Пылеулавливающее и газоочистное оборудование

Современные фильтрационные системы делятся по принципу действия, фильтрационным материалам, количеству стадий фильтрации и качеству очищенного воздуха. 

На диаграмме показаны наиболее распрастраненные в промышленности установки фильтрации:

• Циклоны
• «Мокрая» газоочистка
• Электрофильтры (электростатические фильтры)
• Фильтр с рукавами из полиэстера
• Фильтр с рукавами из специального материала PE/PE MPS
• Картриджные фильтры

Циклоны — воздухоочистители, используемые в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки — инерционный (с использованием центробежной силы), а также гравитационный. Циклонные пылеуловители составляют наиболее массовую группу среди всех видов пылеулавливающей аппаратуры и применяются во всех отраслях промышленности.

Собранная пыль может быть в дальнейшем переработана.

Принцип действия простейшего противоточного циклона (см. схему) таков: поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан). Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу-вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.

Существует огромное разнообразие типов циклонов. Кроме описанного выше противоточного циклона существуют и менее распространённые прямоточные. Противоточные циклоны различаются размерами, соотношением цилиндрической и конической частей, а также относительной высотой (то есть отношением высоты к диаметру) цилиндрической части. Чем больше относительная высота, тем меньше коэффициент гидравлического сопротивления и разрежение в бункере (меньше вероятность подсоса пыли в аппарат), но меньше степень очистки. Оптимальной является относительная высота 1,6, что соответствует принципу «золотое сечение».

Степень очистки в циклоне сильно зависит от дисперсного состава частиц пыли в поступающем на очистку газе (чем больше размер частиц, тем эффективнее очистка). Для распространённых циклонов типа ЦН степень очистки может достигать:

для частиц с условным диаметром 20 микрон	99,5 %
для частиц с условным диаметром 10 микрон	95 %
для частиц с условным диаметром 5 микрон	83 %

Для новейших циклонов типа ЦКО (Центробежная Камера Очистки) степень очистки может достигать:

для частиц с условным диаметром от 0,5 микрон

99,9 %

C увеличением диаметра циклона степень очистки уменьшается, однако для циклонов типа ЦКО при увеличении диаметра степень очистки повышается, но увеличивается металлоёмкость и затраты на очистку. При больших объёмах газа и высоких требованиях к очистке газовый поток пропускают параллельно через несколько циклонов малого диаметра (100–300 мм). Такую конструкцию называют мультициклоном или батарейным циклоном.

Циклоны просты в разработке и изготовлении, надёжны, высокопроизводительны, могут использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей. Недостатками являются высокое гидравлическое сопротивление, невозможность улавливания пыли с малым размером частиц и небольшая долговечность (особенно при очистке газов от пыли с высокими абразивными свойствами).

Назначение «мокрой» газоочистки (скрубберов) — улавливание из отводимых от печей газов пыли, возгонов и оксидов селена, теллура, свинца и других элементов. Очистка газов от примесей с помощью скрубберов относится к мокрым способам очистки. Этот способ основан на промывке газа жидкостью (обычно водой) при максимально развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Данный метод позволяет удалить из газа частицы пыли, дыма, тумана и аэрозолей (обычно нежелательные или вредные) практически любых размеров.

Выделяют следующие виды скрубберов:

• башни с насадкой (насадочные скрубберы);
• орошаемые циклоны (центробежные скрубберы);
• пенные аппараты.

Основной недостаток этого способа газоочистки — образование больших объёмов шлама. Действие аппаратов мокрой очистки газов основано на захвате частиц пыли жидкостью, которая уносит их из аппаратов в виде шлама. Процесс улавливания в мокрых пылеуловителях улучшается из-за конденсационного эффекта — укрупнения частиц пыли за счёт конденсации на них водяных паров.

Электростатический фильтр предназначен для очистки воздуха от содержащихся в нём посторонних частиц — в основном, мелких (пыли и аэрозолей). Электростатические фильтры способны эффективно очищать воздух от самой мелкой пыли (размером от 0,01 мкм), в том числе от копоти и дыма. Широко используются в промышленности; малогабаритные и несколько упрощённые конструкции находят применение и в быту. Иногда этот тип фильтра называют плазменным ионизатором.

