Нетканые фильтры для очистки газовоздушных выбросов

Нетканые фильтры для очистки газовоздушных выбросов

21.08.2014

Фильтровальные материалы должны отвечать высоким требованиям и эффективно очищать наиболее тонкие твердые частицы, уменьшать количество вредных выбросов и иметь невысокую стоимость.

Повысить эффективность фильтров возможно в результате комбинирования разнообразных способов производств и использования нанотехнологий. Однако потребителей волнует и цена на фильтровальные материалы, а получить фильтр отличного качества дешево вряд ли возможно. Однако очистка выбросов на металлургических заводах, продуктов сгорания выхлопных газов в автомобилях, масле в дизельных двигателях в скором требовании потребует фильтры именно такого качества, даже, несмотря на экономический кризис и подорожание сырья и энергии. Данный сектор рынка характеризуется устойчивостью спроса и динамичным развитием. Производителям НФМ необходимо повысить качество и срок службы своих продуктов и продолжить поиск альтернативных решений.

Развитие производства позволяет получать нетканые материала с заранее заданными свойствами под конкретного потребителя. В руках у производителей различные способы формирования нетканого полотна (иглопробивной, гидроструйный, термоскрепленный, клеевой, комбинированный) и современные материалы, что позволяет получать новые типы нетканых фильтровальных материалов.

Производство НФМ с использованием тканей редкой каркасной структурой, мембранных материалов и т.д. с применением термообработки в горячем воздухе, опаливанием и каландрированием позволяет значительно расширить области применения фильтровальных материалов. Например, многослойная структура позволяет получить ступенчатую фильтрацию грубых и тонких частиц, что дает возможность значительно продлить срок службы и обеспечить высокую степень удержания твердых частиц.

Нетканые фильтровальные материалы востребованы в рукавных фильтровальных установках, используемых для фильтрации газопылевых смесей различных характеристик отличающихся размерами твердых частиц, запыленности и искрогашению.

Для очистки газовых выбросов рукавные фильтры отличаются по характеристикам и назначению. Для их производства применяются в основном иглопробивные полотна с каркасом и без каркаса.

В металлургическом производстве используются иглопробивные полотна из синтетических волокон (полиамидные, мета-арамидные, оксалоновые, арселоновые, фенилоновые) с термостойкостью до 220С и выше.

Все иглопробивные полотна (ИП) имеют свою маркировку, указывающую на область применения. Характеристики ИП зависят от параметров среды очищения (химического состава, размера частиц, кислотности), структуры и свойств ИП (пористости, воздухопроницаемости, объемной плотности и толщины).

Газовоздушные выбросы имеют высокую температуру и содержат агрессивные компоненты (оксиды серы, азота, хлора, фосфора) в сочетании с повышенной температурой и высокой влажностью они образуют кислоты, что ведет к химическим разрушениям. Поэтому для продления срока службы фильтров необходимо учитывать влияние температур и химических соединений, а также их сочетание.

Выбирая ИП для рукавных фильтров необходимо учитывать состав газов, температуру, характеристики пыли, свойства и качество волокон.

Рабочие и максимальные температуры волокон при эксплуатации фильтров: полипропиленовое – 90-110С, полиэфирное – 150-160С, мета-арамидное 200-220С, полиамидное – 240-260С.

Стойкость к действию кислот и щелочей: полипропиленовые и мета-арамидные стойкие, полиэфирные нестойкие.

Получается НФМ рукавного типа должны иметь высокую пылеемкость, обеспечивать определенное количество циклов очистки с сохранением эффективности. Кроме этого фильтры должны сохранять хорошую воздухопроницаемость в течение эксплуатации, быть прочными и иметь способность к регенерации для удаления пыли.

Существуют различные способы регенерации фильтров. Наиболее распространенными являются механическое встряхивание и импульсная продувка.

Для улучшения процесса регенерации ИП материалы подвергаются термической обработке различными способами - опаливанию в среде горячего воздуха с одной или двух сторон, каландрированию с одной стороны.

Для повышения химостойкости и защитных свойств НФМ подвергаются масло- и водоотталкивающей обработке, пропитке различными препаратами, а также антистатической обработке путем добавления металлических волокон.

Потребители предъявляют все большие требования в отношении установления класса фильтров в соответствии с ГОСТ Р 51251. Класс представляет разбивку НФМ по степени эффективности очистки и размерам задерживаемых частиц. Ниже приводится значение эффективности очистки по кварцевой (Ек ) и атмосферной пыли (Еа ) по ГОСТ Р 51251.

Классификация фильтров по кварцевой пыли на фильтры грубой (G1 – G4 ) и тонкой очистки (F5– F9 ) заключается в эффективности очистки пыли по фракциям.

При проведении исследований и установлении класса фильтров рекомендуется определить следующие характеристики:

  • начальное и конечное аэродинамическое сопротивление, Па;
  • масса задержанной пыли испытуемой пробой, г;
  • масса прошедшей пыли через испытуемую пробу, г;
  • коэффициент пропуска пыли;
  • удельная пылеемкость;
  • размеры твердых частиц, прошедших через испытуемую пробу (фракционная эффективность);
  • эффективность очистки.

Кроме того, исследования проводятся при определенной запыленности пылевого потока, скорости фильтрации и производительности фильтра. Зная эти характеристики, представляется возможным установить эффективность очистки и класс фильтра, а также целесообразность его применения на конкретном производстве.

В спецификации на НФМ указываются наименование, поверхностная плотность, состав сырья, в том числе волокнистого и каркасного, толщина при давлении 2,0 кПа, воздухопроницаемость, прочность и удлинение, термостойкость рабочая и максимальная, термическая усадка. Например, НФМ марки needlona NO/NO 501 CS31 означает, что материал иглопробивной, волокнистый слой и каркасная ткань – мета-арамид (номекс), поверхностная плотность -- 500 г/м2 , односторонняя термообработка.

Для дальнейшего увеличения объема выпуска НФМ в качестве рукавных фильтров на отечественных предприятиях необходимо решить следующие проблемы:

  • разработка высокотехнологических фильтрующих материалов для промышленного пылеулавливания с учетом возрастающих требований к выбросам и длительности эксплуатации;
  • внедрение в производство термостойких НФМ на основе использования термостойких волокон и дополнительных тефлоновых пропиток;
  • разработка единых и обоснованных методов испытаний;
  • более широкое использование каркасных и бескаркасных НФМ отечественных производителей.

Решение этих проблем и внедрение в производство современных нетканых фильтрующих материалов позволит значительно улучшить экологическую обстановку в городах поселках, а также уменьшить газовоздушные выбросы твердых частиц в атмосферу.