Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

ДВНЗ «Криворізький національний університет»

Кафедра теплогазоводопостачання водовідведення та вентиляції

Практичні індивідуальні завдання по курсу

«Очищення вентиляційних викидів»

МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ

ПИЛООЧИСНИХ УСТАНОВОК З РУКАВНИМИ І

ЗЕРНИСТИМИ ФІЛЬТРАМИ

Виконала:

Студ. гр. ТГПВ-09-1

Ятчук Т. В.

Викладач:

Голишев А. О.

Кривий Ріг

2012

1. Фізичні основи процесу фільтрації аерозолів

1. Механізм процесу фільтрації

Фільтрація - це процес очищення газів від твердих або рідких частинок за допомогою пористих середовищ. Частинки, зважені в газовому потоці, осідають на поверхні або в об'ємі пористих середовищ (перегородок) за рахунок броунівської дифузії, ефекту, торкання (зачеплення), інерційних, електростатичних і гравітаційних сил [3].

Складність теоретичного подання опису процесу осадження аерозолів в пористих перегородках викликана тим, що осадження протікає не тільки в порах фільтрувального матеріалу, але і в значній мірі в шарі пилу, що безперервно змінює свою товщину і пористість.

Сучасна теорія ділить процес фільтрування на два періоди - початковий (стаціонарний) і вторинний (нестаціонарний).

У початковому періоді частинки осідають на чисті волокні, нитки або гранули. Зміни гідравлічного опору і ступеня очищення за часом не відбувається і тому процес називається стаціонарним. В цей час гідравлічний опір і ступінь очищення визначаються тільки структурою пористої перегородки, властивостями осідаючих частинок і параметрами газового потоку.

У нестаціонарному періоді по мірі накопичення шару пилу відбуваються зміни гідравлічного опору і ступеня очищення. Якнайповніше теорія фільтрування розроблена стосовно стаціонарного періоду, що дозволяє якісно розглянути процес фільтрування.

2. Конструкції рукавних фільтрів

2.1. Класифікація рукавних фільтрів

Тканинні фільтри класифікуються за наступними ознаками:

1)місцю розташування вентилятора щодо фільтру (всмоктуючі, працюючі під розрідженням, нагнітаючи, що працюють під тиском);

2)формі тканинних фільтрувальних елементів (рукавні, плоскі, клинові і ін.) і наявності в них опорних пристроїв для тканини (каркасні фільтри);

3)наявності і форми корпусу для розміщення тканини: прямокутні, циліндрові, відкриті (безкамерні);

4)способу подачі газів, що очищаються ( з верхньою, нижньою або комбінованою подачею);

5)числу секцій в установці (однокамерні і багатосекційні);

6) способу регенерації - тканини (струшувальні, із зворотним продуванням, з віброштрушуванням, з імпульсним продуванням і ін.);

7)виду використовуваної тканини.

2.2. Типи фільтрувальних тканин

До тканин, використовуваних як фільтрувальні матеріали для рукавних фільтрів, пред'являються наступні вимоги:

1)висока пилеємкість в процесі фільтрації і здатність утримувати після регенерації таку кількість пилу, яка достатня для забезпечення високої ефективності очищення газів від тонкодісперсних чистин;

2)зберігання оптимально високої повітропроникності в рівномірно запиленому стані;

3) висока механічна міцність і стійкість до стирання при багатократних вигинах, стабільність розмірів і властивостей при підвищеній температурі і агресивній дії хімічних домішок, що знаходяться в сухих і насичених вологою газах;

4)мінімальне поглинання вологи і здібність до легкого видалення накопиченого пилу;

5)низька вартість.

Фільтруючих матеріалів, що повністю задовольняють всім перерахованим вимогам, немає, тому кожну тканину використовують в найбільш сприятливих для неї умовах.

У тканинних фільтрах застосовують фільтруючі матеріали двох типів звичайні тканини, що виготовляються на ткацьких верстатах (ткані) і неткані.

Фільтрувальні ткані матеріали є певного виду переплетення ниток (пряжа) діаметром 300...700 мкм, скручених з коротких (штапельних) або безперервних волокон діаметром від 6 до 20...30 мкм. Товщі (важкі) тканини з природних або синтетичних волокон піддаються начісуванню, а шерстяні - і валянню. В результаті на поверхні переплетення утворюється ворс або застил з розташованих в різних напрямах окремих волокон, що сприяє значному підвищенню ефективності пиловловлювання.

Фільтрувальні матеріали для рукавних фільтрів по походження волокон підрозділяються на 3 основних групи:

1)природні органічні волокна (шерстяні, льняні, бавовняні);

2)синтетичні органічні волокна (лавсан, нітрон, оксален, фенілон, капрон, поліфен, фторфлон і ін.);

3)штучні неорганічні волокна (скляні, металеві і ін.).

Бавовняні тканини володіють хорошими фільтруючими властивостями і мають низьку вартість. Їх недоліки: мала термостійкість (до 80⁰С), горючість і висока вологоємкість.

Шерстяні тканини характеризуються високою повітропроникністю, забезпечують надійне очищення і легкість регенерації, але мають низьку стійкість до дії кислих газоподібних компонентів. При тривалій дії температури більш 100⁰С волокон стають крихкими. Вартість їх значно вище, ніж бавовняних і синтетичних. Останнім часом все ширше застосовуються змішані тканини, наприклад ЦМ, одержувані на основі шерсті з додаванням волокна капрону, лавсану і деяких інших синтетичних матеріалів.

