Характеристики фильтра ЛАИК

Классификация пылеулавливающего оборудование на группы в зависимости от механизма отделения частиц от газовоздушного потока.

В основу действия аппаратов для очистки аэрозольных выбросов положен определенный физический механизм. В улавливающих устройствах находят применение следующие способы отделения взвешенных частиц от взвешивающей среды, т. е. воздуха (газа): осаждение в гравитационном поле, осаждение под действием сил инерции, осаждение в центробежном поле, фильтрование, осаждение в электрическом поле, мокрая очистка и др.

По основному механизму отделения частиц аэрозолей и носит название пылеулавливающий аппарат.

В устройстве для очистки аэрозольных выбросов, наряду с основным механизмом улавливания, обычно используются и другие закономерности. Благодаря этому общая и фракционная эффективность аппарата достигает более высокого уровня.

Гравитационное осаждение. Частицы аэрозолей осаждаются из потока загрязненного воздуха под действием силы тяжести. Для этого необходимо создать соответствующий режим движения загрязненного воздуха в аппарате с учетом размера частиц, их плотности и т. д.

Инерционное осаждение. Инерционное осаждение основано на том, что частицы аэрозолей и взвешивающая среда ввиду значительной разности плотностей обладают различной инерцией. Аэрозольные частицы, двигаясь по инерции, отделяются от газовой среды.

Осаждение под действием центробежной силы. Происходит при криволинейном движении загрязненного воздушно-газового потока. Под действием возникающих центробежных сил аэрозольные частицы отбрасываются на периферию аппарата и осаждаются.

Эффект зацепления. Частицы аэрозолей, взвешенные в воздушной (газовой) среде, задерживаются в узких извилистых каналах и порах при прохождении воздушно-газового потока через фильтровальные материалы.

Мокрая очистка. Смачивание поверхности элементов аппаратов водой или другой жидкостью способствует задержанию аэрозольных частиц на данной поверхности.

Осаждение в электрическом поле. Проходя электрическое поле, частицы аэрозолей получают заряд. Двигаясь к электродам противоположного знака, они осаждаются на них.

В практике улавливания аэрозольных частиц находят применение и другие методы: укрупнение частиц в акустическом поле, термофорез, фотофорез, воздействие магнитного поля, биологическая очистка.

1.4Классификация пылеулавливающего оборудование в зависимости от способа отделения пыли.

Пылеулавливающее оборудование в зависимости от способа отделения пыли от воздушного потока применяют следующих исполнений: оборудование для улавливания пыли сухим способом, при котором отделенные от воздуха частицы пыли осаждаются на сухую поверхность; оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей.

В с у х и х п ы л е у л о в и т е л я х используются различные механические и электрические механизмы выделения твердых частиц из пылегазового потока в сухом виде без применения воды или других жидкостей: гравитационное осаждение, инерция пылевых частиц при резком изменении направления и скорости потока, центробежного эффекта при закручива­нии потока. К ним относятся осадительные камеры, пыле­вые мешки, инерционные пылеуловители, вихревые пыле­уловители с дополнительным подводом газа, ротацион

Преимущество этих пылеулови­телей заключается в том, что они сравнительно просты и надежны в эксплуатации, не потребляют воду, очищаемые в них газы не охлаждаются и не увлажняются (что благо­приятствует их рассеиванию в верхних слоях атмосферы), уловленная пыль удаляется в сухом виде и может быть лег­ко утилизирована.

К недостаткам можно отнести сложность обеспечения высокой степени улавливания мелкодисперсной пыли.

Эксплуатационные характеристики основных типов су­хих пылеуловителей приведены в табл. 1.

Таблица1.

