Рукавные фильтры применяют для сухой очистки промышленных газов от твердых аэрозольных частиц — пыли, золы, твердых частиц дыма и других загрязнений, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде. Газ проходит через фильтровальный материал, частицы осаждаются на его поверхности, а очищенный поток отводится из аппарата.
Аэрозоль может состоять как из твердых частиц, так и из жидких капель. Для обычной рукавной фильтрации это принципиальное различие: технология рассчитана прежде всего на твердые дисперсные загрязнения, которые способны формировать на поверхности рукава пылевой слой и удаляться при регенерации.
ООО «ПРОМЭКОТЕХ» проектирует и изготавливает промышленное газоочистное оборудование и фильтрующие элементы. При подборе системы учитываются происхождение и свойства аэрозоля, дисперсность частиц, их концентрация, температура и влажность газового потока, требуемая остаточная запыленность и режим регенерации.
Какие аэрозоли очищают рукавными фильтрами
Аэрозоль представляет собой дисперсную систему, в которой твердые или жидкие частицы распределены в газовой среде. В промышленных процессах аэрозольное загрязнение возникает при дроблении, помоле, пересыпке сырья, горении, термической обработке, распылении и конденсации веществ.
Для сухой рукавной фильтрации наиболее характерны твердые аэрозоли:
- минеральная и строительная пыль;
- цементная пыль;
- зола;
- металлургическая пыль;
- древесная пыль;
- твердые частицы дыма;
- продукты дробления и измельчения;
- другие мелкодисперсные технологические загрязнения.
Жидкий аэрозоль состоит из капель воды, масла, кислот или других жидкостей. Его поведение на фильтровальной поверхности отличается: капли могут смачивать волокна, связывать сухую пыль и образовывать плотный трудноудаляемый осадок.
Поэтому рукавный фильтр рассматривают в первую очередь для очистки газов от твердой аэрозольной пыли и других взвешенных частиц, допускающих сухое пылеулавливание.
Происхождение и дисперсность частиц
Способ образования аэрозоля влияет на его свойства. После механического дробления может формироваться пылевая взвесь с широким распределением частиц по размерам. При горении и высокотемпературных процессах возрастает роль мелкодисперсной фракции. Распыление и конденсация, напротив, могут приводить к появлению жидких капель.
Для газоочистки важны:
- размер и форма частиц;
- их плотность;
- концентрация;
- абразивность;
- склонность к слипанию;
- гигроскопичность;
- химическая активность.
Дисперсный состав показывает распределение частиц по размерам. В реальном промышленном потоке обычно присутствует несколько фракций одновременно, поэтому общая массовая концентрация не дает полного представления о сложности очистки.
При оценке работы газоочистного оборудования учитывают и фракционную эффективность — способность задерживать частицы определенного диапазона размеров. Один общий процент очистки без сведений о дисперсном составе аэрозоля не полностью характеризует работу фильтра.
Как происходит улавливание твердых частиц
Запыленный газ проходит через пористую поверхность фильтровального рукава. Частицы отделяются от газовой фазы не по одному механизму.
Для более крупных фракций существенны инерционное столкновение и перехват частиц волокнами. Для очень мелких частиц возрастает влияние диффузионного движения.
После начала эксплуатации на поверхности материала формируется слой уловленной пыли. Он становится дополнительной фильтрующей перегородкой и участвует в задержании последующих частиц.
Работу рукавной ступени можно представить последовательно:
пылегазовый поток -> фильтровальная поверхность -> осаждение частиц -> образование пылевого слоя -> регенерация.
Поэтому рукавный фильтр работает не как простое сито. На результат влияют свойства самого полотна и состояние сформировавшегося на нем осадка.
ООО «ПРОМЭКОТЕХ» изготавливает рукавные фильтры для промышленной газоочистки с учетом характеристик очищаемого потока и требуемого режима регенерации.
Границы применения сухой рукавной фильтрации
Для устойчивой работы фильтра твердая дисперсная фаза должна формировать слой, который можно периодически удалять с поверхности рукава.
