Проектирование системы очистки воздуха при производстве растительного масла из семян подсолнечника (стр. 5 из 7)
· ненатуральных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон и др.),
· натуральных минеральных волокон (асбест, базальт и др.)
· ненатуральных неорганических волокон (стеклоткань, металлоткань и др.)
Во всех волокнах растительного происхождения основным веществом, определяющим их свойства, является целлюлоза. Таблица 3.7. Классификация волокон
Хлопковое волокно, так же как и целлюлоза, подвержено значительным изменениям под действием кислот, щелочей и окислителей. Однако, растворы едкой щелочи, с концентрацией от 0,5 до 5% при комнатной температуре, не изменяют состава и свойств хлопкового волокна. Растворы уксусной кислоты слабой концентрации не оказывают заметного действия на хлопковые волокна при любой температуре. Под действием растворов солей Al2(SO4)3, MgCl2 хлопковое волокно разрушается. Аммиачные растворы гидроокисей меди, никеля, кобальта, цинка растворяют целлюлозу. Ткани из хлопковых волокон выдерживают температуру до 800 С.
Льняные волокна относятся к наиболее прочным из группы натуральных волокон растительного происхождения. Химическая стойкость их примерно одинакова с волокнами хлопка. Льняные ткани находят ограниченное применение для фильтрации.
Шерстяные волокна относятся к группе натуральных волокон животного происхождения и состоят, главным образом, из белковых веществ. Шерстяные волокна характеризуются, наличием на поверхности чешуйчатого слоя. В отличие от целлюлозы белковые вещества относительно стойки к действию кислот, щелочи, равно как и газообразный аммиак, быстро разрушают белковые вещества волокон шерсти. Шерстяные ткани могут быть применены при фильтрации газа с температурой не более 900С. Для увеличения прочностных характеристик шерстяных тканей в них добавляют волокна капрона, лавсана или других синтетических материалов. Ткани из шерстяных волокон при высокой температуре имеют большую усадку.
Шелковые волокна относятся к группе натуральных волокон животного происхождения и в основном состоят из белковых веществ. Стойкость к щелочам у шелка несколько лучшая, чем у шерсти, но хуже, чем у хлопка. Шелк стоек к слабокислой среде. В практике шелковые ткани применяются очень редко.
Асбестовое волокно относится к группе натуральных волокон минерального происхождения. Основными достоинствами волокон асбеста являются высокая термостойкость, неподверженность гнилостным процессам, стойкость в щелочных и кислых средах. Прочностные свойства асбестовых волокон невысокие.
Стеклянное волокно отличается высокой термостойкостью, химической стойкостью, выдерживает значительные разрывные нагрузки. Основным сырьем для получения стеклянных волокон для фильтровальных тканей является алюмоборосиликатное стекло. Ткани из алюмоборосиликатного безщелочного стекла применяются для очистки газов, имеющих в составе щелочи. Алюмомагнезиальные стеклоткани могут быть применены для фильтрации кислых сред. Стеклянное волокно может быть изготовлено как непрерывной длины, так и штапельное. В последнее время освоено производство стеклотканей из высокообъемной (текстурированной) пряжи. Недостатком всех стеклянных волокон является их низкая стойкость к перегибам и истиранию. Фильтровальные ткани из стеклянных волокон применяются для очистки газов с температурой до 2500 С.. Температура размягчения стеклянных волокон находится в пределах 500-6000 С.
Лавсановое волокно эластично, устойчиво к истиранию, слипанию, изгибу. В кислых средах стойкость лавсановых волокон относительно высокая, в щелочных средах прочность лавсана значительно снижается, лавсановые волокна устойчивы к воздействию микроорганизмов, ткани из них не плесневеют, устойчивы к действию света, но очень чувствительны к резким колебаниям влажности. Лавсановые фильтровальные ткани при длительной эксплуатации выдерживает температуру 1300 С.
Нитроновое волокно - продукт полимеризации акрил нитрила, сырьем для которого служат ацетилен и синильная кислота. Отличительной особенностью нитроновых волокон является их сходство по внешнему виду с волокнами натуральной шерсти. Стойкость к кислым средам нитрона высокая, он удовлетворительно выдерживает воздействие щелочных сред. Нитрон не чувствителен к резким колебаниям влажности. Термостойкость фильтровальных тканей из нитрона определяется пределом 120-1300 С.
Хлориновое волокно имеет высокую химическую стойкость, устойчиво к действию микроорганизмов и плесени. Выдерживает температуру до 700 С.. При повышении температуры более 700 С хлориновые волокна размягчаются, ткань теряет эластичность и быстро выходит из строя. При длительном воздействии света прочность хлориновых волокон значительно снижается. При колебаниях влажности хлориновые ткани не дают заметной усадки.
Капроновое волокно характеризуется высокой устойчивостью к истиранию и воздействию знакопеременных нагрузок "растяжение-сжатие". Устойчивость в щелочных средах хорошая. В концентрированных кислотах капрон растворяется. Ткани из капрона длительно выдерживают температуру 900 С.