Типы пылеуловителей	Механизм пылеулавли­вания	Крупность улавли­ваемой пыли	Скорость потока в ра­бочей зоне, м/с	Аэродинамиче­ское сопротив­ление, Па	Степень очистки, %	Примечание
Осадительные камеры	Гравита­ ционный	Крупнодисперс­ ная >40 мкм	0,2... 3	100... 200	40... 50	В качестве I ступени очистки
Инерционные пыле­ уловители, пылевые мешки	Инерционный	Крупнодпсперс- ная тяжелая >10 мкм	1...15	150... 400	65... 98	То же
Вихревые пылеуло­ вители	Центробежный	Крупнодисперс­ ная >35 мкм	3...4 (в плане)	600... 1000	75... 90	Самостоятельно или в качестве одной из первых ступеней очистки
Ротационные пыле­ уловители	Центробежный	Мелкодисперсная и крупнодис­ персная	50... 80	—	75... 90.9	То же, при началь­ ной запыленности по­ тока до 50 г/м^3
Циклоны	Центробежный	Крупнодисперс­ ная >20 мкм	2,5... 3,5 (в плане)	700... 1200	80... 95	Самостоятельно или в качестве одной из первых ступеней очистки
Фильтры:	Инерционный, броуновской диффузии, коагуляции, зацепление, электрического взаимодействия	Средние и мелкие фракции	0,01... 0,08	550... 2000	97... 99,9	Глубокая очистка га­ зов с запыленно­ стью 0,05... 10 г/м^3
тканевые	0,1... 0,265
зернистые (слоевые насыпные, жесткие)	Мелкодисперс­ные пыли	0,01... 0,08	2000... 3000	98... 99,99	Обеспылнвание газов в цементной промыш­ ленности
волокнистые	Мелкодисперс­ные пыли <3 мкм	0.16...3	200... 2000	98...99	Очистка газов с низ­кой запыленностью
Электрофильтры	Мелкодисперсная и крупнодисперс­ная <40 мкм	0,25... 1,5 (оптималь­ное 0,8...1,25)	50... 150	96... 99,9 98... 99,9	Глубокая очистка га­зов с запыленностью до 50 г/м^3

В основе мокрого пылеулавливания лежит контакт пылегазового потока с жидкостью, которая захва­тывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата (скруб­бера) в виде шлама. В скрубберах используются различные механизмы охлаждения и формы гидродинамического вза­имодействия пылегазового потока и жидкости, способству­ющие улавливанию взвешенных частиц, что обусловливает многообразие конструкций скрубберов. Метод мокрой очист­ки газов от пыли достаточно прост и в то же время эффек­тивен.

К достоинствам мокрых пылеуловителей относится высокая эффективность улавливания мелких фракций пыли (крупностью даже меньше 1 мкм), возможность одновремен­ной очистки газов от пыли, тумана и газообразных вредных веществ, возможность очистки газов с высокой температу­рой и высокой влажностью, а также в случае опасности са­мовозгорания или взрыва очищаемых газов или уловленной пыли, сравнительно низкая стоимость изготовления.

Основными недостатками мокрого пылеулавливания яв­ляются: значительный расход воды и необходимость орга­низации оборотного цикла водоснабжения; увлажнение улавливаемой пыли и целесообразность создания шламово­го хозяйства; необходимость осуществления мероприятий по защите аппаратов, трактов и коммуникаций от коррозии, а также сравнительно высокие затраты на очистку выбросных газов.

Из мокрых пылеуловителей наибольшее распростране­ние получили полые, насадочные, тарельчатые, центробеж­ные, механические (динамические), скоростные турбулент­ные (Вентури) и эжекторные, а также скрубберы с подвиж­ной насадкой и ударно-инерционного действия (ротоклоны). Помимо перечисленных к мокрым пылеуловителям (в ка­кой-то степени) могут быть отнесены также мокрые элект­рофильтры, орошаемые волокнистые и зернистые фильтры и аппараты конденсационного типа.

Таблица2- Эксплуатационные показатели основных типов мокрых пылеуловителей

Типы пылеуловителей (скрубберов)	Крупность улавливаемой пыли	Скорость потока,м/с	Удельный расход воды.дм^3/м^3	Аэродинамическое сопротивление, Па	Степень очистки, %
Полые форсуночные Насадочные Тарельчатые (пен­ ные)	Более 10 мкм Мелкодисперсная Более 3 мкм	0,5... 9 0,8... 1,5 0,25... 0,35	0,5... 10 1,3... 2,6   0,2... 0,9	200...1500 300... 800   1000...3500	80... 99,9 80... 90   80... 99
С подвижной насадкой	Полидисперсная	5...6	0,5... 0,7	700...1200	85... 95
Ударно-инерционного действия (ротоклоны)	Более 3 мкм	35... 50	С внутренней рециркуляцией	2500... 4300	85... 95 85...99
Скоростные турбулентные (Вентури)	0... 100 мкм	20... 300	0,1...4,0	500... 14000	95... 99,9
Эжекторные	Более 3 мкм	10...12	7...10		90...95
Комбинированные АМП	0... 60	25... 35	0,1	700... 800	82... 99,8

Выбор технологической схемы, а также типов и кон­струкций пылеулавливающих аппаратов для осуществления санитарной очистки выбросных газов обычно обусловлива­ется:

¾ потребной степенью обеспыливания,

¾ качеством улов­ленной пыли и возможными направлениями ее утилизации,

¾ наличием на предприятии достаточного объема технической воды,

¾ целесообразностью организации шламового хозяй­ства.