Проблемы возникают, если загрязнение:
- содержит значительное количество жидкости;
- сильно налипает на материал;
- образует слеживающийся осадок;
- содержит смолистые компоненты;
- интенсивно взаимодействует с влагой;
- конденсируется непосредственно внутри фильтра.
В подобных условиях фильтровальная поверхность может быстро терять газопроницаемость, а регенерация перестает эффективно удалять накопившийся слой.
Отдельно следует различать аэрозольные частицы, пары и газообразные соединения. Рукавный фильтр отделяет дисперсную фазу, но не предназначен для универсального удаления молекулярных газообразных загрязнений.
В одном промышленном выбросе при этом могут одновременно присутствовать твердая пыль, жидкие капли, пары и газообразные вещества. Состав потока необходимо установить до выбора технологии очистки.
Смешанные выбросы с твердой и жидкой фазой
Если газ одновременно содержит твердые частицы и капельный аэрозоль, одна рукавная ступень не обязательно должна решать обе задачи.
В зависимости от состава выброса очистка может быть построена последовательно:
- предварительное отделение крупной твердой фракции;
- улавливание мелкодисперсных твердых частиц;
- отдельное удаление жидкого аэрозоля или других компонентов.
Для каждого этапа выбирается оборудование, рассчитанное на соответствующую фазу загрязнения.
ПРОМЭКОТЕХ проектирует пылегазоочистные системы под ключ, поэтому при сложном составе выброса рукавный фильтр может рассматриваться как одна из ступеней общей технологической схемы.
Концентрация частиц и предварительная очистка
На работу фильтра влияет исходная концентрация аэрозольных частиц. При высокой запыленности пылевой слой формируется быстрее, увеличивается нагрузка на систему регенерации и пылеудаления.
Для расчета важны два показателя:
Исходная концентрация — содержание твердых частиц до газоочистки.
Требуемая остаточная запыленность — содержание частиц, которое необходимо получить после очистки.
Вместе с расходом газа и дисперсным составом эти данные используются при определении фильтрующей площади и режима работы оборудования.
Если поток содержит значительное количество крупной фракции, перед рукавным фильтром может применяться предварительное пылеулавливание. Циклон или камера предварительного осаждения отделяют часть загрязнения до поступления газа к фильтровальным элементам.
В результате рукавная ступень принимает меньшую пылевую нагрузку и работает преимущественно с более мелкой фракцией.
Перепад давления и регенерация
По мере накопления частиц сопротивление фильтрующей поверхности увеличивается. Один из параметров, характеризующих состояние фильтра, — перепад давления между загрязненной и чистой сторонами.
Его рост связан с увеличением сопротивления фильтровального материала и сформировавшегося пылевого слоя.
Для удаления избыточного осадка выполняется регенерация. В промышленных системах применяются:
- импульсная продувка сжатым воздухом;
- обратная продувка;
- механическое встряхивание.
В автоматизированной установке перепад давления может использоваться как один из параметров управления очисткой рукавов.
Недостаточная регенерация приводит к накоплению осадка и росту сопротивления. Излишне интенсивная продувка повышает механическую нагрузку на материал и сокращает ресурс фильтрующих элементов.
Температура, влажность и точка росы
Даже сухой аэрозоль способен изменить свойства уже внутри газоочистной установки.
Если температура потока снижается до точки росы, на поверхности материала может появиться конденсат. Пылевые частицы увлажняются и слипаются, сформировавшийся слой уплотняется, сопротивление растет, а его удаление становится сложнее.
При подборе оборудования поэтому учитывают в комплексе:
- рабочую и пиковую температуру;
- влажность;
- вероятность образования конденсата;
- свойства частиц;
- химический состав газовой среды.
При наличии химически активных компонентов конденсат может дополнительно усиливать воздействие на материал рукавов и элементы газоочистного оборудования.
Выбор фильтровального материала
Фильтровальное полотно одновременно контактирует с газовой средой и оседающими частицами. Для его выбора важны температура, влажность, химическая активность газа, абразивность и дисперсность загрязнения, а также режим регенерации.
ПРОМЭКОТЕХ изготавливает фильтровальные рукава из различных промышленных материалов, включая PES, PAN, полипропилен, PPS, мета-арамид и полиимид.
