RU82372U1 - Керамический фильтр для очистки газоаэрозольных сред сложного состава - Google Patents

Abstract

1. Керамический фильтр для очистки газоаэрозольных сред сложного состава, включающий в себя корпус, фильтрующий блок, состоящий из одного и более фильтрующих элементов, изготовленных из высокопористой проницаемой керамики, отличающийся тем, что фильтрующие элементы выполнены в форме цилиндров или плит с различной пористостью ! 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие элементы могут быть изготовлены исходя из существующих типоразмеров промышленных фильтров. ! 3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие элементы могут быть импрегнированы различными химическими составами для улавливания газов и вредных химических веществ по механизму хемосорбции.

Description

Полезная модель относится к экологической тематике радиохимических, химических и других предприятий, а именно, к очистке воздуха и газов от мелкодисперсных твердых и жидких аэрозольных частиц, радиоактивных газов, туманов, сред, содержащих масла, воды и растворенных в ней солей, а также паров кислот, включая особо агрессивные плавиковую и соляную.

Очистка газоаэрозольных отходов предприятий является важной и неотъемлемой частью технологического процесса.

В настоящее время на химических и других предприятиях широко используются стекловолокнистые, металлотканиевые фильтры, а также фильтры с фильтрующим материалом ФП для очистки вытяжного технологического и вентиляционного воздуха [С.И.Ровный, Ю.В.Глаголенко, Н.П.Пятин, Е.В.Афанасьева и др. Разработка и испытание модульных трудногорючих фильтров тонкой очистки на основе стеклобумаги // Атомная энергия. - 2006. - т.101 вып.2. - С.157-159; С.И.Ровный, Ю.В.Глаголенко, Н.П.Пятин и др. Разработка и испытание безкорпусных модульных фильтров тонкой очистки // Атомная энергия. - 1998. - т.85 вып.5. - С.411; Н.С.Локотанов, О.А.Носырев. Очистка дымовых газов в металлотканевом фильтре при сжигании твердых отходов // Атомная энергия. - 1978. - т.44 вып.4. - С.370-371]. Известны также высокоэффективные пожаробезопасные фильтры тонкой очистки типа НЕРА и LJLPA с фильтрующим материалом на основе стекловолокна [Technical Reports Series. - №291, International Atomic Energy Agency, Vienna. - 1988].

Наряду с высокой эффективностью очистки аэрозольной фазы, перечисленные фильтры имеют ряд существенных недостатков:

- низкая химическая стойкость в агрессивных средах, что приводит к разрушению фильтрующих элементов;

- ограниченное количество циклов регенерации;

- низкая рабочая температура эксплуатации;

- материал ФП на основе полимерных волокон и марлевая подложка, применяемые в фильтрах, являются горючими материалами, причем при возгорании образуются токсичные вещества.

- подверженность разрыву фильтрующего материала при динамических нагрузках и самоопылению, что приводит к генерации вредных или радиоактивных веществ.

Наиболее близким (прототипом) к предлагаемой полезной модели является фильтр для очистки газов и жидкостей от загрязнений (заявка на изобретение РФ №92008038), включающий в себя корпус, фильтрующий блок, состоящий из автономных элементов, закрепленных консольно в основании. Каждый автономный элемент выполнен из пористой керамики и имеет центральный и периферийные каналы. Каналы выполнены заблокированными с одного конца. Центральный канал заблокирован для прохода очищаемой среды в части автономного элемента, закрепленной в основании, а периферийные каналы заблокированы с противоположной стороны. Корпус фильтра разделен основанием на два объема, один объем имеет канал впуска, расположенный на боковой поверхности корпуса в зоне консолей автономных элементов, а другой объем имеет канал выпуска очищаемой среды.

Недостатками прототипа являются:

- возможность разрушения автономного элемента и проскока очищаемой фазы по этому участку фильтра за счет меньшего сопротивления;

- селективность очистки по размеру поступающих частиц за счет однотипности автономных элементов по пористости;

- наличие большого количества автономных элементов, усложняющих процесс производства фильтра.

Задачей технического решения являются повышение надежности фильтра, защита системы от случайного проскока загрязненной газоаэрозольной фазы, а также производство ложаробезопасных регенерируемых керамических фильтров основных типоразмеров в габаритах существующих промышленных аэрозольных фильтров.

Поставленная задача решается за счет новой улучшенной конструктивной компоновки и изменения формы фильтрующих элементов на основе высокопрочной пористой керамики, различной пористости; установки от одной до нескольких ступеней очистки непосредственно в корпусе фильтра; изготовление

фильтрующих элементов и корпусов исходя из существующих типоразмеров промышленных фильтров.

Для достижения технического результата корпус фильтра оснащается фильтрующими элементами из пористого проницаемого материала (керамики) различной конфигурации. В зависимости от свойств очищаемой среды, заданной степени очистки, размеров помещения, фильтрующие элементы внутри фильтра компонуются в различном порядке. При необходимости объединения в одном корпусе нескольких ступеней очистки, фильтрующие элементы компонуются по свойствам (химстойкость, пористость, механическая прочность, пылеемкость и т.д.) последовательно.