Так, если требуется высокая степень улавливания по­лидисперсной пыли в условиях промышленного предприятия с ограниченными ресурсами технической воды при отсут­ствии или малой вместимости шламового хозяйства, а так же, если уловленная пыль может утилизироваться только в сухом виде, санитарная очистка выбросных газов от пыли может быть осуществлена сухими способами по двух- или трехступенчатой схеме.

Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию.

Классификация пылеулавливающего оборудования согласно ГОСТ 12.2.043-80 приведена на схеме. На схеме дополнительно показан вид пылеулавливающего оборудования – биофильтр, применяемый для очистки выбросов, от ряда органических пылей.

Лекция №2

Виды воздушных фильтров.

Вспомнить из лек№1: оборудование, применяемое для очистки от взвешенных частиц пыли воздуха, подаваемого в помещения системами приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления – воздушные фильтры;

2.1. Ячейковые фильтры

Ячейковые фильтры являются старейшим видом воздушных фильтров. В настоящее время применяют унифицированные ячейковые фильтры с фильтрующим слоем из различных материалов. Ячейка фильтра представляет собой разъемную металлическую коробку. В корпус ячейки укладывается фильтрующий слой. Рамка ячейки имеет ручки для установки и извлечения из панели.

Фильтр ФяР (фильтр Река). Фильтрующим слоем являются металлические гофрированные сетки. Сетки промасливаются специальными маслами (висциновым и др.). Регенерация осуществляется путем промывки запыленных ячеек фильтра в содовом растворе.

Фильтры ФяВ заполнены гофрированными винипластовыми сетками. По эффективности и пылеемкости идентичны фильтрам ФяР. Могут применяться как в замасленном, так и сухом виде. При применении в сухом виде эффективность несколько ниже.

В фильтрах ФяП в качестве фильтрующего материала применен губчатый пенополиуретан, обработанный в растворе щелочи для придания ему воздухопроницаемости. Фильтр обладает меньшей пылеемкостью, чем ФяВ. Регенерация производится промывкой водой. Простота регенерации облегчает эксплуатацию фильтра.

Фильтр ФяУ заполнен стекловолокнистым упругим фильтрующим материалом ФСВУ. Пылеемкость фильтра меньше, чем ФяВ и ФяР. Запыленный материал подлежит замене.

Ячейки фильтров устанавливают в плоские или в V -образные панели.

2.2. Самоочищающиеся масляные фильтры

Самоочищающиеся фильтры лишены основного недостатка ячейковых фильтров – необходимости выполнения трудоемкой операции по ручной промывке запыленных панелей. Кроме того, они компактны, допускают большую удельную воздушную нагрузку, чем ячейковые фильтры.

Применяют два вида самоочищающихся масляных фильтров – с фильтрующим слоем, образованным пружинной сеткой, и слоем из сетчатых шторок.

Самоочищающиеся масляные фильтры с пружинной сеткой. Очистка воздуха производится при его последовательном прохождении через две движущиеся бесконечные пружинные сетки, смоченные маслом (воздух проходит через четыре плоскости, смоченные маслом). Каждая сетка приводится в движение с помощью двух пар валов, получающих вращение от электродвигателя через редуктор. Необходимо обеспечить равномерное движение воздуха по всему сечению фильтра со скоростью до 3 м/с.

При движении пружинных сеток их нижние части погружаются в масляную ванну и при этом очищаются от осевшей на них пыли. Масло в ванне периодически сменяется. Применяют масло висциновое, веретенное, трансформаторное, турбинное и др. Сорт масла должен соответствовать времени года согласно рекомендации завода-изготовителя фильтров.