В одном технологическом процессе ограничивающим фактором становится температура, в другом — химическое воздействие, в третьем — износ под действием абразивной пыли.
Поэтому полотно выбирают по совокупности характеристик системы «газовая среда — твердая дисперсная фаза — режим фильтрации», а не только по температурному пределу материала.
В фильтрах с импульсной продувкой на ресурс полотна влияет и состояние опорной конструкции. Поврежденная или деформированная поверхность может ускорять локальное истирание рукава, особенно при работе с абразивными частицами. ПРОМЭКОТЕХ также изготавливает каркасы для рукавных фильтров.
Горючие и взрывоопасные пылевые аэрозоли
Некоторые виды промышленной пыли при определенных концентрациях способны образовывать с воздухом горючие или взрывоопасные смеси.
В подобных процессах учитываются свойства конкретного вещества и условия его обращения. Значение могут иметь антистатические характеристики фильтровального материала, конструкция аппарата, отвод статического заряда, риск появления источника зажигания и предусмотренные проектом меры взрывозащиты.
Мелкий размер частиц сам по себе не означает взрывоопасность. Это свойство определяется конкретным веществом и условиями технологического процесса.
Сведения о горючести или взрывоопасности загрязнения должны входить в исходные данные для проектирования газоочистной системы.
Какие исходные данные нужны изготовителю
Формулировки «очистка газа от аэрозоля» недостаточно для выбора оборудования. Производителю необходимы характеристики загрязнения и самого газового потока.
Для расчета желательно определить:
- источник образования частиц;
- агрегатное состояние дисперсной фазы;
- химический состав;
- распределение частиц по размерам;
- исходную концентрацию;
- требуемую остаточную запыленность;
- плотность и абразивность;
- склонность к слипанию и налипанию;
- горючесть или взрывоопасность;
- расход газа;
- рабочую и пиковую температуру;
- влажность;
- точку росы при наличии данных;
- состав газовой среды;
- давление или разрежение;
- режим работы технологического оборудования.
Если газоочистная установка уже эксплуатируется, дополнительно полезны данные о перепаде давления, частоте регенерации и характере износа существующих фильтровальных элементов.
Изготовление оборудования и фильтрующих элементов ПРОМЭКОТЕХ
ООО «ПРОМЭКОТЕХ» — производитель промышленного газоочистного оборудования из Ростова Великого Ярославской области. Компания изготавливает рукавные фильтры, фильтровальные рукава и металлические каркасы, а также проектирует комплексные системы очистки технологических газов.
При изготовлении фильтрующих элементов полотно подбирается по параметрам рабочей среды и загрязнения. По требуемой геометрии выполняются раскрой и пошив материала. Продольный шов рукава выполняется тройной строчкой «в замок», рассчитанной на циклическое воздействие регенерации.
Для действующего оборудования возможно изготовление сменных элементов по чертежу, размерам или образцу. При проектировании новой установки материал рукавов, фильтрующая площадь и режим регенерации определяются с учетом параметров газового потока и свойств улавливаемых частиц.
Рукава одинакового размера могут требовать разных фильтровальных материалов, если отличаются температура, влажность, химический состав газа или характеристики аэрозольной пыли.
Главное
Рукавные фильтры для очистки газов от аэрозолей применяют прежде всего для сухого улавливания твердых взвешенных частиц — промышленной пыли, золы, твердых частиц дыма и других дисперсных загрязнений.
Возможность применения рукавной технологии определяется фазовым состоянием загрязнения, происхождением и дисперсностью частиц, их концентрацией и способностью формировать регенерируемый пылевой слой. Для расчета также учитываются расход газа, температура, влажность, точка росы, химический состав среды, требуемая остаточная запыленность и перепад давления.
Если в потоке преобладают жидкие капли, смолистые вещества или газообразные соединения, необходима отдельная оценка технологии очистки. При смешанном составе выброса рукавная ступень может входить в многоступенчатую систему.
ПРОМЭКОТЕХ как завод-изготовитель проектирует и производит газоочистное оборудование и фильтрующие элементы с учетом параметров конкретного потока и свойств улавливаемой дисперсной фазы.
