Одним из наиболее эффективных способов очистки промышленных газовых выбросов от пыли является их фильтрация через пористую перегородку, в качестве которой чаще всего применяют ткани с различными характеристиками.
Фильтры с использованием в качестве гибкой пористой перегородки ткани получили свое название «рукавные» благодаря наиболее распространенной в настоящее время форме каркаса в виде цилиндра-рукава, на который натягивается ткань.
Основные различия тканевых фильтров состоят в способе регенерации, конструкции фильтровальных элементов (рукава или кассеты), количестве секций в фильтре, режимах ведения фильтрации и регенерации.
Рукавные фильтры нашли широкое распространение в черной и цветной металлургии, химической и нефтяной промышленности, в производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.
Эффективность улавливания пыли в рукавном фильтре зависит от дисперсности частиц пыли, характеристик фильтровального материала, способа и режима регенерации, величины удельной газовой и пылевой нагрузки, гидравлического сопротивления фильтра.
Физические основы процесса фильтрации запыленных газов.
Процесс отделения твердых частиц из газа при его фильтрации через тканевую перегородку обусловливается сочетанием следующих механизмов:
- инерционным столкновением;
- гравитационным осаждением;
- броуновским движением;
- диффузией;
- электрическими силами.
Определенную роль могут играть и такие факторы как шероховатость и твердость волокон ткани.
Если при фильтрации газов размер частиц пыли превышает размер пор фильтровального материала, то частицы пыли просто отсеиваются этим материалом. В случае, если размер частиц пыли меньше размера пор ткани, то при своем движении в порах им приходится огибать все волокна. При этом они прижимаются к волокнам и оседают на них.
Постепенно на поверхности фильтровального материала образуется пылевой слой с порами, размер которых не превышает размер частиц пыли. За счет этого слоя и происходит отделение частиц пыли от очищаемого газа. Поэтому сохранение на фильтровальном материале слоя пыли оптимальной толщины является необходимой гарантией высокоэффективной очистки промышленных газов этим способом.
По мере запыления фильтровального материала и накопления на его поверхности значительного пылевого слоя гидравлическое сопротивление фильтра увеличивается и в определенный период времени необходимо проведение регенерации. Процесс регенерации заключается в удалении с поверхности фильтровального материала и изнутри пор накопившейся пыли. Однако излишнее удаление слоя пыли может привести к некоторому снижению эффективности улавливания пыли, поэтому процесс регенерации должен быть сбалансирован таким образом, чтобы снижение гидравлического сопротивления фильтра не ухудшало его фильтрующей способности.
Способы регенерации
Существует два основных способа регенерации рукавных фильтров, имеющие самые различные конструктивные исполнения:
- механическое встряхивание, при котором пыль удаляется только с поверхности фильтровального материала;
- обратная продувка, при которой пыль удаляется с поверхности и из пор фильтровального материала.
Достоинством механического отряхивания пыли является стабильность этого процесса. К основным недостаткам относятся:
- сложность встряхивающего механизма, требующего повышенного внимания обслуживающего персонала;
- истирание и изломы рукавов в одних и тех же местах;
- чувствительность к усадке и вытяжке рукавов;
- необходимость отключения секции на время проведения регенерации.
Разновидностью регенерации обратной продувкой является импульсная регенерация сжатым воздухом через быстродействующие продувочные клапаны, наиболее широко применяемая в рукавных фильтрах современной конструкции. Фильтры с импульсной продувкой отличаются тем, что в их конструкции нет встряхивающих механизмов, дросселей и обдувочных вентиляторов.
Выгрузка уловленной пыли из бункеров может производиться через мигалки, шлюзовые затворы или по системе пневмотранспорта, изготавливаемой и поставляемой по желанию заказчика. Возможна также установка системы пневмо- или виброобрушения накапливаемой в бункере пыли для предотвращения ее зависания.
Фильтровальные материалы.
К тканям, используемым в качестве фильтровальных материалов, предъявляются следующие требования:
- высокая пылеемкость при фильтрации и способность удерживать после регенерации количество пыли, достаточное для высокой эффективности очистки газов от тонкодисперсных частиц;
- сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно запыленном состоянии;
- высокая механическая прочность и стойкость к истиранию при многократных изгибах, стабильность размеров и свойств при повышенной температуре и агрессивном воздействии химических примесей, находящихся в сухих или насыщенных влагой газах;
- способность к легкому удалению накопленной пыли;
- низкая стоимость.
В последнее время все чаще используют нетканые материалы – иглопробивные войлоки на основе синтетических волокон, которые, в отличие от тканых материалов, имеют однородную волокнистую мелкопористую структуру по всему объему материала, что позволяет значительно эффективнее реализоваться механизмам сепарации частиц.
Применяемые материалы удовлетворяют не всем вышеперечисленным требованиям, поэтому каждый материал используется в наиболее благоприятных для него условиях. Некоторые из перечисленных требований зависят от свойств используемых волокон, а другие – от структуры готовых тканей.
Автоматизация процесса пылеулавливания в рукавных фильтрах.
Рукавные фильтры оснащены системой управления и работают в автоматическом режиме.
Система КИПиА обеспечивает измерение всех необходимых технологических параметров и автоматическое управление такими системами как регенерация, выгрузка пыли, снижение температуры очищаемых газов на входе и т.д.
Для выполнения алгоритма работы системы регенерации применяются различные электронные устройства. В зависимости от пожеланий Заказчика это могут быть контроллеры SIMATIC фирмы SIEMENS, логические модули Zelio Logic, специализированный блок автоматического управления регенерацией типа БАУР программируемых собственной разработки и др. Блок БАУР выполнен на современной элементной базе с использованием программируемых микроконтроллеров и соответствует всем необходимым требованиям для настройки цикла регенерации. Отсутствие механических органов управления существенно увеличивает эксплуатационную надежность прибора. Настройка и эксплуатация прибора не требует дополнительных знаний по электронике и программированию.
