Файл: Пирумов, А. И. Обеспыливание воздуха.pdf

• в) предохранение ценной внутренней отделки и оборудования вентилируемых зданий от загрязнения отложениями мелкоди­ сперсной пыли, содержащейся в воздухе, подаваемом в поме­ щения;

г) поддержание в производственных помещениях предприя­ тий точного приборостроения, радиоэлектронной, фармацевтиче­ ской и других отраслей промышленности заданной в соответст­ вии с технологическими требованиями чистоты воздуха.

Выбор и расчет воздушных фильтров

Основные показатели эффективности фильтров даны в- табл. II.1. Выбор фильтров основывается на соответствии эффек­ тивности фильтров задачам очистки при учете начальной запы­ ленности воздуха. Одновременно принимаются во внимание на­ чальное сопротивление фильтра и изменение его сопротивления, при запылении, конструктивные и эксплуатационные особенно­ сти фильтров, а также целесообразность применения сухих илисмоченных фильтров.

Выбор фильтров по их эффективности можно производить со­ гласно табл. II. 1, руководствуясь следующими соображениями:; фильтры III класса применяют для выполнения задач, ука­

занных в пп. «а» и «б»;

фильтры II класса применяют для выполнения задач, указан­ ных в пп. «а», «б» и «в»; в случае необходимости продления сро­ ков использования фильтров II класса их устанавливают в каче­ стве II ступени после более пылеемких фильтров III класса;

фильтры I класса -применяют для выполнения задач, указан­ ных в п. «г» при наличии специального обоснования; в целях ра­ ционального использования их устанавливают в качестве послед­ ней ступени очистки после фильтров II или III класса.

-В начальный период работы фильтров их эффективность в за­ висимости от их вида и конструкции может обнаруживать тен­ денцию как к росту (например, в большинстве масляных и во­ локнистых фильтров), так и к падению (например, в электриче­ ских фильтрах). Однако в дальнейшем -после накопления в филь­ трах некоторого критического количества пыли эффективность, всех фильтров начинает снижаться. В то же время сопротивле­ ние фильтров закономерно возрастает, и через определенный пе­ риод времени располагаемое давление вентиляционной системыоказывается исчерпанным.

Некоторые фильтры являются исключением из указанных, правил. Так, эффективность масляных самоочищающихся филь­ тров и их -сопротивление мало изменяются по мере накопления, пыли в ванне до тех пор, пока последняя не переполнится шла­ мом. В электрических фильтрах, не оборудованных -противоунос- ными фильтрами, сопротивление практически не меняется, одна­

161-

ко эффективность после достижения предельной пыленасыщен-

ности падает.

При повышенной запыленности воздуха применяют главным образом механизированные фильтры III класса: при очистке больших объемов воздуха (более 20 тыс. м3/ч) с пылесодержанием 0,5 мг/м3 и более — масляные самоочищающиеся фильтры, если по условиям эксплуатации объекта допускается некоторое загрязнение воздуха парами замасливателя и не является совер­ шенно обязательным полное исключение капельного выноса за­ масливателя1; при очистке в тех же условиях меньших объемов воздуха (до 10—20 тыс. м3/ч), особенно если необходимо исклю­ чить только капельный вынос масла, — ячейковые масляные фильтры.

При пылесодержании менее 0,5 мг/м3 при очистке . больших объемов воздуха могут быть использованы рулонные волокни­ стые фильтры типа ФРУ, а при очистке небольших объемов воз­ духа— ячейковые фильтры с тем же фильтрующим материалом.

При пылесодержании менее 0,1 мг/м3 могут применяться так­ же фильтры I класса.

Электрические фильтры могут применяться во всем диапазо­ не возможной начальной запыленности атмосферного и рецирку­ ляционного воздуха.

Расчет фильтров с учетом их пылеемкости производят в такой последовательности. Исходя из сопротивления фильтра, которое может быть допущено в проектируемой системе, и аэродинамиче­ ской характеристики фильтра, выбранного в соответствии с за­ дачами очистки, принимают воздушную нагрузку и определяют типоразмер фильтра или площадь фильтрующей поверхности. По начальному пылесодержанию и эффективности фильтра опреде­ ляют количество пыли, улавливаемой фильтром в единицу вре­ мени. По пылевой характеристике определяют период работы фильтра, в течение которого будет использован перепад между принятым начальным и допустимым конечным сопротивлением (для ячейковых и электрических фильтров), либо период работы фильтров, после которого должны меняться масло в ваннах (для самоочищающихся фильтров), катушки (для рулонных фильт­ ров) и т. п. Если этот период окажется меньше, чем допустимо по условиям эксплуатации, нужно уменьшить воздушную нагруз­ ку или применить другой тип фильтра с большей пылеемкоетью, или рассмотреть возможность использования в фильтре больше­ го давления.

В целях иллюстрации методики расчета рассмотрим подбор фильтров для санитарно-гигиенической очистки наружного воздуха, подаваемого в производственные помещения предприятия, расположенного в индустриаль­ ном районе промышленного города.

162

Объем подаваемого воздуха 200 тыс. м3/ч, располагаемое давление вен­ тиляционной системы 15 кгс/м2. Режим работы односменный. Начальное пылесодержание, согласно табл. IV.1, можно принять равным 1 мг/м3.

