Фильтры

Процесс очистки газов от твердых или жидких частиц с помощью пористых сред называется фильтрацией. Фильтры делятся на волокнистые, тканевые, зернистые.

Волокнистыми фильтрами называют пористые перегородки, составленные из беспорядочно расположенных, однако более или менее равномерно распределенных по объему волокон, каждое из которых принимает участие в осаждении аэрозольных частиц. Это фильтры объемного действия, так как рассчитаны на улавливание и накапливание частиц преимущественно по всей своей глубине.

Рис. 2.7. Фильтр

Наиболее распространенным типом тканевого фильтра является рукавный фильтр. Главным элементом такого фильтра является рукав, изготовленный из фильтровальной ткани. Корпус фильтра разделен на несколько герметизированных камер, в каждой из которых размещено по нескольку рукавов. Газ, подлежащий очистке, подводится в нижнюю часть каждой камеры и поступает внутрь рукавов. Фильтруясь через ткань, газ проходит в камеру, откуда через открытый пропускной клапан поступает в газопровод чистого газа. Частицы пыли, содержащиеся в неочищенном газе, оседают на внутренней поверхности рукава, в результате чего сопротивление рукава проходу газа постепенно увеличивается.

Различают следующие типы зернистых фильтров:

· зернистые насадочные (насыпные) фильтры, в которых улавливающие элементы (гранулы, куски и т. д.) не связаны жестко друг с другом. В качестве насадки в насыпных фильтрах используют песок, гальку, шлак, дробленые горные породы, древесные опилки, кокс, крошку резины, пластмасс и графита и другие материалы;

· жесткие пористые фильтры, в которых зерна прочно связаны друг с другом в результате спекания, прессования или склеивания и образуют прочную неподвижную систему. К этим фильтрам относятся пористая керамика, пористые металлы, пористые пластмассы .

Фильтрация вне конкуренции, когда речь идет об обеспечении исключительно высокой эффективности улавливания очень мелких частиц ценой умеренных затрат.

Тканевые фильтры используют там, где необходимо достичь высокой эффективности и где условия позволяют использовать фильтр без его повреждения. Применение фильтров ограничено температурами, превышающими 500–600ºК, при которых разрушается ткань, а также составом газа.

Для первичной фильтрации при температурах, превышающих 500–600ºК, используют гравийные фильтры. Эти фильтры громоздки и тяжелы.

Волокнистые фильтры обычно не очищают. Их используют, когда концентрация частиц низка (менее 2 г/м3) и фильтр может прослужить достаточно долго, не требуя замены.

Преимущества фильтрации – сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки.

Недостатки фильтрации – высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью

Электрофильтры

Электрофильтр – это аппарат или установка, в которых используются электрические силы для отделения взвешенных частиц от газов.

Рис. 2.8. Электрофильтр

Сущность процесса электрической очистки газов состоит в следующем. Газ, содержащий взвешенные частицы, проходит через систему, состоящую из заземленных осадительных электродов и размещенных на некотором расстоянии (называемом межэлектродным промежутком) коронирующих электродов, к которым подводиться выпрямленный ток высокого напряжения (рис.2.8).

При достаточно большом напряжении, приложенном к межэлектродному промежутку, у поверхности коронирующего электрода происходит интенсивная ударная ионизация газа, сопровождающаяся возникновением коронного разряда (короны), который на весь межэлектродный промежуток не распространяется и затухает по мере уменьшения напряженности электрического поля в направлении осадительного электрода.

Газовые ионы различной полярности, образующиеся в зоне короны, под действием сил электрического поля движутся к разноименным электродам, вследствие чего в межэлектродном промежутке возникает электрический ток, называемым током короны. Улавливаемые частицы из-за адсорбции на их поверхности ионов приобретают в межэлектродном промежутке электрический заряд и под влиянием сил электрического поля движутся к электродам, осаждаясь на них. Основное количество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных электродов, меньшая их часть попадает на коронирующие электроды. По мере накопления на электродах осажденные частицы удаляются встряхиванием или промывкой электродов.

Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых и жидких частиц обусловлено следующими их показателями:

· универсальность и высокая степень очистки (до 99%) при сравнительно низких энергозатратах, причем улавливаются частицы любых размеров, включая и субмикронные;

· возможно применение при высоких температурах, а также в условиях воздействия различных коррозионных сред;

· системы пылеулавливания с применением электрофильтров могут быть полностью автоматизированы;

· низкие эксплуатационные затраты.

Электрофильтры также имеют и ряд недостатков:

· капитальные затраты на сооружение высоки ввиду того, что эти аппараты металлоемки и занимают большую площадь;

· высокая чувствительность процесса электрической очистки к отклонениям от заданного технологического режима, а также к незначительным механическим дефектам внутреннего оборудования;

· не применяются, если очищаемый газ представляет собой взрывоопасную смесь.

Преимущественной областью применения электрофильтров является очистка больших объемов газов.