокого лобового слоя грубых волокон и более тонкого замыкающего слоя тонких волокон, причем плотность упаковки волокон изменяется по глубине.
Многослойные фильтры рассчитаны на непрерывную работу в течение 10—20лет, что подтверждено практикой их эксплуатации.
Фильтры долговременного использования обычно размещаются в заглубленных в землю помещениях. По истечении срока службы их отключают и захороняют на месте путем цементирования, а в систему очистки включают резервные фильтры.
Волокнистые фильтры с высотой фильтрующего слой 0,3—2,0 м широко применяются для стерилизации воздуха в производстве антибиотиков, витаминов и других продуктов получаемых ферментацией. На практике установлено, что высокоэффективная очистка воздуха от бактерий размером 0,5—5 мкм фильтрацией через волокнистые фильтры является наиболее простым, надежным и недорогим способом стерилизации больших объем воздуха, требуемого для протекания аэробных ферментационных процессов.
Очистка воздуха от пыли и бактерий обычно проводится в две ступени. Первый (головной) фильтр снаряжается слоем стеклянного волокна с различной плотностью набивки и высотой фильтрующего слоя в зависимости от диаметра волокон. Диаметр волокон может варьироваться в пределах от 8 до 19 мкм; скорость фильтрации составляет 1,50 м/с.
Эти фильтры периодически стерилизуют острым паром в течение 4 ч, а затем просушивают сухим воздухом путем продувки в течение суток.
В качестве второй ступени используются фильтры на основе базальтового волокна, устанавливаемые непосредственно перед поступлением воздуха в ферментеры или посевные аппараты.
Корпусы фильтров-стерилизаторов имеют цилиндрическую форму и рассчитаны на работу под давлением до 0,3 МПа.
Снижение начальной концентрации аэрозоля при высокоэффективной очистке газов может проводиться в фильтрах грубой или предварительной очистки, имеющих низкое начальное аэродинамическое сопротивление (100—200, Па) и высокую пылеемкость. Такие фильтры значительно дешевле (иногда в 10 раз), чем фильтры тонкой очистки, и их можно легко заменять или регенерировать.
Фильтрующий материал оптимального состава для предфильтров рекомендуется составлять из смеси волокон диаметром от 1 до 20 мим, причем, до 50% волокон должны иметь размеры менее 4 мим. При скорости фильтрации 0,05—0,1 м/с материал должен почти полностью улавливать частицы крупнее 1 мим. После частичного забивания пылью фильтр становится эффективным для частиц субмикронного размера: если начальный коэффициент проскока ζ'=50% по частицам размером 0,5 мкм, то конечный коэффициент проскока ζ"=l%.
В условиях эксплуатации большое значение имеет характер изменения сопротивления и эффективности при забивании предфильтров. Если эффективность улавливания по мере забивания возрастает быстрее, чем Δрф, то структура такого материала удовлетворяет предъявляемым требованиям.
При фильтрации полидисперсных аэрозолей распределение частиц в выходящем после предфильтра газовом потоке по размерам изменяется вследствие относительного обогащения его наиболее проникающими частицами, и достичь в этом случае существенного продления сроков службы фильтров тонкой очистки не всегда удается, так как пылеемкость тонковолокнистых материалов резко снижается, если в аэрозоле отсутствуют крупные частицы.
Окончательную оценку целесообразности применения предфильтров можно получить только в условиях эксплуатации. Причем определяющим фактором пригодности предфильтра является степень снижения роста сопротивления в фильтрах тонкой очистки.
Срок службы предфильтра до смены или регенерации определяется его пылеемкостью, которая зависит от предельно допустимой величины сопротивления, устанавливаемого исходя из экономических соображений — сопоставления стоимости энергии, потребляемой вентилятором на преодоление сопротивления фильтра, и затрат на более мощный вентилятор (с повышенным напором) со стоимостью смены фильтра.
Практически установлено, что при Δрф = 0,5—0,7 кПа дальнейшая эксплуатация фильтра экономически нецелесообразна. Для непрерывного поддержания производительности при изменении сопротивления в системе необходимо применять регулирование с по мощью дросселя или направляющего аппарата либо использовать многоходовые вентиляторы или многоступенчатые осевые вентиля торы. .
Попытки регенерировать предфильтры промывкой, воздействием ударных волн, отсасыванием пыли вакуумом не дали положительных результатов. Поэтому при входной концентрации 0,5— 1 мг/м3смену предфильтров производят 2—4 раза1в год.
На работе фильтров особенно неблагоприятно отражается содержание в газе частиц гигроскопичных солей, а также конденсации паров воды в фильтрующем слое, так как при этом образуются отложения в виде непроницаемой корки, <что приводит к выводу фильтра из строя.