Нагнетательный рукавный фильтр работает следующим образом. Воздух под давлением поступает в верхнюю распределительную коробку и затем в матерчатые вертикальные рукава. Пройдя через рукава и оставив на их внутренней поверхности пыль, очищенный воздух выходит в атмосферу (помещение). Подвижная рама с проволочной сеткой при подъеме и опускании сжимает рукава в поперечном сечении, благодаря чему пыль сбрасывается в пылесборник и удаляется винтовым конвейером. Недостатком таких фильтров является неудовлетворительная очистка фильтрующей ткани, в результате чего значительно возрастает сопротивление фильтра и снижается его КПД.

Наибольшее распространение получил всасывающий рукавный фильтр, который состоит из ряда рукавов, заключенных в герметически закрытый корпус. Подлежащий очистке воздух подается через нижнюю приемную коробку в рукава, заглушенные сверху, проникает сквозь ткань рукавов и удаляется из корпуса через канал. Рукава фильтра очищаются от пыли с помощью специального встряхивающего механизма. Недостатком всасывающих фильтров является значительный подсос воздуха через неплотности (10-15% от объема поступающего на очистку воздуха).

Разработка и промышленное изготовление дешевых фильтровальных тканей, обладающих высокой эффективностью при достаточной механической прочности и стойкости в кислых и щелочных средах, например, при химическом полировании хрусталя, открывают пути для более широкого их применения. Так, фильтрующий материал «Бекинокс» (Великобритания) изготавливают как в виде штапеля, так и в виде длинных нитей различного диаметра из нержавеющей стали. Этот материал при скорости фильтрации 180 м³/(м²*ч) имеет сопротивление 1200 Па и ту же эффективность, что и текстильные ткани. Он обладает высокой абразивной устойчивостью, температуростойкостью (до 500 °С), регенерируется любым известным способом и хорошо зарекомендовал себя при фильтрации газов, содержащих SO₂.

Во Франции при очистке отходящих газов с температурой 400-500⁰С применяют рукавные фильтры из металлического фетра, основа которого представляет собой металлическую сетку, нарощенную слоем тонкой металлической нити определенной толщины и плотности. По скорости фильтрации, аэродинамическому сопротивлению, количеству потребляемой энергии фильтр идентичен рукавному фильтру из полиэфирного волокна.

Для случая, когда высокая фильтрующая способность должна сочетаться с высокой теплостойкостью и стойкостью к агрессивной химической среде, фирма «Дюпон» (США) предлагает три вида материалов (войлок и ткани) для фильтрации сухих частиц: номекс (арамидное волокно), тефлон (фторуглерод) и тефэр-войлок, выполненный из смеси тефлона (85%) со стекловолокном (15%). Эти материалы выдерживают рабочую температуру 100-250 °С.

Небольшое количество тонких стеклянных волокон в тефлоне уменьшает его пористость и повышает улавливающую способность. Тефлоновые волокна, стойкие к истиранию, в свою очередь защищают стекловолокно от механических повреждений. Высокие эксплуатационные характеристики материала тефэр объясняются противоположными трибоэлектрическими свойствами обоих волокон смеси, которые создают электростатические заряды в ходе работы. Это способствует высокой эффективности улавливания войлоком субмикронных частиц. Однако, по данным фирмы, если фтористоводородная кислота, например, при химическом полировании хрусталя полностью не нейтрализуется, то в дымовых газах рекомендуется пользоваться 100%-ным тефлоном.

Отечественной промышленностью в настоящее время разработаны следующие тканевые фильтры [ ]:

а) с импульсной продувкой каждого каркасного рукава (ФРКИ и др.). Регенерация осуществляется под действием импульсов сжатого воздуха и без отключения секций;

б) с комбинированным устройством регенерации - механическим встряхиванием и обратной посекционной продувкой (ФРУ и др.)

в) с обратной посекционной продувкой (ФР и др.)

