СҮЗГІЛЕР

Сүзгілейтін аппараттар ең тиімді шаң тұтқыш құрылғыларға жатады. Сүзгілердің артықшылықтары:

-басқа типтегі газ тазалағашы аппарттарға қарағанда газдарды асылмалы бөлшектерден тазалау дәрежесі жоғары (сүзгілер субмикронды бөлшектерді қоса барлық мөлшердегі бөлшектерді толық сүзгілей алады).

-газдардың кез келген қысымы кезінде бөлшектерді тұту мүмкіндігі;

-газдағы асылмалы бөлшектердің кез келген концентрациясы кезінде тазалау дәрежесі жоғары;

-жоғары температураға дейін қыздырылған газдарды тазалау мүмкіндігі;

-химиялық берік материалдарды пайдалану;

-газдарды тазалау процесін толық автоматтандыру мүмкіндігі;

-тазалау процесінің тұрақтылығы және басқа тәсілдерді пайдаланғанға қарағанда тұтылатын бөлшектердің физикалық-химиялық қасиеттеріне және газ шығысына тәуелділігі аз болуы;

-пайдаланудағы қарапайымдылығы.

Кемшіліктері:

-кейбір сүзгілейтін қалқандарын кезең-кезеңмен алмастыру қажеттігі;

-саңылаулы сүзгілердің жекелеген түрлерін пайдаланған кезде энергия шығынының аз болуы;

сүзгісі бар қондырғылардың өте үлкен болуы (әсіресе тазаланатын газ көлемі үлкен болған жағдайларда);

-пайдалануда болатын салыстырмалы қиындықтар.

Қазіргі заманғы аппараттардағы саңылаулы сүзгі қалқандар өз құрылымы бойынша өте сан алуан келеді, бірақ көбіне бұлар талшықты денелерден немесе түйірлі элементтерден тұрады, бұлар мына типтерге шартты түрде бөлінуі мүмкін:

Икемді саңылаулы қалқандар: табиғи, синтетикалық және минерал талшықтардан тұратын мата материалдар; мата емес талшықты материалдар (киіз, желімделген және ине өтетін материалдар, қағаз, картон, талшықты маттар); ұяшықты (губкалы резина, пенополиуретан, мембраналық сүзгілер) материалдар.

Жартылай қатты саңылаулы қалқандар: тірек құрылғыларға орналасқан немесе солардың арасында қысылған талшық қабаттары, жоңқа, тоқылған тор.

Қатты саңылаулы қалқандар: саңылаулы керамика мен пластмасса, пісірілген немесе престелген металл ұнтақтары (металлокерамика), саңылаулы шыны, көмірграфитті материалдар және т.б. талшықты материалдар-шыны және металл талшықтардан қалыптасқан қыртыстар; металл торлар мен тесік парақтар.

Түйірлі қабаттар: қозғалмайтын, бос үйінді материалдар; үздіксіз немесе ара-тұра жылжитын материалдар.

Маңызына және шекті шаң жүктемесіне қарай қазіргі заманғы сүзгілер шартты түрде үш класқа бөлінеді.

Ауа сүзгілері құйылу вентиляциясының жүйесіндегі атмосфералық ауаны шаңсыздандыруға; өндірістік, қызмет, қоғамдық ғимараттарды желдетуге, ауамен жылытуға; технологиялық мұқтаждықтар үшін ауа беруге, агрегаттардың кіші стансаларының электрсүзгілеріне ток беруге арналған.

Сүзгілейтін элементтердің көптеген конструкциялары жасақталған, бұлардың жіктелімі 5.21-кестеде берілген.