Тканини з природних волокон і змішані тканини на їх основі (сукно №2 арт,20, тканина ЦМ та ін.) ще широко використовуються унаслідок високої фільтруючої здатності і низького гідравлічного опору для уловлювання цементного пилу, пилу технічного вуглецю, пилу харчових виробництв на заводах кольорової металургії, а також для очищення аспіраційного повітря.

Останніми роками фільтрувальні матеріали з виляску і шерсті поступово витісняються синтетичними тканинами завдяки високій міцності, стійкості до підвищених температур і дій агресивного середовища. Вартість їх в більшості випадків нижче за вартість шерстяних тканин.

Вельми широкого поширення набули лавсанові тканини (з поліефірних волокон). Вони стійкі до злипання, стирання і вигину. Лавсан стійкий в кислих середовищах; у лужних середовищах його стійкість значно знижується. Лавсанові фільтрувальні тканини при тривалій експлуатації витримують температуру 130⁰С. Лавсанові тканини (арт.86031,216 і 217) використовуються для очищення гарячих сухих газів в цементній, металургійній, хімічній промисловості, виробництві вогнеупорів. Найбільш відомі зарубіжні аналоги лавсану - поліефір, дакрон, кодел, терілен, елан, тергал, тесилт, тетерон.

У багатьох виробництвах використовуються тканини з нітрону (на базі поліакрілнітріальних волокон), які володіють хорошими фільтруючими якостями, високою механічною міцністю, можуть застосовуватися тривалий час при температурі 120..1З0⁰С і витримують короткочасну дію температур до 180⁰С. У кислих середовищах стійкість нітрону висока, в лужних задовільна. Унаслідок хімічної і термічної стійкості і низького поглинання волого нітронові тканини (HЦM і Н арт. 133) застосовуються в кольоровій металургії і хімічній промисловості для очищення гарячих газів. Зарубіжні аналоги нітрону-орлон, акрілан, креслан, дралон, ПАН, вон-нел, кашмілон та ін.

Для запобігання виникненню на синтетичних тканинах відкладень, що важко-видаляються, особливо при уловлюванні гігроскопічного пилу (на цементних, содових заводах, при випаленні вапна і т.д.), тканинам додають водовідштовхувальні властивості. Для цього їх обробляють метіл- або фенілсиліконами.

Найбільш термостійкими (до 300⁰С) з тих, що серійно випускаються в даний час в нашій країні фільтрувальних матеріалів, є склотканини. Їх виготовляють з алюмоборсилікатного безлужного або магнезійного скла. Склотканини характеризуються високою хімічною стійкістю і міцністю на розрив, але володіють вельми низькою опірністю вигину і тертю. Для поліпшення опірності до багатократних вигинів склотканини піддають апретуванню, тобто просоченню у водній емульсії кремнійорганічних з'єднань з подальшою полімеризацією захисною плівкою при високій температурі. Підвищенню стійкості на знищення і довговічності склотканин також сприяє покриття волокон графітом або тефлоновою плівкою в процесі апретування. Апретуюча скляна тканина стає еластичною, набуває гладкої і гідрофобної поверхні з якою легко видаляється шар уловленого пилу.

Не дивлячись на високу стійкість на знищення, регенерацію асперуючих склотканевих рукавів допускається проводити в основному зворотним продуванням, а в деяких випадках - періодичним (кілька разів на добу) короткочасним похитуванням рукавів. Для підвісу рукавів потрібна спеціальна конструкція на регульованих пружинах.

Склотканини застосовуються для уловлювання цементного пилу, перегонів кольорових і рідкісних металів, високодісперсних саж, у виробництві фосфорних добрив.

Останніми роками одержані стеклоткані, здатні працювати при температурі вище за 300⁰С, а також багатошарові тканини які володіють підвищеною міцністю. Почато виробництво тканин з нових термостійких волокон (оксалона, сульфона, тефлону, номекса і ін.), значно гнучкіших і еластичніших, чим склотканини.

Неткані матеріали. Для здешевлення і підвищення ефективності фільтрування останнім часом все ширше застосовують неткані матеріали - вовняний фетр, голкопробивні неткані матеріали на основі синтетичних звичайних і термоусадочних волокон, комбіновані багатошарові повстяно-тканинні голкопробивні і в'язально-прошивні матеріали.

Нові термостійкі фільтрувальні тканини. Вельми перспективні фільтрувальні тканини з металевих волокон, що володіють винятковою термостійкістю (до I000⁰C). Тканина С 120 із сталі Х18Н9Т відрізняється високою ефективністю, хорошою, регенерацією і помірною вартістю.

НІІОГаз спільно з ПО “Містра’ (м. Таллін) розробив дослідні зразки голкопробивного фетру з дроту неіржавіючої сталі марки Х18Н9Т діаметром 30 мкм (допустима робоча температура 600⁰С) і з мідних волокон діаметром 15.,.30 мкм (що витримують температуру до 350⁰С). Вироблені і проходять перевірку дослідні

зразки азбестової тканини АТ-13 (температура експлуатації 500⁰С), голкопробивного фетру із змішаних волокон: металевих і волокон гірських порід, асбобазальтової тканини (робоча температура 350⁰С), розробленої в НІІАТІ (м. Ярославль).