Процессы и аппараты фильтрования газообразных выбросов

Фильтры широко используются для тонкой очистки промышленных выбросов. Процесс фильтрации основан на задержании частиц примесей в пористых перегородках при движении дисперсных систем через них. Фильтры применяются для очистки выбросов от пыли (с концентрацией до 150 мг/м), очистки воздуха, подаваемого в помещения (кондиционирования), очистки жидкостей от примесей и др. Эффективность очистки фильтрами зависит от размера частиц () и их скорости (и), размер пор (), состояние поверхности, параметров газового потока.

Фильтры можно квалифицировать по типу перегородки, конструкции и назначения [4].

В фильтрах применяются перегородки различных типов:

1. полужесткие пористые материалы (вязаные сетки, прессованные спирали и стружка;

2. жесткие пористые материалы (пористая керамика и металлы).

3. гибкие пористые материалы (ткани, войлок, губчатая резина);

4. зернистый слой (гравий, песок).

Фильтры 1 и 2 группы (рис. 3.1) представляет собой корпус 1 разделенный пористой перегородкой 2. Задержанные частицы загрязнителя на поверхности перегородки образуют слой 3 и становятся частью фильтровой перегородки. Задерживания частиц происходить в результате эффекта касания, диффузионного, инерционного и гравитационного процессов. Эффект касания возникает при условии, что траектория движения частицы проходит на расстоянии не более радиуса частиц от поверхности пор. При происходит ситовый эффект с образованием слоя осадка. Через некоторое время возникает необходимость удаления осадка, т.е. регенерация фильтра, так как по мере накопления частиц пористость уменьшается, а сопротивления увеличивается. Процесс диффузионного осаждения обусловлен хаотическим тепловым движением молекул газа, которые ударяясь с частицами (,<1мкм, ), выводят их с линии тока и они осаждаются на поверхности пор. Процесс инерционного осаждения проявляется при >0,1мкм и >1м/с из-за сил инерции, возникающих при отклонении линии тока от прямолинейности. Частицы, стремясь сохранить свое прямолинейное движение, сходят с линии тока и попадают на поверхности пор. Процесс гравитационного осаждения частиц эффективен при размерах частиц (,>1мкм и скорости <0,05м/с).

Рис. 3.1 Схема фильтра

Для очистки воздуха от туманов, кислот, щелочей, масел используют волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении капель жидкости на поверхности пор с последующим их стеканием под действием гравитационных сил. В качестве фильтрующего материала применяется войлок, лавсан, полипропилен толщиной 5-15см. Эффективность достигается 0,99 для частиц размерами >3мкм.

Высокая начальная эффективность достигается у фильтров с диэлектрическими фильтрующими материалами, из-за наличия зарядов на поверхности пор. Примером является фильтр Петрянова из ультратонких перхлорвиниловых волокон. Волокна несут поверхностные заряды, поэтому достигается высокая начальная эффективность очистки аэрозолей от примесей.