 

5.21-кесте - Ауа сүзгілерінің жіктелімі

Сүзгі класы	Тұтылатын бөлшектердің мөлшері	Тазалау тиімділігі, %, кем емес
ІІІ
ІІ
І

Абсолюттік сүзгілер кіріс концентрациясы төмен болған кезде (1мг/м³) өндірістік газдар мен ауадан субмикрондық бөлшектерді өте жоғары тиімділікпен (99%-дан астам) тұтуға арналған. Мұндай сүзгілерді аса улы заттарды тұту үшін, сондай-ақ кейбір технологиялық процестерді жүргізген кезде немесе ауасы жұмыс ортасы болып келетін өте таза бөлмелерде ультражұқа тазалау үшін қолданады.

Өнеркәсіптік сүзгілер дисперсиялық фазасының концентрациясы өте жоғары (60г/м³ дейін) өнеркәсіптік газдарды тазалау үшін қолданылады. Сүзгілейтін қалқанда жинақталып қалған шаңды үздіксіз немесе ара-тұра алып тастау үшін бұл класс сүзгілерінң регенерацияға арналған құрылғысы болады, бұл өндіргіштігін берілген деңгейде ұстап тұрып, бағалы өнімдерді өндіріске қайтаруға рұқсат береді; бұл класс сүзгілері технологиялық жабдықтың құрамды бөлігі болып табылады.

Абсолюттік сүзгілер. Абсолюттік сүзгілерге (жоғары тиімді сүзгілерге немесе жұқа тазалайтын сүзгілерге) талшықтар (қағаз, картоннан істелген маттар) біртекті бөлініп орналасқан әртүрлі қалыңдықтағы қыртыстар болып келетін талшықты сүзгілер жатады. Сүзгі үшін табиғи немесе арнайы алынған, қалыңдығы 0,01 ден 100 мкм дейін болатын талшықтарды, және олардың қоспасын пайдаланады. Сүзгілейтін ортаның қалыңдығы миилиметрдің (қағаз) оннан бір үлесінен бастап екі метрге (көпқыртысты, ұзақ мерзімді пайдалатын терең сұңғымалы сүзгілер) дейін болады.

Талшықты сүзгілер жіңішке талшықты, терең және жуан талшықты сүзгілер деп бөлінеді.

Жіңішке талшықты сүзгілер. Жіңішке талшықты сүзгілер жоғары дисперсиялы шаңды және мөлшері 0,05-0,1 мкм аэрозоль бөлшектерді 99%-дан кем емес тиімділкпен тұтуға арналған. Көбіне жұқа немесе ультражұқа (диаметрі 2мкм-нен де кем) талшықтардан жасалған жіңішке парақтар немесе көлемді қыртыстар түріндегі сүзгілейтін материалдарды қолданады. Сүзгі жылдамдығы 0,01-0,15 м/с құрайды, таза сүзгі кедергісі 20-300 Па-дан аспайды, ал шаң тұтқан сүзгілердің кедергісі- 700-1500Па. Шаңды тұту негізінен броун диффузиясы есебінен және жанасу әсерінен болады, сондықтан диаметрі 0,1-1 мкм талшықтарды пайдаланған маңызды. Жұқа тазалайтын жұмыста пайдаланылған сүзгілерді қалпына келтіру (регенерация) рентабельсіз немесе мүмкін емес, бұл олардың басты кемшілігі болып табылады. Жіңішке талшықты сүзгілер ұзақ уақыт (0,5-3 жыл) жұмыс істеуге, кейіннен сүзгіні жаңасына алмастыруға арналған.

