Типовая схема процесса очистки воздуха

Рис.25: Технологическая схема очистки воздуха от аэрозоля.

1.Масляный фильтр.

2.Компрессор.

3.Теплообменник (поверхностный конденсатор). 4.Брызгоуловитель. 5.Ресивер. 6.Общий фильтр (головной). 7.Индивидуальный фильтр. 8.Ферментер.

Воздух забирается с высоты 30 м и попадает в фильтр 1 для грубой очистки (от пыли, сажи и т.д.).

В 2 сжимается до 2,5-3,5 атм и нагревается до 150-200 ^оС.

В 3 охлаждается до 25-30 ^оС, конденсируется влага воздуха.

В 4 улов различных продуктов конденсации (капель влаги, масла). Насадка - кольца Рашига; на распределительной решетке - стекловата.

В 5 - ресивер - сглаживание пульсаций подаваемого воздуха.

В 6 очистка воздуха от микроорганизмов в общем потоке.

В 7 дополнительная очистка газового потока перед каждым аппаратом. 26

29 Конструкции воздушных фильтров

По конструктивному признаку и принципу действия фильтры тонкой очистки и стерилизации воздуха делятся на:

1) Набивные или глубинные.

2) С развернутой поверхностью (рамочные, ячейковые, рукавные).

3) "Абсолютные" (ситчатые, мембранные).

1. (рис.26а) Заполняются различными волокнистыми материалами - стекловатой, хлопковой ватой, базальтовым волокном, матами из нетканых высокообъемных синтетических материалов.

Недостатки: а) малая площадь поперечного сечения (ограниченная производительность); б) краевые эффекты при больших скоростях газа - проскок газа вдоль стенок и как следствие этого невысокая эффективность; в) значительное сопротивление; г) трудоемкость эксплуатации.

В настоящее время используются лишь в качестве первой предварительной ступени очистки. На стадии окончательной очистки используются фильтры с развернутой поверхностью на основе волокнистых фильтрующих материалов.

2. (рис.26б) Фильтры с развернутой поверхностью имеют большую удельную поверхность фильтрации - 100-200 м²/м³, имеют меньшее сопротивление, чем набивные, надежнее в эксплуатации. Высокая производительность - 10-20 тыс.м³/(м³*ч).

К этой же группе следует отнести патронные фильтры и набивные.

3. (рис.26в) Ситчатые фильтры представляют собой мембраны или цилиндры из пористых полимерных или керамических материалов. Механизм действия "абсолютных" фильтров основан на ситовом эффекте. Они имеют 100% эффективность улавливания по частицам, размер которых больше размера пор, что составляет десятые доли микрона.

Выбор рабочей скорости и диаметра волокон

Качество работы фильтра характеризуется двумя параметрами:

1.Критерий качества насадки 

= ((P_р - P)/ P_р )* v_о* _ ,

где Р_р - регламентируемая (предельно допустимая) потеря давления

Р - рабочая потеря давления при высоте насадки Н, обеспечивающей

критерий очистки ;

v_о - скорость газа в фильтре (скорость обтекания);

_ - коэффициент осаждения в насадке.

_ = _о(1+4,5),  - объемная доля волокон в насадке.

При малых P критерий  практически не зависит от P, при P P_р величина  0, т.е. фильтр непригоден к эксплуатации.

2. Коэффициент фильтрующего действия 

 = ln(N/N)/P,

характеризует отношение эффективности улавливания к потере напора.

Эти два критерия обеспечивают выбор фильтрующего материала, включая d_в, а также выбор скорости v_о на основе технико-экономических оценок.

Рабочая скорость фильтрования выбирается как наивыгоднейшая при совокупном влиянии нескольких параметров. Например с возрастанием v_о растут текущие затраты, обусловленные ростом P, но (вследствие уменьшения поперечного сечения аппарата) уменьшаются: капитальные затраты на оборудование, текущие затраты на материал насадки и трудовые затраты на обслуживание.

Большую роль при выборе материала насадки играет практический опыт. Экспериментально установлено, что для волокон, упорядоченно расположенных в насадке, предпочтителен диапазон скоростей v_о= 1-3 м/с, т.е. где преобладают силы инерции и более высокие значения критерия качества .

При выборе диаметра волокна d_в придерживаются правила: d_в одного порядка с d_частиц.

Необходимая для очистки воздуха высота слоя Н уменьшается с уменьшением d_в и обычно Нd_в ^1,7. Большая степень влияния d_в на Н обусловлена одновременным увеличением объемной доли волокна насадки  и скорости газа v_о. При этом возрастает и критерий качества, несмотря на рост P, т.к. увеличиваются v_о и _ (_ = _о(1+4,5)).

У высокоскоростного режима имеются два недостатка:

1) Начальное уплотнение насадки, которое ведет к увеличению P, (по мере увеличения v_о и сокращения проходного сечения фильтра P стабилизируется).

2) Недопустимо снижение скорости потока газа, что резко снижает эффективность осаждения _. 29