Фильтрующее пылеуловители

2.3 Фильтрующее пылеуловители

2.3.1 Принцип действия и область применения представлены на рис. 8.

Рис. 8 Принцип действия и область применения фильтрующего пылеуловителя

1 - линия потока неочищенного газа

2 - предварительно отделенная пыль

3 - пыль, приставшая к рукаву фильтра

пылеотделение

за счет газопроницаемой фильтрующей срезы

степень отделения

%

99,0 – 99,99

скорость газа

м/сек

0.5 - 5 (сквозь фильтрующую среду)

потеря давления

даПа

50-200

диапазон температур

°С

до 350

диапазон давлений

бар

до 50

использование

в качестве окончательного пылеуловителя

2.3.2 Механизмы пылеулавливания

С помощью фильтрующих пылеуловителей (тканевые фильтры) достигается, как правило, очень высокая степень пылеулавливания, влияние на которую оказывают три различных физических параметра. Этими параметрами являются:

- Динамические силы в форме силы тяжести и силы инерции при обтекании отдельных волокон фильтра для частиц пыли > 1 мкм.

- Ударные силы, воздействующие вследствие броуновского молекулярного движения на частицы пыли размером < 0,1 мкм и, таким образом, осуществляющие движение к волокнам фильтра.

- Электростатические силы, действующие через частицы пыли и/или через электрический заряд волокна фильтра.

Эти три эффекта пылеулавливания действуют, накладываясь в большей или меньшей степени друг на друга, в зависимости от размеров частиц и скорости газового потока.

Адгезионные силы, которые отдельные частицы пыли проявляют при взаимодействии друг с другом, увеличиваются с ростом размеров частиц и уменьшаются с повышением скорости потока.

Таким образом, при определении параметров фильтрующих пылеуловителей необходимо особое внимание уделять соответствующим свойствам пыли, так как они в значительной мере оказывают влияние на степень пылеулавливания.

2.3.3 Влияние различных факторов на пылеулавливание

Последующие рисунки иллюстрируют влияние различных факторов на пылеулавливание.

2.3.4 Скорость потока

Взаимосвязь скорости газового потока и степени пылеулавливания пли, соответственно, содержания пыли в очищенном газе представлена па рис. 9.

Рис. 9 Взаимосвязь нагрузки фильтра (скорости газового потока) и содержания пыли в очищенном газе

С ростом скорости пропускания газа через фильтрующую среду содержание пыли в очищенном газе повышается.

2.3.5 Содержание пыли в неочищенном газе

Взаимосвязь содержания пыли в неочищенном газе и степени пылеулавливания или, соответственно, содержания пыли в очищенном газе представлена на рис. 10.

Рис. 10 Взаимосвязь содержания пыли в неочищенном и очищенном газе при слабо агломерирующейся пыли

С ростом содержания пыли в неочищенном газе повышается и ее содержание в очищенном газе. В случае сильно агломерирующейся пыли необходимо принимать во внимание незначительное увеличение содержания пыли в очищенном газе.

2.3.6 Потеря давления

Уровень потери давления оказывает сильное влияние на степень пылеулавливания только в случае слабо агломерирующейся пыли, как это представлено на рис. 11.

Рис. 11 Взаимосвязь потери давления и содержания пыли в очищенном газе

На величину потери давления оказывает влияние величина фильтрующей поверхности, т.е. и скорость пропускания газа через фильтр, а также размер частиц пыли.

С ростом потери давления в фильтрующей среде повышается содержание пыли в очищенном газе.

Уровень содержания пыли в неочищенном газе оказывает влияние на потерю давления, как это представлено на рис. 12.

Рис. 12 Зависимость потери давления от содержания пыли в неочищенном газе

2.3.7 Нагрузка па фильтрующую поверхность

Предыдущие иллюстрации (рисунки 9-12) четко показывают, что степень пылеулавливания находится в непосредственной связи со скоростью потока через фильтрующую среду.

Поскольку на размеры частиц пыли и ее свойства в большинстве случаев нельзя оказать положительного влияния, то желаемая степень пылеулавливания и, соответственно, содержание пыли в очищенном газе определяются преимущественным образом размерами фильтра. Чем большей выбирается активная поверхность фильтра, тем ниже в конечном счете оказываются ожидаемые показатели содержания пыли в очищенном газе и потери давления, как это представлено на рис. 13.