Жіңішке талшықты орта ретінде ФП (фильтры Петросяна) типті полимер шайырдан жасалған сүзгілейтін материалдар кең таралған. Бұлар диаметрі 1-2,5 мкм болатын синтетикалық талшықтар болып келеді, оны алу барысында дәке төсемге немесе өзара бекітілген жуандау талшықтардан жасалған негізге жағады. ФП материалдары өте күшті сүзгілейтін қасиетімен сипатталады. ФП-ң қыртыстарының жіңішке қалыңдығы (0,2-1мм) 1м³ аппаратқа есептегенде 100-150 м² сүзгілейтін бет алуға мүмкіндік береді. Жұқа тазалайтын сүзгілердің оңтайлы конструкциясы мына талаптарға сай болуы керек: габариті аз болып, сүзгілейтін беті барынша көп болуы керек; кедергісі аз болуы керек; қолайлы және тез орнату мүмкіндігі; жекелеген сүзгілерді топтап жинағанда сенімді герметикалығы болуы керек. Бұл талаптарға сай келетін қазіргі кезде кең таралған рамалық конструкциясы бар сүзгілер (5.38-сурет). Лента түріндегі сүзгі материалы П-тәрізді рамкаалар арасына төселеді, бұл рамкалар пакетті жинаған кезде қарама-қарсы бағыттарда ашық және жабық жақтарымен кезектесіп тұрады. Материалдың көрші қыртыстары арасына кеңірдектелген бөлгіштер орнатылады, бұлар қыртыстардың бір біріне жабысып қалмауы үшін орнатылады. Рамкалар, бөлгіштер, корпустың жанындағы қабырғалары әртүрлі: фанера, винипласт, алюминий, таттанбайтын болат сияқты материалдан болуы мүмкін. Лас газдар

 

5.38-сурет

1-П-тәрізді планка; 2-жанындағы қабырға; 3-бөлгіш; 4-сүзгілейтін материал.

 

Терең сүзгілер. Терең сүзгілерде жұқа талшықты сүзгілерде болатын негізгі кемшілік-үздіксіз жұмысты қысқа мерзім істеу кемшілігі болмайды. Бұлар жалпы биіктігі 0,3-2,0 м болатын көпқыртысты сүзгі болып келеді. Талшық диаметрі-8-19 мкм. Сүзгілеу жылдамдығы 1м/с. Тазартылатын ортаның қозғалыс жолындағы сүзгінің бірінші қабаты жуан талшықтардан, ал соңғысы-жіңішке талшықтардан тұрады. Негізгі қолданыс саласы-вентиляциялық және технологиялық газдарды радиобелсенді бөлшектерден тазалау, сондай-ақ антибиотиктер, витаминдер және басқа да медициналық аппараттар өндірісіндегі ауаны стерильдеу жүйесінде қолдану.

Терең сүзгілер 10-20 жыл бойы үздіксіз жұмыс істеуге арналған, бұл оларды пайдалану тәжірибесімен дәлелденген.

Радиобелсенді бөлшектерден тазартқаннан кезде қызмет мерзімі біткен соң сүзгілерді цементтеу арқылы көмеді. Бактериядан тазалаған кезде терең сүзгілерді ыссы бумен 4 сағат бойы стерильдейді, содан кейін үрлеу арқылы бір тәулік бойы кептіреді.

Жуан талшықты сүзгілер. Жуан талшықты сүзгілердің негізгі міндеті-жоғары тиімді тазалау кезінде аэрозольдің бастапқы концентрациясын төмендету. Бұлардың шаң сыйымдылығы жоғары және жіңішке талшықты сүзгілерге қарағанда біраз (10 есе) арзан келеді. Осыған орай бұларды алмастыру немесе қалпына келтіру оңай.

Жуан талшықты сүзгілердің оңтайлы құрамы- диаметрі1-20 мкм талшықтар қоспасы, 50 %-ға дейінгі талшықтардың мөлшері 4 мкм болуы керек. Сүзгілеу жылдамдығы 0,05-0,1 мс болған кезде материал 1 мкм-ден де ірі бөлшектерді тұтуы тиіс. Ішінара шаң тұтқан сүзгі субмикронды мөлшердегі бөлшектер үшін тиімді бола бастайды.

Жуан талшықты сүзгінің алмастырғанға немесе қалпына келтіргенге дейінгі қызмет істеу мерзімі оның шаңсыйымдылығымен анықталады, мұның өзі аппараттың шекті гидравликалық кедергісіне байланысты. Гидравликалық кедергі 0,3-0,5 кПа болған кезде сүзгіні бұдан әрі пайдалану дұрыс емес екені анықталды. Әдетте кіріс концентарциясы 0,5-1 мг/м³ болған кезде жуан талшықты сүзгілерді жылына 4-6 рет алмастырады.