Оксалоновые волокна имеют высокую термостойкость. Ткани из оксалоновых волокон способны длительно работать при температуре 160-2000 С, устойчивы в кислых средах.
Тефлоновые волокна отличаются высокой химической стойкостью, превосходящей все известные материалы, устойчивы к изгибу и трению. Под действием больших механических нагрузок фильтроматериал из тефлона вытягивается, "течет". Тефлоновые ткани могут выдерживать температуру до 2300 С.
По структуре фильтровальные материалы подразделяются на тканые и нетканые. Тканые фильтровальные материалы, в свою очередь, подразделяются в зависимости от способа переплетения на полотняные, саржевые, сатиновые, а в зависимости от вида волокон в нити - штапельные, филаментные, текстурированные, в зависимости от обработки поверхности - ворсованные, гладкие. Нетканые фильтровальные материалы по способу закрепления волокон подразделяется на иглопробивные, холстопрошивные, клееные.
2.2 СПОСОБЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ФИЛЬТРОВАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
В процессе работы матерчатых фильтров происходит постепенное отложение пыли в порах фильтровального материала и на его поверхности. По мере роста слоя пыли растет и гидравлическое сопротивление аппарата. Если периодически не удалять пылевой слой с поверхности материала и из его пор произойдет "запирание фильтра", т.е. тягодутьевой аппарат (обычно вентилятор) будет не в состоянии протягивать газ через забившуюся фильтровальную перегородку. В результате постепенного забивания будет падать производительность вентилятора и, в конце концов, движение газа через фильтр прекратится. Для поддержания фильтра в работоспособном состоянии необходимо периодически удалять пыль с поверхности пор. Однако, как уже было сказано в начале данной главы, оседающий на поверхности фильтровального материала слой пыли одновременно является фильтрующей средой, препятствующей проскоку наиболее мелких частиц пыли. Поэтому с фильтровального материала необходимо удалить не весь слой пыли, чтобы обеспечить приемлемое гидравлическое сопротивление аппарата и сохранить его высокую эффективность пылеулавливания. Процесс удаления части пылевого слоя снаружи и изнутри фильтровальной перегородки в матерчатых фильтрах принято называть регенерацией, т.е. частичным восстановлением первоначальных свойств фильтровальной перегородки. Для сравнения качества регенерации различных фильтровальных материалов автором данной главы в 1976 году был условно принят "показатель регенерации". Численно показатель регенерации было принято рассчитывать как отношение разности конечного (перед регенерацией) и остаточного (после регенерации) гидравлического сопротивления к конечному [Л. 9]. При этом конечное сопротивление принимается равным 150 мм водяного столба. Т.е. показатель регенерации рассчитывается как:
, (3-7)где: DPкон - сопротивление фильтровального материала перед регенерацией, DPост- сопротивление фильтровального материала после регенерации.
Измерения показателей регенерации проводятся в одинаковых условиях, при одних и тех же параметрах, характеризующих свойства пыли, газа, режимы фильтрования, регенерации. В промышленной эксплуатации в настоящее время находится много конструкций, систем, устройств для регенерации фильтровального материала. Одни из них эффективны, другие требуют совершенствования, одни требуют большой затраты энергии, другие более экономичны, одни надежны в эксплуатации, другие быстро выходят из строя. Попытки в каждом конкретном случае устранить какой-то определенный недостаток породили большое разнообразие систем, методов, конструкций регенерирующих устройств. Однако надо отметить, что в основном почти все системы сводятся к применению двух основных способов воздействия на фильтровальный материал, а именно: механического встряхивания (в этом случае пыль удаляется с поверхности фильтровального материала) и обратной продувкой (в этом случае пыль удаляется с поверхности и из пор фильтровального материала). Эти способы используются либо самостоятельно, либо используется их сочетание.
Механическое встряхивание является самым старым способом регенерации фильтровального материала (Рис.3.17 а, б). Он основан на сотрясении рукавов в вертикальном или горизонтальном направлении. Фильтры с такими системами еще достаточно широко. распространены на предприятиях отечественной промышленности и за рубежом. Рукавные фильтры типов ФВ, ФВК, МФУ, РФГ, УРФМ имеют системы механического отряхивания осадка пыли и широко распространены в цветной металлургии, в пищевой и заготовительной отраслях промышленности. Достоинствами фильтров с механическим отряхиванием является стабильность удаления осадка пыли. В качестве основных недостатков следует отметить сложность встряхивающего механизма, который требует постоянного внимания обслуживающего персонала, истирание и изломы рукавов в одних и тех же местах, чувствительность системы к усадке и вытяжке рукавов, необходимость отключения фильтра или отдельной секции на время проведения регенерации. Конструктивно фильтр с механическим отряхиванием может быть выполнен с горизонтальным перемещением верхней рамы с подвешенными на нее рукавами (рис.3.176) В этом случае в процессе регенерации горизонтально подвешенная рама ударяется о специальный упор. Такая система применяется на ряде промышленных фильтров США. Конструкция фильтра с такой системой регенерации несколько проще, чем с вертикальной, однако, имеет существенный недостаток - расшатывание конструкции и недолговечность, работы резиновых упоров.