§ 4. Фильтры-туманоуловители

В некоторых технологических процессах отводимые в атмосферу газы содержат не твердые частицы пыли, а капли жидкости размером до 10 мкм, взвешенные в потоке газа. Для улавливания таких капель и предназначены фильтры-туманоуловители, действие которых основано на коалесценции капель при контакте с твердой поверхностью, образовании пленок жидкости, удаляющейся по мере накопления с улавливающей поверхности в виде струек или крупных капель. При этом не требуется никаких механических воздействий на фильтрующие слои, т. е. фильтры работают в стационарном режиме при постоянном сопротивлении и саморегенерации.

В качестве туманоуловителей применяют два типа фильтров: волокнистые, в которых улавливание происходит в слое волокнистого материала, и сеточные, в которых захват капель осуществляется пакетами металлических и синтетических сеток. В свою очередь волокнистые фильтры-туманоуловители подразделяются на три типа: низкоскоростные, высокоскоростные, одноступенчатые и многоступенчатые.

Низкоскоростные фильтры-туманоуловители работают при скоростях газового потока менее 0,2 м/с. Они состоят из тонких синтетических и стекловолокон диаметром 5—20 мкм, толщиной слоя 25—50 мм и более и предназначены для улавливания капель за счет броуновской диффузии и эффекта зацепления. Эффективность этих фильтров увеличивается с уменьшением скорости фильтрования, размера капель и диаметра волокон. Одна из распространенных конструкций включает 50—70 параллельно работающих элементов, заключенных в один корпус. Каждый элемент состоит из двух коаксиально расположенных цилиндрических сеток, кольцевое пространство между которыми заполнено фильтрующим материалом. Очищаемый газ входит через наружную сетку, а выходит через внутреннюю и направляется вверх. Уловленная жидкость стекает на дно элемента и через гидрозатвор выводится из аппарата.

Высокоскоростные фильтры-туманоуловители работают при скорости газового потока 0,5—1,5 м/с и более; они состоят из грубых волокон диаметром 20—100 мкм и служат для улавливания капель размером более 1 мкм за счет механизма инерционного осаждения. Эффективность этого механизма возрастает с увеличением размера капель и скорости фильтрования, однако до некоторого предела, после которого начинается вторичный унос. Наилучшим видом фильтровального материала для этих аппаратов являются полипропиленовые войлоки из волокон диаметром 75 мкм. При скорости фильтрования 1,5— 1,7 м/с сопротивление слоя толщиной до 12 мм составляет около 500 Па, эффективность очистки по каплям диаметром более 3 мкм близка к 100%. Грубоволокнистые фильтры в последние годы широко применяются для очистки от тумана и брызг кислот, солей и щелочей при проведении операций травления металлических изделий и гальванопокрытий. На рис. 6.11 показан фильтр типа ФВГ-Т, предназначенный для очистки аспирационного воздуха от ванн хромирования, содержащего туман и брызги электролита в виде хромовой и серной кислот. Промышленность выпускает пять типоразмеров подобных фильтров производительностью от 35 до 80 тыс. м³/ч. При скорости фильтрования 3—3,5 м/с эффективность очистки составляет 96— 99,5 % при сопротивлении 150—500 Па. Промывка водой из форсунки производится один раз в 15—30 сут. Фильтры типа ФВГ-Т изготовляет ПО «Газоочистка». Волокнистые фильтры-туманоуловители используются также на металлообрабатывающих заводах для очистки воздуха от масляных туманов, образующихся при работе металлообрабатывающих станков в результате применения смазочно-охлаждающих жидкостей.

Рис. 6.11. Волокнистый уловитель типа ФВГ-Т: 1 — корпус; 2 — кассета материалом; 3 — люк для промывки; 4 — люк для смены кассет; 5 — форсунки для промывки шлангом.

Многоступенчатые фильтры-туманоуловители состоят из двух, а иногда и трех фильтрующих перегородок, включенных последовательно: первая по ходу газов — высокоскоростная ступень, улавливающая крупные капли и снижающая концентрацию тумана; вторая — обычно низкоскоростная ступень, служащая для тонкой очистки тумана от высокодисперсных капель, прошедших через головной фильтр. Как правило, обе ступени располагаются в одном корпусе.

Сеточные туманобрызгоуловители применяют для улавливания крупных капель из грубодисперсных туманов, а также улавливания брызг. Они состоят из пакетов вязаных металлических сеток с размерами ячеек 5—13 мм, из проволок диаметром 0,2—0,3 мм, материалом для которых служат легированные стали, сплавы на основе титана и другие коррозионностойкие материалы. Допустимая скорость движения газового потока в сеточных каплеуловителях 1—6 м/с, максимальная концентрация жидкой фазы в газе не должна превышать 100—120 г/м³. Для капель размером 10 мкм при толщине пакета 150 мм и скорости газа 5 м/с эффективность очистки близка к 100 % Сеточные каплеуловители различных конструкций широко применяют в химическом производстве. В металлургии эти аппараты широкого распространения не получили.