5.39-суретте ДСВ маркалы алдын ала тазалау сүзгісі берілген. Толтырма ретінде диаметрі 15-25 мкм жуан лавсан талшықты пайдаланады, толтыру тығыздығы -15-25 кг/м³; қабат қалыңдығы - 0,1 м.

Ылғалды тұмантұтқыш сүзгілер. Сұйық аэрозоль бөлшектерін тұту үшін талшықты және торлы тұмантұтқыш сүзгілер қолданылады, бұлардың жұмыс істеу принципі тұмандарды талшықты қыртыстар арқылы өткізген кезде онда тұтылған сұйықты үздіксіз шығара отырып сұйық бөлшектерді талшықтардың ұстап қалуына негізделген. Талшықтардың материалы шыны, синтетика мене металдар болуы мүмкін.

 

5.39-сурет. Лавсан қондырмасы бар алдын ала тазалау сүзгісі.

1-бөлгіш қалқан; 2- сүзгіш материал; 3-тор; 4-ағаш тыс.

 

Талшықты тұмантұтқыш сүзгілердің ерекше қасиеті- талшық бетімен жанасқан кезде тұтылған бөлшектердің коаленсценциясы және онда сұйық пленкасының түзілуі. Жинақталған сайын қыртыстар арасынан жылға немесе ірі тамшы ретінде ағып, қыртыс ішінде және сырт жағынан ауырлық күші әсерінен жылжиды. Бұл кезде әдетте сүзгіленетін қыртыстарға ешқандай механикалық ықпалдың қажеті болмайды, яғни, сүзгілер станционарлық өздігінен тазалану режимінде тұрақты кедергімен жұмыс істейді.

Сұйық бөлшектерді тұтуға арналған басқа құрылғылардан барлық параметрлері бойынша ұтымды айрықшалана отырып, талшықты сүзгілерде елеулі кемшілік те болады, бұл: тұманда қатты бөлшектер мөлшері көп босла және қыртыста ерімейтін қатпар -тұздардың (CaSO₄, CaCO₃, CaF₂, CaSO₃, және т.б.) түзілуі.

Аталған кемшіліктеріне қармастан бұл аппараттардың тазалау дәрежесі жоғары, жұмыста сенімді, конструкциясы, құрастыруы және қызмет көрсетуі қарапайым болуымен сипатталады, ең бастысы- жіңішке дисперсиялы тұмандарды кез келген қалдық концентрациясына дейін тазалауды қамтамасыз етеді. Сондықтан бірқатар жағдайларда тұмантұтқыштар ауыстыруға болмайтын (таптырмайтын), ал кейде күкірт алудың және термиялық фосфор қышқылын алудың технологиялық процестерінде, әртүрлі қышқылдар мен тұздарды буландырумен концентрациялау, хлор-газ өндірісінде, майлар мен басқа да органикалық сұйықтарды буландыру сияқты технологиялық процестерде газдарды тұманнан толық тазалауға арналған жалғыз аппарат болып табылады.

Сүзгідегі бөлшектердің негізгі тұну механизміне сәйкес тұмантұтқыштар диффузия, жанасу есебінен тұндыру режимінде жұмыс істейтін, жіңішке талшықтарды пайдаланатын төмен жылдамдықты деп, және жуан талшықтар мен көлемді торлар негізінде жұмыс істейтін жоғары жылдамдықты, яғни, инерциялық, және екі сатылы деп бөлінеді.

Төмен жылдамдықты тұмантұтқыштар. Төмен жылдамдықты тұман тұтқыштар (ν_г≤0,2 м/с) диаметрі 5-20 мкм (сұйықты шығару жылдамдығы төмен, қатты қоспалар тез жиылып қалатындықтан диаметрі кішілері пайдаланылмайды) талшықпен жабдықталады және диффузия есебінен және тістесу әсерінен субмикронды бөлшектерді тұтуға арналған; сүзгілеу жылдамдығы, бөлшектер мөлшері мен талшық диаметрі азайған сайын олардың тиімділігі ұлғаяды.

