Зернистые жесткие фильтры
Керамические (поролитовые), металлопористые (металлокерамические) и другие жесткие пористые перегородки занимают особое место среди регенерируемых фильтров в связи с их высокой устойчивостью к высокой температуре, коррозии и механическим нагрузкам. Они превосходят зернистые насыпные фильтры по эффективности очистки тонкодисперсных аэрозолей и простоте аппаратурного оформления. Однако существенными недостатками жестких фильтров по сравнению с тканевыми являются их высокая стоимость, большое гидравлическое сопротивление и трудность регенерации, что существенно сокращает срок их службы [61, 63, 67].
Жесткие зернистые перегородки (элементы) изготавливаются в виде цилиндрических труб (патронов), плиток или тонких листов. Они состоят из зерен сферической или неопределенной формы, прочно связанных спеканием, прессованием, склеиванием или другими методами, часто с применением связующих веществ. В зависимости от размера зерен исходных материалов, температуры, давления и продолжительности спекания или прессования можно получить перегородки с разными фильтрующими свойствами. Чем более однородны поры по размерам, тем лучше фильтруемость и регенерируемость фильтра. Несмотря на высокую эффективность очистки перегородок из несферических зерен по сравнению с перегородками из сферических порошков, способность к длительной регенерации у последних выше.
Жесткие пористые элементы могут регенерироваться следующими методами:
- 1) продуванием воздуха или газа в направлении, противоположном рабочему потоку;
- 2) пропусканием жидких растворов в обратном движению газов направлении, иногда при одновременном воздействии на жидкость ультразвука;
- 3) пропусканием горячего пара (при забивании фильтров воском) или струи горячих газов для выжигания смолистых примесей;
- 4) простукиванием или вибрацией трубной решетки с элементами, устанавливаемой на эластичном уплотнении, или самих элементов, закрепленных на перегородке с помощью резиновых патрубков.
Трудность регенерации жестких перегородок вызвана глубоким проникновением высокодисперсных частиц в поры. На стенках пор мелкие частицы образуют прочные отложения, которые трудно удаляются, особенно при наличии в газах смолистых или других труд- ноудаляемых веществ. При этом остаточное сопротивление непрерывно увеличивается и периодически возникает необходимость демонтировать элементы для их глубокой промывки в специальных растворах или очистки другими методами. Значительно экономичнее и надежнее работа жестких пористых фильтров при отсутствии в аэрозоле субмикронных частиц, достаточно низкой исходной концентрации пыли и использовании таких методов регенерации, при которых слой пыли не удаляется полностью.
Жесткие пористые фильтры редко применяют в системах очистки воздуха или газов большой производительности, так как их сопротивление велико и необходимо работать при низких скоростях фильтрации. Эти фильтры применяют для фильтрации сжатых газов, когда требуется выдержать высокий перепад давлений, а также при температурах 300—500°С. Металлопористые зернистые фильтры обладают высокой стойкостью к резким теплосменам (термоударам).
Улавливание частиц в тонкопористых жестких перегородках, обычно работающих при малой скорости фильтрации, происходит вследствие диффузии и касания, причем большую роль играет ситовой эффект. На рис. 11.38 показаны результаты испытаний различных сортов керамики при пропускании полидисперсных аэрозолей со средним размером частиц (по массе) 0,6 мкм.
Рис. 11.38. Влияние размера пор в керамическом фильтре на коэффициент проскока и перепад давления (скорость фильтрации 0,03 м/с)
Наблюдается закономерное возрастание проскока с увеличением размера пор в чистой (незапыленной) керамике; сопротивление резко увеличивается с уменьшением размера пор. При запы- лении обычно наблюдается линейная зависимость между сопротивлением и скоростью потока.
