3.3 Зернисті фільтри

 

При наявності вологих газів або злипливого пилу застосу­вання тка­нинних фільтрів для очищення газів недоцільне через можливе  заливання рукавів. Якщо ж пил мав великий електричний опір, то неефективними ви­являються і електрофільтри.

В подібних ситуаціях в якості альтернативного варіанту апаратур­ного оформлення процесу пилогазоочищення можна вибрати зернисті фі­льтри. Оптимальні області використання цих пиловлов­лювачів – високоте­мпературне очищення газів без попереднього охолодження і сухе комп-лексне очищення від пилу та газоподібних домішок з насипним шаром адсорбента чи каталізатора.

 

Переваги таких фільтрів полягають в невисокій вартості та доступності матеріалів, можливості роботи з високотемпературни­ми і агресивними середовищами при значних механічних навантажен­нях і перепадах тиску. Незважаючи на це, зернисті фільтри засто­совують порівняно рідко через конструктивні недоліки апарата, періодичності дії, громіздкості, невеликої продуктивності та не­досконалості деяких вузлів, наприклад пристроїв регенерації  фільтрувального шару тощо.

Зернисті фільтри діляться на дві групи: насипні та жорсткі пористі. До першої групи відносяться фільтри, в яких елементи, які складають фільтрувальний шар, не мають жорсткого зв’язку один з одним. Це фільтри з нерухомим насипним зернистим шаром, з ру­хомим шаром, а також з псевдозрідженим шаром. Додругої групи відносяться фільтри, в яких зерна зв’язані між собою і утворю­ють агломерацію, одержану спіканням, склеюванням чи пресуванням [37-42].

У насипних фільтрах насадкою можуть служити різні матеріали: пісок, гравій, шлак, щебінь, кокс, дерев’яна тирса, крихта, гранули гуми і пластмаси, стандартні насадки (кільця Рашіга, Берля тощо).

Зернистий гравійний фільтр ЗФ з нерухомим фільтрувальним шаром (рис. 3.4) складається з трьох секцій, в кожній з яких роз­ташований фільт­рувальний шар висотою 100 мм. В першому за рухом газу шарі розмір зе­рен складає 5..10 мм, в другому – 3...5 мм і в третьому – 2,5...З мм. Для ре­генерації шару застосовують вібратор 6, з допомогою якого секція здійс­нює коливальний рух. Одночасно робочий простір секції відключається від каналу очищеного газу і сполучається патрубком 1 з продувним вентиля­тором. Під дією надмірного тиску повітря, яке рухається в зворотному на­прямку через насипний шар, захоплює з собою пил.

 

 

  Рисунок 3.4 – Схема зернистого фільтра з нерухомим фільтрувальним  шаром:
1 – продувний патрубок; 2 – камера очищеного газу;  3 – вихідний патрубок; 4 – корпус; 5 –  насипні фільтрувальні шари; 6 – вібратор; 7– пружини; 8 – бункер для пилу

У деяких конструкціях фільтрів продувка вторинним повіт­рям супроводжується замість вібрації шару ворошінням фільтрувальних елементів. Подібний спосіб регенерації зернистого шару реа­лізований в гравійному фільтрі-циклоні ФЦНГ.
В табл. 3.5 наведені деякі технічні характеристики фільтрів з неру­хомим зернистим шаром.
Концентрація пилу на виході з апаратів 20...100 мг/м3, ступінь очи­щення менша ніж в рукавних фільтрах (не більше 92%), питоме газове на­вантаження на фільтрувальну поверхню вище порівня­но а рукавними фільт­рами.

 

Таблиця 3.5 – Технічні характеристики насипних зернистих фільтрів [41]

Тип апарата	Фільтру-вальна поверхня, м2	Розмір гранул, мм	Витрати газу, м3/(м2·хв.)	Гідрав-лічний опір, Па	Макси-мальна температура очищувано-го газу, ºС	Макси- мальний вміст пилу на вході в апарат, г/м3
Зі зворотним продуванням і вібрацією
ЗФ-4М ЗФ-5М ЗФ-6М ЗФ-8М	2,0...4,0 4,0...8,0 7,8...31,2 8,0...120,0	3...10	20	600... 1500	140	20
Зі зворотним продуванням і ворошінням
ФГНЦ-30 ФГНЦ-120	28,8 124,0	2...4	15...20	1600... 2000 1600… 2200	400	30

 

 

 

Рисунок 3.5 – Конструктивна схема насипного фільтра з рухомими фільтрувальними шарами:
1 –  короб для подачі свіжого зернистого матеріалу;  2 – живильники;
3 – фільтрувальні шари;  4 – короб для виведення зернистого матеріалу; 5 – затвори
               
В зернистому фільтрі з рухомими фільтрувальними шарами (рис. 3.5) матеріал переміщується між сітками чи жалюзійними решітками. Регенрацію матеріалу від пилу проводять в окремому апараті шляхом просію­вання чи промивання.
В зернистих жорстких фільтрах зерна міцно зв’язані одне з одним внаслідок спікання, пресування чи склеювання і ут­ворюють міцну нерухому систему. Залежно від матеріалу зерен фільтри бувають метало-керамічні (металеві спресовані порошки з бронзи, нікелю, вольфраму, титану, ніхрому, алюмінію тощо), і керамічні (спечені зерна шамоту, кварцового піску, азбесту тощо).
Зернисті жорсткі керамічні та металокерамічні фільтри влов­люють навіть субмікронні частинки і практично повністю затримують частинки більше 1 мкм. Залишкова концентрація звичайно складає при цьому менше 1 кг/м3. Ефективність їх складає до 99,9%. Вони використовуються для виділення з гарячих потоків цінних пиловидних продуктів і в енергетичних ядерних реакторах для очищення діоксиду вуглецю. Ширше використання цих фільтрів стримується їх високою вартістю, значним гідравлічним опором (до 6000 Па) і обмеженим терміном експлуатації [42].

Для вловлювання твердих аерозолів при високих температурах широко використовуються фільтрувальні елементи з металевих сіток. Технічна характеристика фільтрів типу ФРОС (фільтр рукавний зі зворот-ною продувкою і металевою сіткою) наведена в табл. 3.6.

Вінниця ВНТУ 2010