Рис. 13 Взаимосвязь удельной нагрузки на поверхность фильтра и потери давления для хорошо и плохо агломерирующейся пыли

(1) - хорошо агломерирующаяся пыль

(2) - плохо агломерирующаяся пыль

2.3.8 Очистка фильтрующих элементов

В отличие от камерной очистки обратным промыванием, фильтрующие элементы при очистке сжатым воздухом последовательно очищаются в процессе эксплуатации фильтров. Отключение отдельных фильтрующих камер уже не является необходимым, как это представлено на рис. 14.

Рисунок 14 Схематическое изображение очистки сжатым воздухом

Благодаря малой доле очищаемой поверхности фильтра по сравнению с его суммарной площадью, незначительными оказываются в результате и колебания дифференциального давления, что обеспечивает практическое постоянство газового потока в месте его откачивания, как это представлено на рис. 15.

Рис. 15 Колебания дифференциального давления на фильтре с очисткой сжатым воздухом

Сравнительно незначительные колебания дифференциального давления, которые обусловлены последовательной очисткой сжатым воздухом, позволяют добиться идеальной структуры состоящего из летучей пыли вспомогательного фильтрующего слоя на обращенной к воздушному потоку стороне фильтрующих элементов. Толщиной этого вспомогательного фильтрующего слоя можно управлять в известных пределах с помощью частоты очистки и мощности ее импульсов. Чем толще становится наносимый вспомогательный фильтрующий слой, тем более низкими ожидаются значения содержания пыли в очищенном газе. Однако толщина слоя не может быть как угодно большой, так как с ее ростом повышается и дифференциальное давление на фильтре. В конечном счете, толщина этого слоя определяется размером частиц отделяемой пыли. Чем тоньше пыль, тем более газонепроницаемым и тонким становится вспомогательный фильтрующий слой, чтобы фильтрующая установка могла еще работать при приемлемом дифференциальном давлении - от 50 до 180 даПа.

На рис. 16 представлены идеальное (1) и неидеальное (2) изменения дифференциального давления в фильтрующем пылеуловителе с очисткой фильтрующих элементов с помощью сжатого воздуха.

Рис. 16 Идеальное (1) и неидеальное (2) изменение дифференциального давления в фильтре с очисткой сжатым воздухом

Благодаря существенным преимуществам в отношении стабильности изменений дифференциального давления и низкого содержания пыли в очищенном газе, фильтрующие пылеуловители с очисткой сжатым воздухом применяются в возрастающей степени и хорошо оправдывают себя даже при улавливании летучей пыли на электростанциях и в мусоросжигательных установках.

2.3.9 Фильтрующие среды

В качестве фильтрующих сред широкое применение нашли нанесенные на тканевый носитель нетканые изделия из искусственных волокон, полученных иглопробивным способом. В последнее время применяются также фильтрующие среды с армирующим покрытием поверхности, которые преимущественным образом обуславливают чистое поверхностное фильтрование благодаря нанесенному вспомогательному фильтрующему слою. Выбор фильтрующих сред осуществляется в соответствии с их устойчивостью к воздействию температуры и химических реагентов. Для области температур выше 260 °С материалов из искусственных волокон уже недостаточно. Вместо них выбирают стекловолокно, металлические волокна и керамические массы.

На рис. 17 представлены наиболее часто используемые фильтрующие среды в порядке возрастания их температурной устойчивости.

Рис. 17 Фильтрующие среды: температурная устойчивость

Фильтрующая среда

максимальная допустимая рабочая температура

материал

кратк. обозн.

исполн.

°С для сухого газа

°С для мокрого газа

полипропилен

РР

1

90

90

полиакрилонитрил

РАС

1

130

120

полиэфир

РЕ

1

150

135

полифенилсульфид

PPS

1

180

180

полиамид (ароматический)

N0

1

220

180

полиимид (ароматический)

Р 84

1

260

240

политетрафторэтилен

PTFE

1

250

250

стекловолокно

GL

2

295

280

металл (сплав никонель)

М

2/3

600

550

керамика

КЕ

4

850

850

1 - в виде нетканого материала, полученного иглопробивным способом; 2 - в виде ткани; 3 - в воде спеченного нетканого материала (никонель); 4 - в виде пористой керамической массы

На рис. 18 представлена устойчивость наиболее часто используемых фильтрующих сред к воздействию химических реагентов.