Төмен жылдамдықты сүзгілерді жабдықтау үшін жуан және жіңішке талшықтардың белгілі бір арақатынасы болуы тиіс. Жуан серпімді талшықтар жіңішке талшықтардың бірқалыпты көлемді бөлінуін қамтамасыз етеді, қыртыстан сұйықтың шығу жылдамдығын арттырады, қыртысқа механикалық беріктік пен тұрақтылық береді, сөйтіп, бүкіл қыртыстар тереңдігі бойынша жіңішке талшықтарға жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Әдетте, диаметрі 5-тен 30 мкм-ге дейінгі талшықтар қоспасы қолданылады, бұлардың орау тығыздығы-100-200 кг/м³ және қалыңдығы 0,05 м. Сүзгілейтін элементтің өзіне тән конструкциясы 5.40-суретте берілген. Элемент түбіне және кіріс келтеқұбырға дәнекерленген, диаметрі 3,2 мм сымнан жасалған тордың өске сәйкес орналасқан екі цилиндр элементінен тұрады. Торлар арасындағы кеңістік шыны талшықтарымен толтырылған. Элемент түбіне стаканға батырылған тұрба, гидробекіткіш қойылған, бұдан сұйық корпусқа құйылады. Қондырғының өндіргіштігіне байланысты бір корпуста 5-тен100-ге дейін элемент құрастыруға болады. Ең кең таралған элементтердің габариті: диаметрі 450мм, биіктігі 2,4 м. Аппараттарды жобалаған кезде конструкциялық материалдарды (пластик, таттанбайтын болат) таңдауға ерекше көңіл бөлінеді. 50ºС-тан астам температура кезінде легирленген молибден болаттар қолданады. Талшықтарды дайындау үшін арнаулы құрамы бар шыныларды, лавсан, полипропилен және басқа да полимерлерді пайдаланады. Қыртыс қалыңдығы 5-тен 15 см-ге дейін, сүзгілеу жылдамдығы -

 

 

5.40-сурет. Цилиндр сүзгілейтін элемент:

1-тіреуші тұрба қалқан; 2-тығыздайшы келтеқұбыр-ернемек; 3-шпилька; 4-төсеме; 5-торлар; 6-шыны талшықты қабат; 7-түбі; 8-гидробекіткіш тұрбасы; 9-стакан.

 

Құрғақ фильтрлердің аэродинамикалық қарсыласуы 200-1000 Па, ал өздігінен тазалану режимінде 1200 ден 2500 Па –ға дейін.Шыныдан жасалған фильтрлердің ең жоғарғы рұқсат етілген температурасы - 400 ⁰С. Жоғарғы жылдамдықты тұманұстағыш фильтрлері. Жоғарғы жылдамдықты тұман ұстағыш фильтрлері (у_г> 0,5-^1,2 м/с)) қалың қабатты ұштарының диаметрі 20-100мкм, газдарда 1 мкм ден ірі бөлшектердің инертті бұлттану механизмі арқылы бөлінетін, бөлшектердің мөлшері мен фильтрация жылдамдағының белгілі ұзындыққа дейін (әдетте 2,5м/с), тиімділгі артады, осыдан кейін екіншілік шашырап әкету ұсталынған сұйықтықтан ірі тамшылар түрінде кездесуі. Жоғары жылдамдықты Monsonto фирмасының тұманды-сеуіпұстағыштары түзу элементтер түрінде (5.41 сурет), мұндағы 2 талшық ол екі түзу параллельді торлардың арсында орналасқан 3.

