АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Фильтрация газов

Очистку газов от пыли производят также путем их фильтрации. Этот метод заключается в пропускании газа, содержащего взвешенные частицы, через пористые перегородки, обладающие свойством пропускать частицы газа и задерживать на своей поверхности твердые частицы, взвешенные в нем.

Выбор пористой перегородки обусловливается рядом факторов, из которых основными являются: химические свойства фильтруемого газа и его температура и размеры взвешенных частиц, которые должны быть задержаны фильтром.

Производительность фильтра (и его размеры) зависит от скорости фильтрации, которая определяется количеством газа, про­ходящего в единицу времени через единицу поверхности фильтрующей перегородки. Скорость фильтрации газов в значительной мере зависит от давления газа и сопротивления фильтрующей перегородки.

Конструкция газовых фильтров. Фильтрующие перегородки, приме­няемые в газовых фильтрах, отличаются между собой величиной сопро­тивления, оказываемого проходу через них газа. Наиболее часто при­меняют фильтрующие перегородки, поры которых имеют сравнительно большую длину и создают довольно значительное гидравлическое сопро­тивление (толстые ткани, песчаный слой и т. д.).

По виду фильтрующей перегородки различают следующие газовые фильтры: 1) тканевые, 2) с насыпной или набивной фильтрующей пере­городкой и 3) керамические.

Наиболее широко применяют тканевые фильтры, которые вы­полняются в виде рукавных фильтров, называемых также мешоч­ными. В таких фильтрах нижние открытые концы мешков закреплены в трубной решетке, а верхние—на раме, которая может встряхиваться. Газ входит под трубную решетку и фильтруется, проходя через ткань мешков наружу.

Современные рукавные фильтры выполняют многосекционными, с автоматическим механическим встряхиванием и продувкой ткани. Фильтры работают с нагнетанием или всасыванием газа. В фильтре (рис. 109) запыленный газ нагнетается вентилятором 4 через входной газоход 13 в камеру 5 под распределительную решетку 8 у откуда он про­ходит через рукава 9, нижние концы которых закреплены хомутами на патрубках решетки. Пыль осаждается в порах ткани, а очищенные газы через дроссельный клапан 10 и выхлопную трубу 1 уходят в атмо­сферу.

При помощи распределительного механизма, установленного на крышке камеры, отдельные секции фильтра через определенные про­межутки времени отключаются для очистки ткани от накопившейся пыли. На рис. 109 справа показан момент, когда работают три секции фильтра (/, III и IV), а секция II очищается от пыли.

При переключении секции на очистку закрывают клапан 10 и откры­вают клапан 2, через который вентилятором 3 по коллектору нагнетается

Воздух или очищенный газ для продувки ру­кавов. Этот воздух (или газ) движется в на­правлении, обратном движению запыленных газов, и уходит в газоход 13\ поэтому вентиля­тор 3 должен создавать больший напор, чем вентилятор 4.

Одновременно с продувкой производят механическое встряхивание рукавов; для этой цели специальным механизмом 11 приподни­мают и опускают раму 12, к которой подвеше­ны на заглушках верхние концы рукавов. Пыль падает в камеру 5 и выгружается шне­ком 7 через шлюзовый затвор 6.

После окончания очистки секция пере­ключается в рабочее положение, а следующая секция—на очистку.

Цикл работы каждой секции включает, таким образом, очистку газа (обычно 5—8 мин.) и очистку рукавов от пыли (20—30 сек.).

Для преодоления сопротивления ткани, дросселей и выхлопной трубы при прохожде­нии пыли требуется давление 60—120 мм вод. ст.

В фильтрах со всасыванием газа приме­няется хвостовой вентилятор, устанавливае­мый за фильтром; необходимое разрежение равно 100—200 мм вод. ст. В этих фильтрах продувку можно производить без специаль­ного вентилятора, а за счет разрежения в бун­кере фильтра (не менее 30 мм вод. ст.).

Однако в аппарате с таким рабочим раз­режением трудно осуществить уплотнение лю­ков фильтра, поэтому всасывающие фильтры применяют только в установках малой произ­водительности.

Общий вид (боковой разрез) рукавного фильтра с нагнетанием газа изображен на рис. 110. Такие фильтры имеют поверхность филь­трации от 29 до 115 м2\ в них используются рукава диаметром 190—220 мм и длиной 2—3,5 см.

Степень очистки рукавными фильтрами обычно колеблется в пре­
делах 94—97%, но при правильной эксплуатации она может быть дове­дена до 98—99%.

Скорость фильтрации газа при помощи рукавных фильтров опре­деляется опытным путем. Так, например, для окиси цинка, в фильтрах без обратной продувки, при содержании пыли 25—50 г/м3 газа она равна 0,34—0,25 м3/м2-мин, а с обратной продувкой может быть увеличена до 0,9—1 м3/м2-мин.

Для улавливания пыли применяют рукава из бумажной и шерстя­ной ткани. Для бумажных тканей допустимая температура не превышает 60—65°, а для шерстяных 80—90°; в кислых газовых средах бумажные ткани разрушаются.

Нельзя очищать в рукавных фильтрах газы при температурах, лежащих ниже температуры конденсации содержащихся в газе водяных паров, так как при этом ткань увлажняется и замазывается, вследствие чего ее сопротивление возрастает и превышает допустимые пределы.

Сопротивление тканевых фильтрующих перегородок определяется по уравнении^

Дp = Awn мм вод. cm, (1—208)

Где А—коэффициент, постоянный для данного материала и меняющийся от степени загрязненности фильтрующей перегородки, плотности и вязкости газа;

W—фиктивная скорость (т. е. скорость, отнесенная ко всей поверх­ности фильтрующей перегородки) в м3/м2-сек\

П—показатель степени, зависящий от свойств фильтрующего мате­риала и степени его загрязнения.

Величина сопротивления Др тканей при фильтрации воздуха ориен­тировочно равна: для муслина при длительном пользовании 24 и;1-46 мм вод. ст., а для бумазеи 7,6 wU83 мм вод. ст.

Несмотря на простоту устройства рукавных фильтров, применение их ограничено температурой и влажностью газов, поступающих на очистку, а также химической агрессивностью газов.

Фильтры с набивной фильтрующей перегородкой состоят из цилиндрического корпуса, в котором установлена сплошная поперечная перегородка, состоящая из нескольких перфорированных листов; между листами зажата асбестовая вата. Такие фильтры применяют для очистки сжатого воздуха (поступающего из компрессоров) от масла.

Для более тонкой очистки газов используют фильтры из к е р а м и - ческих пористых материалов. Так, например, для очистки воз­духа применяют поролитовые фильтры, представляющие собой ряд гильз, изготовленных из специальной керамики и смонтированных на общей решетке. Поролитовыми фильтрами можно фильтровать и хи­мически активные газы.