Рис. 18 Фильтрующие среды: устойчивость к воздействию химических реагентов

Фильтрующая среда

орган, кислота

минерал, кислота

щелочи

соли

полипропилен

х

о

о

x

полиакрилонитрил

x

о

о

x

полиэфир

о

о

о

x

полифенилсульфид

x

x

x

о

полиамид (ароматический)

о

-

о

о

полиимид (ароматический)

x

x

-

о

политетрафторэтилен

x

x

x

x

стекловолокно

x

о

о

о

металл (сплав никонель)

о

о

x

x

керамика

x

о

x

x

х = устойчивый

о = условно устойчивый

- = неустойчивый

На рис. 19 представлена стоимость отдельных фильтрующих сред по отношению к полиэфирному нетканому материалу, полученному иглопробивным способом.

Рис. 19 Фильтрующие среды: сопоставление стоимости

Фильтрующая среда

вес на единицу поверхности (г/м2)

воздухопроницаемость (л/дм2 мин.)

толщина материала

(мм)

относительная стоимость (коэффиц.)

полипропилен

550

150

2,5

1,3

полиакрилонитрил

550

180

2,4

1.,

полиэфир

550

180

2,2

1,0

полифенилсульфид

600

150

1,9

4,0

полиамид (ароматический)

550

180

2,4

3,2

полиимид (ароматический)

550

150

2,3

5,1

политетрафторэтилен

750

150

1,4

14

стекловолокно

560

160

0,5

3,0

металл (сплав никонель)

1900

300

1,1

66

керамика

4000

60-90

9-20

13

За основу сопоставления стоимости берется 1 м: полиэфирного нетканого материала, полученного иглопробивным способом (550 г/м2).

Комбинация двух различных материалов может принести преимущество в плане улучшения эффективности улавливания и продления срока службы, а также повлечь за собой снижение расходов. Так, например, наилучшим образом зарекомендовали себя фильтрующие среды с полученным иглопробивным способом нетканым материалом из полифенилсульфида, полиамида, политетрафторэтилена на ткани-носителе из растексаR, если сравнивать этот эффект с их некомбинированным использованием, где полученное иглопробивным способом нетканое полотно и ткань-носитель состояли из тех же материалов.

2.3.10 Комбинирование пылеулавливания и газоочистки в фильтрующих пылеуловителях

Фильтрующие пылеуловители превосходным образом подходят для комбинирования пылеулавливания и очистки отходящих газов, выделяющихся в процессах первичного и вторичного получения цветных металлов. Загрязненные НСl, HF, трехокисью серы SO3 и двуокисью серы SO2 отходящие газы пропускаются в фильтрующем пылеуловителе через вспомогательный фильтрующий слой, в котором они могут связываться с помощью подходящих сорбентов, дозировка которых осуществляется перед фильтром. HQ и HF можно, например, прекрасно отделять добавлением гидрата окиси кальция Са(ОН)2.

В процессе первичного получения алюминия с целью связывания HF широкое применение во всем мире нашла добавка оксида алюминия А12О3. В качестве собственно реактора здесь служит фильтрующий пылеуловитель, из которого продукты реакции выделяются сухим путем в виде фторидов алюминия и направляются в процесс плавления.

Множество других комбинированных методов пылеулавливания и газоочистки с помощью фильтрующих пылеуловителей находит применение в виде поточных реакторов для практически полного отделения тяжелых металлов, диоксинов, фуранов и других вредных веществ.

2.3.11 Тенденции развития фильтрующих пылеуловителей

Усовершенствование фильтрующих пылеуловителей постоянно форсируется. В настоящее время можно различать следующие тенденции:

Понижение содержания пыли в очищенном газе путем:

- использования лучших фильтрующих сред с еще более высокой пылеулавливающей способностью благодаря применению более тонких волокон и улучшенных поверхностей;

- оптимизации распределения неочищенного и очищенного газа в корпусе фильтра;

- привлечения микропроцессоров для осуществления очистки фильтрующих элементов в зависимости от нагрузки фильтра и особенностей пыли.

Понижение расхода энергии путем:

- использования "интеллигентного" управления фильтрами (микропроцессорное и компьютерное управление);

- понижения расхода промывного газа благодаря улучшению эффективности механизмов очистки.

Уменьшение потребности в пространстве путем:

- повышения удельной нагрузки на единицу поверхности фильтра;

- изменения геометрии и расположения фильтрующих элементов.

Была ли эта страница вам полезна?
Да!Нет
Большое спасибо!
Ваше мнение очень важно для нас.

Нет комментариевНе стесняйтесь поделиться с нами вашим ценным мнением.

Текст

Политика конфиденциальности