Эксплуатация и наладка систем теплогазоснабжения и вентиляции (стр. 26 из 33)

Зернистые слои:

а) неподвижные, свободно насыпанные материалы;

б) периодически или непрерывно перемещающиеся материалы.

Поток аэрозоля в объеме фильтрующего материала многократно дробится на мелкие струйки, которые непрерывно сливаются, обтекая отдельные элементы (волокна или зерна), что способствует приближению взвешенных частиц к поверхности элементов или пор, их осаждению на них и удержанию силами адгезии.

В фильтрах уловленные сухие частицы накапливаются в порах или образуют пылевой слой на поверхности перегородки, и таким образом сами становятся для вновь поступающих частиц частью фильтрующей среды. Однако по мере накопления частиц размер пор и общая пористость перегородки неизбежно уменьшается, а сопротивление движению газов возрастает; поэтому в определенный момент возникает необходимость разрушения и удаления пылевого осадка (для снижения перепада давления и сохранения начальной скорости фильтрации). В ряде случаев требуется замена забитого пылью фильтра или переснаряжение его новыми фильтрующими материалами. Таким образом, процесс фильтрации в большинстве случаев предусматривает периодическую регенерацию фильтров. При улавливании жидких частиц накапливающаяся жидкость может удалятся из пористой перегородки самопроизвольно, т.е. фильтр подвергается саморегенерации.

Современные фильтры в зависимости от назначения и величин входной и выходной концентраций улавливаемой дисперсной фазы условно разделяют на три класса.

Фильтры тонкой очистки (высокоэффективные или абсолютные фильтры) – предназначены для улавливания с очень высокой эффективностью (обычно выше 90%) в основном субмикробных частиц из промышленных газов и воздуха при низкой входной концентрации (менее 1 мг/м³) и малой скорости фильтрации (менее 10 м/с). Такие фильтры применяют для улавливания особо токсичных частиц, а также для ультратонкой очистки воздуха при проведении некоторых технологических процессов или в особо чистых помещениях, в которых воздух служит рабочей средой; обычно эти фильтры не подвергаются регенерации.

Фильтры для очистки атмосферного воздуха (воздушные фильтры) – используются в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. Они рассчитаны на работу при концентрации пыли менее 50 мг/м³, часто при высокой скорости фильтрации (до 2,5-3 м/с). Фильтры этого класса бывают нерегулируемые, а также периодически или непрерывно регулируемые.

Промышленные (тканевые, зернистые, грубоволокнистые) фильтры применяются для очистки промышленных газов в основном с высокой концентрацией дисперсной фазы (до 60 г/м³). Для периодического или непрерывного удаления накапливающейся в фильтрующей перегородке пыли фильтры этого класса имеют устройства для регенерации, позволяющие поддерживать производительность на заданном уровне и возвращать ценные продукты в производство; фильтры этого класса нередко являются составной частью технологического оборудования.

3.2.2.9.1 ВОЛОКНИСТЫЕ ФИЛЬТРЫ. Волокнистые фильтры (набивные, маты, из картона, бумаги и др.) представляют собой различные толщины, в которых более или менее однородно распределены волокна. Это фильтры объемного действия, так как они рассчитаны на улавливание и накапливание частиц преимущественно по всей глубине слоя. Сплошной слой пыли образуется только на поверхности наиболее плотных материалов, обычно при фильтрации относительно крупных частиц и к концу срока службы фильтра.

Волокнистые фильтры используют при концентрации дисперсной твердой фазы 0,5-5 мг/м³. при таких концентрациях основная доля частиц обычно имеет размеры менее 5-10 мкм, значительную долю составляют субмикронные частицы.

Для фильтров используют естественные или специально получаемые волокна толщиной от 0,01 до 100 мкм, а также их смеси. Толщина фильтрующих сред составляет от десятков долей миллиметра (бумага) до двух метров (многослойные глубокие насадочные фильтры долговременного использования).

Волокнистые фильтры, применяемые для улавливания твердых или жидких частиц из газов и воздуха во время проведения технологических процессов или выбрасываемых в атмосферу, называются промышленными, в отличие от воздушных, предназначены для очистки атмосферного воздуха от пыли в системах приточной вентиляции.

