Тканевые фильтры. 
Охрана окружающей среды: процессы и аппараты защиты атмосферы

Эти фильтры имеют наибольшее распространение. Возможности их использования расширяются в связи с созданием новых температуростойких и устойчивых к воздействию агрессивных газов тканей. Наибольшее распространение имеют рукавные фильтры (рис. 1−10).

Рис. 1-10. Рукавный фильтр: 1— корпус; 2 — встряхивающее устройство; 3 — рукав; 4 — распределительная решетка.

Корпус фильтра представляет собой металлический шкаф, разделенный вертикальными перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов. Верхние концы рукавов заглушены и подвешены к рамс, соединенной с встряхивающим механизмом. Внизу имеется бункер для пыли со шнеком для ее выгрузки. Встряхивание рукавов в каждой из секций производится поочередно.

В тканевых фильтрах применяют фильтрующие материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках, и войлоки, получаемые путем свойлачивания или механического перепутывания волокон иглопробивным методом. В типичных фильтровальных тканях размер сквозных пор между нитями достигает 100−200 мкм.

К тканям предъявляются следующие требования: 1) высокая пылссмкость при фильтрации и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которое достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов от тонкоодисперсных твердых частиц; 2) сохранение оптимально высокой воздухопроницаемости в равновесно запыленном состоянии; 3) 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 и насыщенных влагой газах; 4) способность к легкому удалению накопленной пыли; 5) низкая стоимость.

Существующие материалы обладают не всеми указанными свойствами и их выбирают в зависимости от конкретных условий очистки. Например, хлопчатобумажные ткани обладают хорошими фильтрующими свойствами и имеют низкую стоимость, но обладают недостаточной химической и термической стойкостью, высокой горючестью и влагоемкостью. Шерстяные ткани характеризуются большой воздухопроницаемостью, обеспечивают надежную очистку и регенерацию, но стойкость к кислым газам, особенно к S0₂ и туману серной кислоты, низкая. Стоимость их выше, чем хлопчатобумажных. При длительном воздействии высокой температуры волокна становятся хрупкими. Работают при температуре газов до 90 °C.

Синтетические ткани вытесняют материалы из хлопка и шерсти благодаря более высокой прочности, стойкости к повышенным температурам и агрессивным воздействиям, более низкой стоимости. Среди них нитроновые ткани, которые используют при температуре 120−130°С в химической промышленносги и цветной металлургии. Лавсановые ткани используются для очистки горячих сухих газов в цементной, металлургической и химической промышленностях. В кислых средах стойкость их высокая, в щелочных — резко снижается.

Стеклянные ткани стойки при 150−350°С. Их изготовляют из алюмоборосиликатного бесщелочного или магнезиального стекла.

Аэродинамические свойства чистых фильтровальных тканей характеризуются воздухопроницаемостью — расходом воздуха при определенном перепаде давления ДР_т обычно равном 49 Па. Воздухопроницаемость выражается в м³/(м² мин); численно она равна скорости фильтрации (в м/мин) при ДР_т=49 Па. Сопротивление незапыленных тканей ДР_т при нагрузках 0,3−2 м³/(м²мин) обычно составляет 5−40 Па.

По мере запыления аэродинамическое сопротивление ткани возрастает, а расход газа через фильтр уменьшается. Ткань регенерируют путем продувки в обратном направлении, технического встряхивания или другими методами. После нескольких циклов фильтрации-рсгенерации остаточное количество пыли в ткани стабилизируется; оно соответствует так называемому равновесному пылссодержанию ткани q (в кг/м²) и остаточному сопротивлению равновесно запыленной ткани ДР. Значения этих величин зависят от типа филь;

р ^Y

трующего материала, размеров и свойств пылевых частиц, относительной влажности газов, метода регенерации и других факторов.

В общем случае аэродинамическое сопротивление тканей постоянно изменяется во времени в некоторых пределах: от остаточного сопротивления равновесно запыленной ткани ДР_р до заданного сопротивления перед регенерацией АР_тп:

где ДР_пс — сопротивление слоя пыли, накопленной после регенерации.

Средняя скорость фильтрации (в м/мин) для многосекционных тканевых фильтров:

где ДР'_тп — заданное сопротивление запыленной ткани перед регенерацией, Па; т_ф— продолжительность цикла фильтрации в секции, мин; с' — исходная концентрация пыли, г/м³; К_пс— коэффициент удельного сопротивления пыли, Н мин/(кг м); и_ф— скорость фильтрации, м/мин (и_ф определяют при ДР_тп= 49 Па);

где g_nc — количество пыли, накопленное при увеличении сопротивления от ДР' до ДР', кг/м².

Коэффициент К_пс характеризует структуру слоя пыли в реальных условиях работы фильтра и представляет собой слой пыли массой 1 кг, накопленный на 1 м² фильтрующей поверхности и создающий сопротивление I Па при скорости фильтрации и_ф= 1 м/мин. Необходимая площадь ткани в м² в одной секции:

где V_r— объем фильтруемого газа, м³/мин; п —число секций.

Сопротивление запыленной ткани ДР" _ТП с учетом продувочного воздуха в регенерируемой секции определяется по уравнению: где и — скорость продувочного воздуха через ткань в регенерируемой секции, м/мин.

Исходя из практических и экономических соображений, сопротивление фильтров не должно превышать 0,75−1,5 кПа, лишь в особых случаях оно может быть 2−2,5 кПа. При более высоком значении сопротивления резко увеличивается величина проскока и возможен срыв рукавов или их разрушение.

Для приближенного расчета площади фильтрации следует определить общий расход запыленных газов (с учетом подсоса) и расход продувочных газов, поступающих из регенерируемой секции. Надо знать скорость фильтрования. Тогда общая площадь фильтрации установки (в м²) составит.

где S — площадь фильтрации в одновременно работающих секциях, м²; S_c — площадь ткани в регенерируемой секции, м²; V, — расход запыленных газов с учетом подсоса, м³/мин; V₂ — расход продувочных газов или воздуха, м³/мин.

По данным практики, остаточная концентрация пыли после тканевых фильтров составляет 10−50 мг/м³.