Үлкен өндірістік қондырғыларда көп салмақты тіреу каркаспен жөнделген, астында бітіскен формалы түбі бар, бұл жерге белгілі бір сұйықтық келіп тамшылайды. Өлшемі 3 мкм ден кем емес бөлшектерді ұстау тиімдігі Ар = 1500-J-2000 Па болған кезде 90-98 % құрайды. 20-30 %ден жоғары фильтрлерде фильтрацияның жобалық жылдамдығының түсуі, тазартудың күрт төмендеуімен түсіндіріледі.

Мұндай фильтрлер көптеген өнеркәсіп салаларында үлкен қолданысқа ие, атап айтсақ күкірт қышқылы, аммиак, метанол, этилен және де пластмасса өңдеуде қолданылады.

Сурет 5.41- Жоғары жылдамдықты фильтрдің элементі:

1 — фланцеві бар қорапша; 2— шыны талшық; 3— тор.

 

Сұйық бөлшектерді жоғары жылдамдықта ұстау үшін инемен тесілетін әдісі талшықты қатпарлардың түзілуіне тиімді болып келеді,өйткені бұл жерде талшықтар тек жіңішке қатпарларда жапыспайды, сонымен қатар бөлек қатпарлардың арсында да жабысады. Бұл кезде көлемді біртекті құрылым пайда болады, ол механикалық ісерлерге өте тұрақты және сулы күйінде де тұрақты және жұмсақ болып келеді. Аса тиімді матерал ретінде әмбебап химиялық тұрақтылыққа ие полипропиленді талшықтар болып келеді.

5.42 суретінде полипропиленді және лав­сановты ине тесетін материалмен жабдықталған фильтр көрсетілген.Фильтрлейтін цилиндрлік элемент кеңістікте кездесетін,фильтр корпусының қабырғалары мен ішке кіру элементі арқылы жинақталған және ол ұсталған қышқыл қатпарында қондырылған. Фильтрлейтін элемент қақпағы бар торлы барабан және пеорирленген болып келеді. Соған сәйкес үлкен диаметрі бар сеуіпұстайтын элемент орнатылған. Торлы цилиндрге винипластамассалы пакет немесе қалыңдығы 3-5 мм болатын қатты талшық байланады.

 

Сурет 5.43. Талшықты фильтҚРВГ-Т:

1 — корпус; 2 —Фильтрлейтін материалы бар кассета; 3—шаюға арналған люк; 4 — кассетаны ауыстыруға арналған люк; 5— шлангамен шаю,а арналған форсунка.

Қоспа.

Периодтық және үзіліссіз шаятын қатты талшықты фильтрлерді тұманды тазарту үшін және қоспаға қышқылды себу,тұздар мен сілтілерді металл бұйымдарын жасау кезінде қолданады. 5.43 суретінде аспирацционды ауаны хром және күкірт қшышқылдарының бөлшектерінен тазарту үшін арналған.ФВГ-Т

 

 

Ластанған газ фильтрі көрсетілген.

Корпустың ішінде каркасқа салынған және торға бекінген фильтрлейтін материалы бар кассета орналасқан. Кассета вертикальды орналасқан біліктер ретінде дайындалған. Кассеталарды ауыстыру мен қондыру монтажды люк арқылы жүзеге асады. Фильтр ұсталынатын өнімнің фильтрлейтін материалдың өнім үстіне жиналуы арқылы жұмыс істейді. Қысым 500 Па ға жеткен кезде шаю люктары арқылы ауыспалы форсункалар көмегімен фильтр периодтық шаюға ұшырайды (әдетте 15-20 тәулік ішінде 1 рет).

Өнеркәсіп тиімділігі 5000 нан 80 000 м3/сағ бес өлшемді фильтрлер шығарады. Фильтрлеудің 3-3,5м/с жылдамдығы кезінде тазалаудың тиімділгі 96% жетеді. Фильтрлеуші материал Т-2 маркалы инетесуші талшығы. Мұндай фильтрлейтін материалы бар кассеталар ванналардың бортты қалдықтарында орналасуы мүмкін.