Самоочищающийся масляный фильтр с сетчатыми шторками. Фильтрующий слой создают сетчатые шторки, прикрепленные к втулочным цепям, надетым на приводные шестеренки. На вертикальных участках движения цепей шторки перекрывают друг друга. В нижней и верхней частях фильтра шторки разъединяются. При прохождении шторок через масляную ванну они промываются, и слой масла обновляется. Шторки движутся периодически – через 12 минут.

Фильтрующая панель поворачивается за 12 – 20 с. (в зависимости от размеров фильтра). Удельная воздушная нагрузка фильтра 8350 м³/(ч×м³). Установка фильтров снабжается системой маслоснабжения с его подогревом, циркуляцией и очисткой.

Рекомендуемая скорость воздуха при прохождении фильтра 2,5 – 2,6 м/с.

Самоочищающиеся фильтры со шторками выпускает ряд зарубежных фирм и отечественных предприятий.

2.3. Рулонные фильтры

Промышленность до недавнего времени изготовляла рулонный фильтр ФРУ, предназначенный для очистки приточного и рециркуляционного воздуха с запыленностью менее 0,5 мг/м³. Возможно применение фильтра и при большей запыленности при технико-экономическом обосновании. Серийно выпускались фильтры производительностью 20-120 м³/ч. Фильтры могут устанавливаться в вентиляционных камерах и в кондиционерах.

Фильтр собирают из двух или трех секций в зависимости от требуемой производительности. Секция состоит из сварного корпуса, подвижной решетки. Решетка натянута между нижним и верхним валами. Нижний вал – ведущий. В верхней и нижней частях каркаса установлены катушки с фильтрующим материалом. Перемещение решеток и вращение катушек осуществляется с помощью электродвигателя мощностью 0,25 кВт через редуктор. По мере загрязнения материал перематывается с верхних катушек на нижние. В фильтре применяют фильтрующий материал типа ФСВУ. Он представляет собой слой из стеклянного волокна толщиной 30 – 50 мм, промасленный и пропитанный в процессе изготовления связующими веществами. Слой обладает рыхлостью и упругостью. Материал изготовляется в виде полотнищ длиной 15 м. Подвижная решетка обеспечивает необходимую жесткость и прочность фильтрующего слоя.

Перемотка катушек производится периодически при достижении определенного значения гидравлического сопротивления в результате накопления пыли. Скорость перемещения материала при перемотке около 0,5 м/мин.

2.4. Воздушные фильтры высокой эффективности с материалами ФП

Материалы ФП и процесс их получения разработаны в Физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова. Материалы ФП представляют собой исключительно равномерные слои ультратонких полимерных волокон.

Поскольку механическая прочность слоя волокон материала ФП невелика, он нанесен на тканевую подложку (марля, бязь, перкаль), которая и обеспечивает необходимую прочность.

В большинстве материалов ФП волокна сцеплены между собой за счет сил трения, и фильтрующий слой выдерживает значительную деформацию. Удлинение при разрыве – от 30 – 50%. Высокая пластичность обеспечивает надежную эксплуатацию фильтров, снаряженных материалами ФП.

Материалы ФП в зависимости от того, из какого полимера они изготовлены, стойки к различным химическим веществам, к высоким температурам – до 250 - 270°C.

Волокна ФП имеют вид ленты, ширина которой в 3 – 5 раз больше толщины. Материалы ФПП обычно обозначают по размеру волокон, а именно по ширине: например, ФПП-15, ФПП-25, ФПП-70 – обозначает фильтр Петрянова из перхлорвиниловых волокон шириной волокон соответственно 1,5; 2,5; 7,0 мкм.

Материалы ФП, изготовленные из полимеров с высокими изоляционными свойствами (перхлорвинил, полистирол), могут получать и удерживать электрические заряды. В результате повышается эффективность фильтра.

При длительном хранении, механическом воздействии, при высокой влажности, под воздействием ионизирующих излучений фильтровальные материалы теряют электрические заряды. Это же происходит и при накоплении в фильтре пыли в результате длительной эксплуатации.

Данные для выбора материалов ФП, применяемых в фильтрах систем вентиляции, приведены в табл. 3.