г) с регенерацией механическим встряхиванием (ФР-6П и др.). Регенерация рукавов осуществляется вручную или с помощью электромеханического устройства.

В справочнике [ ] подробно рассмотрены фильтры общепромышленного назначения, серийно выпускаемые специализированным заводами. Преимущественное развитие получили фильтры ФРКИ и ФРИ (рисунок 6.4). Скорость фильтрования в этих аппаратах на 20-30% выше, чем в фильтрах с механической регенерацией и обратной продувкой. При эффективной регенерации (короткими импульсами длительностью 0,1-0,2 с) общий срок службы рукавов в этих фильтрах более высокий, рукава меньше изнашиваются.

1 - бункер; 2 - корпус; 3 - диффу-эорсопло; 4 - крышка: 5 - труба раздающая; 6 - секция клапанов: 7 - коллектор сжатого воздуха; 8 - секция рукавов.

Рисунок 6.4 - Фильтр ФРКИ (ФРИ)

Гидравлическое сопротивление обычно поддерживается на уровне 1000-1500 Па. Условное обозначение типоразмера фильтра: Ф -фильтр; Р - рукавный; К - каркасный; И - с импульсной продувкой; цифра после буквенных обозначений - активная поверхность фильтрации.

В процессе фильтрации запыленный газ проходит через ткань закрытых снизу рукавов внутрь, выходит через верхний коллектор и удаляется из аппарата. Каждый рукав в фильтре натянут на жесткий каркас и закреплен на верхней решетке. В качестве фильтрующего материала используют лавсан и фетр. В таблице 6.2 приведены основные технические характеристики фильтров рукавных каркасных с импульсной продувкой (ФРКИ).

Таблица 6.2 Технические характеристики рукавных фильтров

Продолжение таблицы 6.2

Примечание. Диаметр рукава 130 мм, гидравлическое сопротивление 1.2 Па давление продувочного воздуха 0,3-0,6 МПа, рабочее давление (разрежение) в аппарате до 5 кПа.

Расчет рукавных тканевых фильтров сводится к определению общей поверхности фильтрации F и числа фильтров или секций. Нормальная нагрузка на 1 м фильтрующей поверхности для рукавных фильтров составляет 150-200 м /ч. Сопротивление фильтров определяют по формуле:

где В - коэффициент, равный 0,13-0,15 (большее значение принимается для более дисперсной пыли); Qв - расход воздуха на 1 м² ткани рукавов, м3/ч; n - принимается равным 1,2-1,3 (меньшее значение принимается для более дисперсной пыли).

При работе в нормальном режиме сопротивление нагнетательных фильтров составляет до 2 кПа, всасывающих - до 6 кПа. Общую поверхность фильтрации (м²) определяют по формуле:

где Fpaб - поверхность фильтрации в одновременно работающих секциях, м ; F рег ~ поверхность фильтрации в регенерируемой секции, м²; V - объемный расход очищаемых газов (воздуха) с учетом подсоса воздуха в фильтр, м³/мин; Vnp - объемный расход продувочного воздуха, м³/мин; qф -удельная газовая нагрузка, м³/(м²*хмин).

 Число необходимых фильтров или секций

где F1 - поверхность фильтрации всех рукавов, установленных в одном фильтре или секции, м².

Гидравлическое сопротивление тканевого фильтра DР, Па (уточненное значение), в любой момент времени (t, с) от включения фильтра в работу определяют по формуле:

где m_r - динамический коэффициент вязкости газа, Па*c; e_n - пористость слоя пыли; d_m - средний размер частиц пыли, м; e_т- - пористость ткани; Сe_х - начальная запыленность газа, кг/м³; r_п - плотность пыли, кг/м³.

Пылеулавливание в цехах подготовки и переработки порошковых материалов является технической проблемой. Например, все звенья погрузочно-разгрузочных работ - потенциальные источники пыления, интенсивность которых зависит от технического уровня используемого оборудования и технологии перегрузки сыпучих и кусковых материалов. Наиболее полно задачи борьбы с образованием пыли и ее улавливанием решены для конвейерных линий и некоторых видов перерабатывающего оборудования [ ].

