1.2 Глубокие фильтры.

В связи с основным недостатком тонково­локнистых фильтров — сравнительно коротким сроком непрерыв­ной работы, во многих случаях используются многослойные глу­бокие фильтры, называемые иногда фильтрами долговременного использования. Эти фильтры состоят из глубокого лобового слоя грубых волокон и более тонкого замыкающего слоя тонких воло­кон, причем плотность упаковки волокон изменяется по глубине.

Многослойные фильтры рассчитаны на непрерывную работу в течение 10—20лет, что подтверждено практикой их эксплуата­ции.

Фильтры долговременного использова­ния обычно размещаются в заглубленных в землю помещениях. По истечении срока службы их отключают и захороняют на месте путем цементирования, а в систему очистки включают резервные фильтры.

Волокнистые фильтры с высотой фильт­рующего слой 0,3—2,0 м широко применя­ются для стерилизации воздуха в произ­водстве антибиотиков, витаминов и других продуктов получаемых ферментацией. На практике установлено, что высокоэф­фективная очистка воздуха от бактерий размером 0,5—5 мкм фильтрацией через волокнистые фильтры является наиболее простым, надежным и недорогим способом стерилизации больших объем воздуха, требуемого для протекания аэробных ферментационных процессов.

Очистка воздуха от пыли и бактерий обычно проводится в две ступени. Первый (головной) фильтр снаряжается слоем стеклян­ного волокна с различной плотностью набивки и высотой филь­трующего слоя в зависимости от диаметра волокон. Диаметр во­локон может варьироваться в пределах от 8 до 19 мкм; скорость фильтрации составляет 1,50 м/с.

Эти фильтры периодически стерилизуют острым паром в тече­ние 4 ч, а затем просушивают сухим воздухом путем продувки в течение суток.

В качестве второй ступени используются фильтры на основе базальтового волокна, устанавливаемые непосредственно перед поступлением воздуха в ферментеры или посевные аппараты.

Корпусы фильтров-стерилизаторов имеют цилиндрическую фор­му и рассчитаны на работу под давлением до 0,3 МПа.

Снижение начальной концентрации аэрозоля при высоко­эффективной очистке газов может проводиться в фильтрах грубой или предварительной очистки, имеющих низ­кое начальное аэродинамическое сопротивление (100—200, Па) и высокую пылеемкость. Такие фильтры значительно дешевле (иног­да в 10 раз), чем фильтры тонкой очистки, и их можно легко за­менять или регенерировать.

Фильтрующий материал оптимального состава для предфильтров рекомендуется составлять из смеси волокон диаметром от 1 до 20 мим, причем, до 50% волокон должны иметь размеры менее 4 мим. При скорости фильтрации 0,05—0,1 м/с материал должен почти полностью улавливать частицы крупнее 1 мим. После час­тичного забивания пылью фильтр становится эффективным для частиц субмикронного размера: если начальный коэффициент проскока ζ'=50% по частицам размером 0,5 мкм, то конечный коэффициент проскока ζ"=l%.

В условиях эксплуатации большое значение имеет характер изменения сопротивления и эффективности при забивании предфильтров. Если эффективность улавливания по мере забивания возрастает быстрее, чем Δрф, то структура такого материала удов­летворяет предъявляемым требованиям.

При фильтрации полидисперсных аэрозолей распределение частиц в выходящем после предфильтра газовом потоке по разме­рам изменяется вследствие относительного обогащения его наибо­лее проникающими частицами, и достичь в этом случае существен­ного продления сроков службы фильтров тонкой очистки не всег­да удается, так как пылеемкость тонковолокнистых материалов резко снижается, если в аэрозоле отсутствуют крупные частицы.

Окончательную оценку целесообразности применения предфильтров можно получить только в условиях эксплуатации. При­чем определяющим фактором пригодности предфильтра является степень снижения роста сопротивления в фильтрах тонкой очистки.

Срок службы предфильтра до смены или регенерации опреде­ляется его пылеемкостью, которая зависит от предельно допустимой величины сопротивления, устанавливаемого исходя из экономических соображений — сопоставления стоимости энергии, потребляемой вентилятором на преодоление сопротивления филь­тра, и затрат на более мощный вентилятор (с повышенным напо­ром) со стоимостью смены фильтра.

Практически установлено, что при Δрф = 0,5—0,7 кПа дальней­шая эксплуатация фильтра экономически нецелесообразна. Для непрерывного поддержания производительности при изменении сопротивления в системе необходимо применять регулирование с по­ мощью дросселя или направляющего аппарата либо использовать многоходовые вентиляторы или многоступенчатые осевые вентиля­ торы. .

Попытки регенерировать предфильтры промывкой, воздейст­вием ударных волн, отсасыванием пыли вакуумом не дали поло­жительных результатов. Поэтому при входной концентрации 0,5— 1 мг/м³смену предфильтров производят 2—4 раза¹в год.

На работе фильтров особенно неблагоприятно отражается со­держание в газе частиц гигроскопичных солей, а также конденса­ции паров воды в фильтрующем слое, так как при этом образуют­ся отложения в виде непроницаемой корки, <что приводит к выводу фильтра из строя.