В зависимости от назначения фильтра для изготовления фильтрующего элемента применяется керамика различной пористости в зависимости от состава (химического, механического и др.) и влажности очищаемой среды с возможностью импрегнирования материала различными химическими составами для улавливания газов и вредных химических веществ по механизму хемосорбции.

Признаки, отличающие предлагаемый фильтр от наиболее близкого к нему известного из заявки на изобретение Российской Федерации №92008038 (прототип), характеризуются изменением как самого подхода к компоновке фильтрующей перегородки в корпусе, так и в изменении ее конструкции.

На Фиг.1 и Фиг.2 приведены принципиальная схема компоновки фильтрующих элементов в корпусе предполагаемого фильтра, а также схема монтажа фильтрующих элементов.

Очищаемая газоаэрозольная фаза поступает в корпус фильтра через перфорацию 8 и проходит одну или несколько ступеней очистки через поверхность фильтрующих элементов 1, изготавливаемых в форме цилиндров (Фиг.1) или плит (Фиг.2) с различными геометрическими размерами и пористостью. Фильтр состоит из фильтрующих элементов 1, которые вмонтированы в перегородки 2, снабженные перфорацией 8. В днище 6 вварены штуцер слива жидкой фазы 3 и патрубок входа газовой фазы. Крышка 5 оборудована патрубком выхода очищенного газа, а так же душирующим устройством 7 для подачи в корпус фильтра регенерирующего раствора. Материал корпусов фильтров - углеродистая сталь.

Благодаря данному техническому решению существенно повышается надежность работы фильтра за счет установки двух и более ступеней очистки с применением керамики с различной пористостью, что позволяет проводить грубую и тонкую очистку газоаэрозольной фазы в одном корпусе, а также исключить проскок загрязненного воздуха в результате разрушения одного фильтрующего элемента.

Возможность изготовления керамических фильтрующих элементов различных геометрических размеров позволяет производить пожаробезопасные регенерируемые фильтры основных типоразмеров в габаритах существующих аэрозольных фильтров.

В таблице 1 приведены результаты испытаний образцов пористой керамики на сопротивление потоку воздуха до и после обработки их регенерируемыми растворами азотной кислоты.

Таблица 1
Определение аэродинамического сопротивления образцов пористой керамики
Линейная скорость воздуха, см/с	Расход воздуха, л/мин	Аэродинамическое сопротивление, мм вод. ст.
		до регенерации	после регенерации
5,49	5,27	2	3
6,28	6,03	3	4
7,06	6,78	4	4,5
7,84	7,53	5	5
8,62	8,28	6	5,5
9,40	9,03	7	6
10,19	9,78	8	7
10,97	10,53	9	8,5
11,75	11,28	10	9
12,53	12,03	10,5	10
13,32	12,78	11	11

Показано, что обработка материалов регенерирующими растворами не ухудшает их аэродинамические характеристики. При линейной скорости воздушного потока от 5 до 13 см/с аэродинамическое сопротивление исследуемого материала составило от 2 до 11 мм вод. ст., что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к аэрозольным фильтрам.

В таблице 2 приведены результаты определения эффективности очистки аэрозольной фазы пористой керамикой в лабораторных условиях. Материал исследовался по наиболее проникающим частицам размером от 0,3 до 0,4 мкм на лазерном счетчике аэрозольных частиц воздуха ЛАС-0,2-1,5.

Таблица 2
Определение эффективности улавливания аэрозолей
Номер образца	Число частиц		Коэффициент очистки
	до фильтра	после фильтра
	7632	7629
	7733	7750
1	7631	7627	1,01±0,01
	7702	7959
	8880	8875
	7930	7815
2	7741	7733	1,02±0,02
	7640	7195
	7632	3581
	7801	3373
3	7707	3403	2,24±0,08
	7765	3471
	7640	1051
	7815	1002
4	7912	895	8,11±1,22
	7669	901
	7681	35
	7632	34
5	7756	47	189,04±38,75
	7803	53

Невысокие значения коэффициентов очистки образцов с номерами 1-3 обусловлены низкой удельной поверхностью материала, а также размером анализируемых проникающих частиц. Однако, в реальных условиях размеры частиц аэрозоля, подвергающегося очистке, находятся в широком диапазоне. Исходя из этого, возможно применение исследуемых образцов для снаряжения фильтров грубой очистки, а также очистки воздушных потоков с повышенной влажностью.

Высокий коэффициент очистки пятого образца делает этот материал перспективным для снаряжения фильтров тонкой очистки.

Claims (3)

1. Керамический фильтр для очистки газоаэрозольных сред сложного состава, включающий в себя корпус, фильтрующий блок, состоящий из одного и более фильтрующих элементов, изготовленных из высокопористой проницаемой керамики, отличающийся тем, что фильтрующие элементы выполнены в форме цилиндров или плит с различной пористостью

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие элементы могут быть изготовлены исходя из существующих типоразмеров промышленных фильтров.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что фильтрующие элементы могут быть импрегнированы различными химическими составами для улавливания газов и вредных химических веществ по механизму хемосорбции.