Задача санитарно-гигиенической очистки, как правило, может быть вы­ полнена фильтрами III класса. Учитывая большой объем очищаемого воз­ духа, целесообразно использовать механизированные фильтры. Рассмотрим прежде всего возможность применения рулонных фильтров типа ФРУ, экс­ плуатация которых менее трудоемка, чем масляных самоочищающихся

го же вида удельная воздушная нагрузка составит 5500 м3/ч-м2, начальное

Пример свидетельствует, что применять рулонные фильтры типа ФРУ при пылесодержании более 0,5 мг/м3 следует только при наличии особых обоснований.

Рассмотрим для сравнения вариант применения масляных самоочи­ щающихся фильтров. Примем удельную воздушную нагрузку, соответствую­

При необходимости использовать этот тип фильтров нужно принять следую­

При рассмотрении эксплуатационного режима ограничимся фильтрами типа ФШ. Эффективность фильтров можно принять приблизительно равной 70%; тогда количество пыли, отлагающейся на фильтрующих панелях каж ­ дого фильтра в сутки, составит около 560 г.

Вся уловленная пыль смывается в ванну фильтров. При емкости ванны фильтров ФШ5, равной 560 л, и .плотности масла 0,9 г/см3 ее максимальная пылеемкость, составляющая 30% массы масла, будет исчерпана примерно

163

за 270 суток. По прошествии этого времени масло должно быть полностью заменено. Использование скребкового механизма в фильтрах для удаления

шлама позволяет удлинить этот срок в 2—3 раза.

При централизованном шламоудалении с перекачкой загрязненного масла ло трубам содержание -механических примесей не должно превышать

избавиться от зама-сливания воздуха и соответственно от потерь за-маслива- теля на испарение. При этом затраты определяются исключительно аморти­ зацией замасливателя, которую вследствие -особой стабильности кремний- орга-нической жидкости можно принять равной примерно 10% -в -год при обеспечении ее простейшей очисткой от взвешенных частиц. При стоимости этой жидкости примерно 14 руб. за 1 кг годовые затраты составят -ориенти­ ровочно 1400 руб.

Как видно из расчета, очистка воздуха в масляных самоочи­ щающихся фильтрах при-повышенной запыленности воздуха з-на- чительно дешевле его очистки в рулонных фильтрах. Это преиму­ щество сохраняется также и при использовании замасливателей типа ПМС, когда качество очищенного воздуха получается не хуже, чем при применении рулонных фильтров. С уменьшением пылесодержания эффект снижается, ,так как стоимость расходу­ емого в рулонных фильтрах .фильтрующего материала прямо пропорциональна -пылесодержанию, а расходы, связанные с амортизацией замасливателя, от него не зависят. Стоимость рас­ ходуемых материалов уравнивается при пылесодержании по I варианту примерно 0,16 мг/м3 и по II варианту 0,24 мг/м3. В обо­ их -случаях, очень близких к реальным условиям очистки воздуха в городах со средней загрязненностью атмосферы, применение рулонных фильтров является, несомненно, более рациональным ввиду простоты и удобства их эксплуатации.

Рассмотрим также применение электрических фильтров типа ФЭ, эф­ фективность которых несколько выше требуемой в данном случае.

Примем к установке .два фильтра Ф-14Э6 номинальной 'Производитель­ ностью 100 тыс. м3/ч каждый, укомплектованные противоуносными стекловолокнистымя фильтрами. Площадь рабочего сечения каждого фильтра 14 м2 и удельная воздушная нагрузка 7200 м3/ч-м2. Начальное сопротивле­ ние фильтра 2 к-гс/м2, эффективность 92%.

фильтра до достижения проектного сопротивления ориентировочно равна 32 суткам. Таким образом, -противоуносныи фильтр должен меняться пример­

164

рах может 'быть достигнуто за счет некоторого уменьшения эффективности очистки, если отказаться от установки иротивоуносных фильтров. Для ори­ ентировочных расчетов можно принять, что при накоплении пыли в количе­ стве 1500 г/м2 эффективность очистки (без противоунооного фильтра) сни­ жается до 70%, а средняя эффективность за весь период работы составляет примерно 80%.

Особенно высокими могут быть затраты при очистке возду­ ха, рециркулирующего в системах вентиляции промышленных предприятий с ощутимым пылевым загрязнением. Начальная концентрация пыли в этом воздухе должна приниматься равной предельно допустимой величине, т. е. от 2 до 10 мг/м3 в зависи­ мости от класса опасности пыли.

В связи с этим представляет интерес анализ значений посто­ янной фильтрации I, полученных при исследовании некоторых из описанных в главе II фильтрующих слоев:

Теоретические зависимости, приведенные в п. 3 главы I, были получены для фильтрации монодисперсного аэрозоля через одно­ родный фильтрующий слой и при игнорировании таких факто­ ров, как электростатические силы, коагуляция частиц и т. п. Тем не менее, поскольку все эксперименты были проведены по одина­ ковой методике, из сравнения полученных величин можно сде­ лать, например, вывод, что эффективность стальных сеток, изго­ товленных из тонкой проволоки, выше эффективности винипластовых «сеток», представляющих собой перфорированную винипластовую пленку. В то же время эти «сетки» за счет меньшей высоты гофров укладываются плотнее, чем стальные, поэтому, будучи отнесенным к глубине фильтрующего слоя, значение их постоянной фильтрации оказывается меньшим.

Слои, характеризующиеся большими значениями Я, т. е. мень­ шей удельной эффективностью, отличаются также более пологи­ ми кривыми распределения пыли. Благодаря более глубокому прониканию пыли такие слои обладают большей пылеемкостью,

165