В настоящее время для очистки таких отходящих газов от пыли применяют одноступенчатую очистку в циклонах ЦН-15, ЦН-11 или двухступенчатую с использованием дополнительного циклона-промывателя типа СИОТ или ЛИОТ. Однако они не обеспечивают требуемой степени очистки газов, что связано с зарастанием воздухопроводов в местах отделения сухого газа от пыли и газа от капель воды. Поэтому дополнительно используют пылеулавливающие установки, включающие сухие инерционные пылеуловители (циклоны групповые и батарейные), пористые фильтры (ленточные, рамные, рукавные со струйной импульсной и обратной продувкой, зернистые и др.).

Конструкция зернистого фильтра, представлена на рисунке 6.5.

Фильтр имеет корпус 1, фильтрующие элементы 4, бункер 5, систему импульсной регенерации 3. Фильтрующий элемент содержит четыре пары вертикально размещенных фильтрующих ячеек 2. Ячейка содержит наклонные непроницаемые перегородки, верхние и нижние сетки. Между сетками засыпаются частицы слоем 150 мм размером 3-5 мм дробленого материала из магнезита, доломита, гравия и т.д. Перегородки и сетки образуют каналы треугольного сечения, по которым очищенные газы через отверстия в боковине проходят в короб. В каналах для прохода очищенного газа устанавливают перфорированные трубки, служащие для циклической подачи сжатого воздуха из коллектора. Фильтрующие ячейки разделены перегородками на три равные части. При импульсной продувке нижние ячейки работают в режиме фильтрации, а верхние - в режиме регенерации.

Рисунок 6.5 - Зернистый фильтр

Наряду с очисткой пылегазовых потоков важной задачей является также очистка и обезвреживание дымовых газов от продуктов сгорания топлива и других газообразных альтерогенов.

С этой целью часто применяют метод адсорбции. В сухом способе очистки дымовых газов фильтрация очищаемых выбросов происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой твердого поглотителя - адсорбента (адсорберы непрерывного действия). Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с адсорбентом чередуется с периодом его регенерации.

Конструктивно адсорберы (рисунок 6.6) выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом. Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорберы применяют при небольших объемах очищаемого газа, а горизонтальные и кольцевые при производительности до десятков и сотен м3/ч.

а - вертикальный; б - горизонтальный; в - кольцевой;                                             1 – адсорбер; 2 - слой активированного угля; 3 - центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции; 4 - барботер для подачи острого пара при десорбции; 5 - труба для выхода инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции;            б - труба для выхода пара при десорбции.

Рисунок 6.6 - Конструктивные схемы адсорберов

При проектировании или выборе конструкции адсорбера используют следующие исходные данные: объемный расход очищаемого газа (м/с), концентрацию удаляемой примеси (мг/м³) и давление отходящих газов (Па). В результате расчета определяют необходимую массу адсорбента, конструктивные размеры, гидравлическое сопротивление аппарата и время защитного действия адсорбера [ ].

Электрофильтры

Метод электроосаждения (улавливания пыли в электрическом поле) заключается в следующем. Частицы пыли (или капельки влаги) сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электрозаряду. Попав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации и собираются в бункере. Схема электрического осаждения пыли представлена на рисунке 6.7 [ ].

Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки используются для улавливания

1 - источник электропитания; 2 - коронирующий электрод;                                           3 - осадительный электрод; 4 -ион газа; 5- частица пыли.

Рисунок 6.7 - Схема электрического осаждения пыли:

летучей золы на современных электростанциях, для улавливания пыли в цементной промышленности, а также в металлургии в мощных системах улавливания дыма, для пылеулавливания в системах кондиционирования воздуха и других смежных отраслях [ ].