Как правило, конструктивно представляют собой набор металлических пластин, между которыми натянуты металлические нити. Между нитями и пластинами создаётся разность потенциалов в несколько киловольт (в промышленных установках до нескольких десятков киловольт). Разность потенциалов приводит к образованию сильного электрического поля между нитями и пластинами. При этом на поверхности нитей возникает коронный разряд, что в сочетании с электрическим полем обеспечивает ионный ток от нитей к пластинам. Загрязнённый воздух подаётся в пространство между пластинами, пыль из проходящего через фильтр загрязнённого воздуха приобретает электрический заряд (ионизируется) под воздействием ионного тока, после чего под действием электрического поля притягивается к пластинам и оседает на них.

Фильтровальные рукава из полиэстера. Полиэфирное иглопробивное нетканое полотно является наиболее часто используемым материалом для изготовления фильтровальных рукава и мешков. Низкая цена, высокое качество очистки и относительно высокая термостойкость материала позволяют использовать этот материал во многих процессах фильтрации. Полиэстер используется для процессов пылеудаления, в тех случаях, когда рабочая температура очищаемых газов достигает 150 °C. Благодаря широкому спектру применений этот фильтрующий материал может поставляться с множеством дополнительных свойств, которые будут соответствовать технологическим требованиям.

Фильтр с рукавами из специального материала PE/PE MPS. Самым распространенным фильтроматериалом, из которого выполняются фильтрорукава для рукавных фильтров (в стандартном исполнении) является полиэстер с полиэстеровой внутренней каркасной сеткой — «PE/PE». Этот фильтроматериал хорошо работает в различных отраслях промышленности. Возможно выполнение фильтрорукавов из полиэстера с различными покрытиями — искрозащитным, водомаслоотталкивающим, с низким сопротивлением и другими.

 

Высокими эксплуатационными способностями обладает фильтроматериал на основе «Номекса» — «NO/NO». Главное преимущество данного материала — высокая теплостойкость (200 °C) и невысокая цена по сравнению с «Тефлоном». Фильтроматериал на основе «Номекса» обладает высокой химической стойкостью, может долговременно эксплуатироваться во влажной кислой среде. Фильтроэлементы, выполненные из фильтромате-риала «PE/PE MPS» предназначены для фильтрации сухих пылегазовых сред с высоким начальным запылением, достигающим 20 г/м³ и низким остаточным содержанием пыли, не превышающим 0,2 мг/м³ — таким образом степень очистки достигает 99,999%. Для достижения столь высокой степени очистки необходимо обеспечить скорость фильтрации 0,6–0,7 м/мин.

 

Рукавные фильтры с материалом «PE/PE MPS» успешно подвергаются процедуре регенерации даже при тяжелых условиях работы — при повышенной влажности газа или пыли, а также при склонности к слипанию и комкованию пыли.

 

Вследствие того, что остаточное содержание пыли в очищенном газе невелико, а также при условии отсутствия вредных химических веществ, фильтры, оснащенные фильтроматериалом «PE/PE MPS», могут применяться при решении задач выброса очищенного воздуха в цех, к рабочим местам.

 

Рукавные фильтры, оснащенные фильтроматериалом «PE/PE MPS» рекомендуется устанавливать на таких технологических процессах как:

• аспирация пересыпок крытых складов цемента, извести, песка, ферросплавов, зерновых продуктов, шлифовальной металлической и керамической пыли;

• фильтрация сварочного газа или газа от плазменной резки;

• аспирация газов металлургических электропечей;

• очистка воздуха от порошковой краски и на других процессах, где требуется тонкая очистка воздуха или промышленных газов.

 

Максимальная температура очищаемого газа рукавных фильтров, оснащенных фильтрорукавами, выполненными из «PE/PE» — не более 1500 °С. Для фильтрации пылегазовой смеси с более высокими температурами необходимо охладить пылегазовую смесь с помощью газовоздушного охладителя или методом разбавления атмосферным воздухом.

 

Картриджные фильтры. Картриджные фильтры, устанавливаемые на фильтровальные установки с системой очистки сжатым воздухом, используются для фильтрации дыма и пыли.

Могут применяться в различных отраслях промышленности, а также в системах подготовки воздуха компрессорных и газотурбинных установок.

Преимущества:

• обширная фильтрующая поверхность;
• высокая эффективность;
• max рабочая температура 120 °С;
• широкий ассортимент фильтрующих материалов в зависимости от типа фильтруемой пыли;
• фильтрующие элементы могут очищаться с помощью импульсной продувки сжатым воздухом под давлением.