Таблица 3- Выбор материалов ФП

Название фильтра	Рекомендуемая марка материала ФП	Удельная нагрузка по воздуху, нм^3/(ч*м^2)	Эффективность очистки*, % (не менее)
Очистка приточного воздуха и нетоксичных вентиляционных выбросов.	ФПП-70-0,2	до 150
Очистка рецеркуляционного и систем кондиционирования.	ФПП-70-0,5	до 150
Очистка вентиляционных выбросов, содержащих токсичные или радиоактивные аэрозоли.	ФПП-15-1,5	до 150	99-99,9
Стерилизация вентиляционного воздуха.	ФПП-15-3	до 150	99,9-99,99
Очистка вентиляционного воздуха и других газов с целью улавливания и возврата ценных продуктов.	ФПП-25-3	до 150	99,9-99,99
Очистка вентиляционных выбросов «горячих» камер, боксов, каньонов и т.п.	ФПА-15-4	до 150	99,9-99,99
Очистка вентиляционного воздуха, содержащего аэрозоли особо опасных веществ	ФПП-15-4,5	до 150	99,9-99,995
* - данные по аэрозолям относятся к высокодисперсным аэрозолям с размером частиц 0,1-0,2 мкм.

Широко распространен фильтр тонкой очистки – рамочный фильтр ЛАИК (лаборатория института Карпова). В одном м³ фильтра расположено до 100 м² поверхности фильтрующего материала. П-образные рамки размещаются с чередованием открытых и закрытых сторон в двух противоположных направлениях. Техническая характеристика фильтра ЛАИК дана в табл. 4.

Таблица 4.

Марка фильтра	Фильтрующая поверхность	Фильтрующий материал	Производительность, нм^3/ч	Сопротивление Па	Габариты, мм	Допустимая температура, ^0С	Назначение
			При нагрузке 150 м^3/ч*м^2	Входное сечение	Длина
ЛАИК СП-3/15	15,1				565*735			Для приточной и вытяжной вентиляции
ЛАИК СП-6/15	15,1				565*735
ЛАИК СП-3/17	17,5	ФПП-15			615*995
ЛАИК СП-6/17	17,5				615*995
ЛАИК СП-3/21	21,0				650*690			Для стерилизации воздуха и систем кондиционирования
ЛАИК СП-6/21	21,0				650*690
ЛАИК СП-3/26	26,0				660*665
ЛАИК СП-6/26	26,0				660*665
ЛАИК СЯ	16,0				550*630			Для приточной вентиляции и систем кондиционирования

Для очистки значительных количеств воздуха из отдельных фильтров устраивается фильтровальная перегородка, в которой устанавливают несколько десятков или более фильтров.

2.5. Электрические воздушные фильтры

Фильтры, применяемые для очистки от пыли приточного воздуха, устроены несколько иначе, чем электрические пылеуловители, используемые для очистки выбросов в атмосферу.

Электрический воздушный фильтр – двухзонный. Вначале поток воздуха, подвергающегося очистке, проходит зону 1, которая представляет собой решетку из металлических пластин с натянутыми между ними коронирующими электродами из проволоки. К электродам подведен постоянный ток напряжением 13-15 кВ положительного знака от выпрямителя 2. Получив электрический заряд при прохождении ионизационной зоны, пылевые частицы в потоке воздуха направляются в осадительную зону 3. Она представляет собой пакет металлических пластин, расположенных параллельно друг другу на расстоянии 8 – 12 мм. К каждой второй пластине подведен ток напряжением 6,5 – 7,5 кВ положительного знака. Пыль осаждается на заземленных пластинах, к которым ток не подведен.

Вокруг коронирующего электрода происходит электрический разряд, сопровождающийся свечением («корона»). В результате электрических разрядов происходит выделение атомарного кислорода (одноатомные молекулы), образование озона O₃, а также оксидов азота. При напряжении, применяемом в воздушных фильтрах, и при наличии в нем двух зон озон и оксиды азота выделяются в небольших количествах и опасности для людей не представляют. В электрических пылеуловителях, применяемых для очистки выбросов, используют ток напряжением 80-100 Вт, кроме того, в этих аппаратах к коронирующим электродам подведен ток отрицательного знака, что по имеющимся данным сопровождается более интенсивным выделением вредных веществ (в 8 раз).

Сила электрического тока и потребляемая мощность в электрических фильтрах невелики и находятся в пределах соответственно 0,8 мА и 10 Вт на 1000 м³/ч очищаемого воздуха.

Фракционная эффективность электрического фильтра дана в табл. 5.

Таблица 5.

Дата добавления: 2014-01-07