Различают следующие виды промышленных волокнистых фильтров:

1) сухие – тонковолокнистые, электростатические, глубокие фильтры предварительной очистки (предфильтры);

2) мокрые – сеточные, самоочищающиеся, с периодическим или непрерывным орошением.

3.2.2.9.2 ЭЛЕКТРОФИЛЬТРЫ. Коронный разряд и принцип действия электрофильтров. Электрофильтры – устройства, в которых очистка газов от взвешенных в них частиц происходит под действием электрических сил. Для этого частицам сообщается электрический заряд. В результате действия электрического поля на заряженные частицы они выводятся из очищаемого газового потока и осаждаются на осадительных электродах.

Зарядка частиц в электрофильтрах происходит в поле коронного заряда.

Коронный заряд представляет собой специфическую форму незавершенного электрического заряда, характерного для систем электродов с резко неоднородным полем. В качестве примера на рис. 3.7 представлено распределение напряженности электростатического поля в промежутке между коаксиальными цилиндрами. Напряженность поля существенно возрастает по направлению к проводу (внутреннему цилиндру) и достигает максимального значения у его поверхности.

Рис. 3.7. распределение напряженности электростатического поля в промежутке между коаксиальными цилиндрами

Ионизационные процессы при коронном заряде сосредоточены в узкой области, где напряженность поля наибольшая, т.е. вблизи коронирующего электрода.

В зоне ионизации присутствуют положительные ионы и электроны, которые при выходе из зоны ионизации превращаются отрицательные ионы. При отрицательной полярности коронирующего электрода положительные ионы быстро достигают его. Во внешней области коронного заряда присутствуют только отрицательные ионы, которые создают в межэлектродном пространстве униполярный объемный заряд.

Во внешней области коронного заряда ионизационные процессы отсутствуют, так как напряженность поля там для ионизации недостаточна. Ток коронного разряда обеспечивается за счет движущегося в промежутке между электродами униполярного объемного заряда. Если во внешней области коронного разряда, занимающей преобладающую часть межэлектродного пространства, находятся твердые или жидкие частицы, то ионы из объемного заряда, осаждаясь на поверхности этих частиц, сообщают им электрический заряд.

В преобладающем большинстве случаев в одном и том же поле коронного разряда происходит и зарядка частиц и их выделение из газового потока за счет движения их под действием поля в направлении, перпендикулярном потоку газа. Это позволяет упростить конструкцию аппаратов, сделать их более компактными. Кроме того, при униполярном коронном разряде удается получить распределение поля, способствующее степени очистки газов в электрофильтрах.

Конструктивная схема электрофильтра представлена на рис. 3.8. Между двумя осадительными плоскостями натянут ряд проводов. В пространство между каждой из плоскостей и проводами поступает запыленный газ. В поле коронного разряда, возникающего при подаче высокого напряжения на проводе, частицы заряжаются и под действием поля движутся к осадительным плоскостям, с которых они периодически удаляются. Таким образом, концентрация пыли в газе при прохождении его через электрофильтр значительно уменьшается.

Электрофильтры рассмотренного вида носят название пластинчатых. Второй тип электрофильтров – трубчатые (рис.3.9), в которых используется система электродов «коаксиальные цилиндры».

В трубчатых электрофильтрах удается получить более высокие значения рабочего напряжения, чем в пластинчатых. Вместе с тем, в пластинчатых электрофильтрах более просто решаются проблемы очистки очень больших объемов газов и удаления пыли с осадительных электродов.

Рис. 3.8. Принципиальная схема электрофильтра: 1 – осадительные электроды; 2 – коронирующие электроды; 3 – источник высокого напряжения

Рис. 3.9. Трубчатый электрофильтр: 1 – цилиндрический осадительный электрод; 2 – коронирующий электрод; 3 – узел подвода газа и сбора пыли

Осаждение частиц на электроды происходит под действием электрического поля из области газа, непосредственно примыкающей к электродам. Убыль частиц из этой области восполняется в результате перемещения частиц из остального межэлектродного пространства под действием поля и за счет увлечения частиц турбулентными пульсациями газа.

3.2.3 ПРИТОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.).

3.2.4 ВЫТЯЖНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый обработанный воздух.

В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или их смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения.

Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная).