Технологии очистки воздуха

Гидрофильтр для систем вентиляции и очистки воздуха.

Гидрофильтр

Гидрофильтр – аппарат для мокрой очистки газов и воздуха от пылевых и дымовых компонентов.

Гидрофильтр (лат. Hydro – «вода, водный, водяной» Filtrum – «ткань, фильтр») воздухо- или пылеочистной агрегат, в котором процесс гидрофильтрации среды происходит с применением воды. Такие агрегаты мокрой очистки применяется в химическом производстве, нефтегазовой сфере, производстве сыпучих стройматериалов, пищевом производстве, хлебозаводах, фабриках и в других отраслях промышленности, а так же в бытовой сфере и сфере услуг при использовании твердого топлива (угольные и дровяные мангалы, тандыры, барбекю и т. д.)

По принципу работы гидрофильтры подразделяются на аппараты для мокрого пылеулавливания с водяным фильтром, гидродинамические пылеуловители пенно-барботажного типа, устройства типа скруббер Вентури, промышленные Циклоны с водяным фильтром насадочные гидрофильтры (с применением металлических, сплавных или неметаллических насадочных элементов типа кольца Рашига, кольца Палля, седла инталокс, сетчатые трубки, хорды, полухорды), гидрофильтры для дыма на базе скруббера с кипящей шаровой насадкой.

Определение понятия ГИДРОФИЛЬТР и этимология термина

Гидрофильтр – это аппарат для мокрой очистки воздуха или газов, в котором улавливание нежелательных газообразных и / или механических примесей происходит путем их сорбции в жидкостной преграде (в турбулентном аэрозольном тумане, водяной завесе, микропленке, пенном или кипящем слое).

Эффективность мокрой газоочистки и пылеулавливания обусловлена дипольной структурой H2O – при общей нейтральности каждой молекулы воды, на ее концах сохраняются заряды, к которым – на электромагнитном базисе – и «цепляются» фильтруемые соединения, а также микродисперсная пыль.

Следуя этой логике, гидрофильтром может именоваться любой воздухо- и пылеочистной агрегат, где пурификация / обеззараживание среды происходит за счет воды.

Конечно же, первые, примитивные (античные) методы фильтрования предполагали использование доступных во все времена матерчатых полотен, тканей, через которые просеивали песок, муку и другие немногочисленные сыпучие смеси, использовавшиеся в быту и архаичном строительстве.

древнеегипетская фильтрация воды

Одно из первых изображений водной фильтрации, Египет, 1430 год до Рождества Христова

Открытие же принципа жидкостной сорбции в начале-середине 18 века ознаменовало эру новых устройств и физико-химических подходов к задержанию вредных и нежелательных веществ и пылевых включений. Воздушные фильтры с водяной завесой пришлись очень кстати в разгар энергетической революции и положили начало развитию более продуктивных методов пылегазоочистки.

Типы гидрофильтров и их названия и назначения

Если нет определяющего уточнения, то под термин «гидрофильтр» подпадает широкая номенклатура мокрых промышленных и полупромышленных фильтров с различными принципами действия, конструкциями и назначениями. Рассмотрим их детальнее в таблице ниже.

Тип воздухоочистного агрегата Назначение и особенности
Гидрофильтр для мангала Водяные фильтры для мангалов – компактные навесные устройства, (иногда совмещенные с заборными зонтами – т.н. гидрозонты), для искрогашения и очистки воздуха от дымовых выбросов после печей, мангалов, барбекю, тандыров, жаровен, хибачи и других небольших источников огня, дыма, золы и искр. ГДМ отличаются относительной простотой конструкции, небольшим размером и скромной производительностью и, как следствие, малым потреблением воды.
Гидрофильтр для ресторана и заведений общепита Под группой мокрых фильтров для ресторанов и крупных комплексов питания и отдыха подразумеваются более производительные водяные воздухоочистители, которые, помимо очистки воздуха от искр и дымовых газов, осуществляют эффективное улавливание жиров, механических выбросов (копоти, золы, сажи), а также удаление характерных для кухонь пищевых и дымовых запахов. Назначение – рестораны, кафе, гриль-бары, базы отдыха, санатории, профилактории, заготовочные и доготовочные объекты общественного питания.
Гидрофильтры для покрасочных камер Промышленные устройства, генерирующие в рабочей камере водную завесу для очистки воздуха от сухого порошкового или жидкостного аэрозоля краски тонкой дисперсности, (а также паров растворителей и других – часто очень токсичных – включений).
Абсорберы и скрубберы Высокоэффективные и высокопроизводительные аппараты для широкого перечня технологических задач в области жидкостной фильтрации газовых, пылевых, дымовых и пахучих загрязнителей на предприятиях современной промышленности. Подробнее ниже на странице.

Гидрофильтр. Области применения.

Гидрофильтр имеет широкий спектр применения как в промышленном производстве, сфере обслуживания, так и в быту. Основными функциями гидрофильтров являются:

  • пылеулавливание;
  • защита системы вентиляции от попадания искр;
  • очистка дымовых газов;
  • очистка воздуха от масляного тумана, органических примесей, пыли металлов и других взвешенных частиц;
  • очистка воздуха от газов высокой реактивности;
  • очистка воздуха от паров кислот и щелочей, растворителей, альдегидов, спиртов, галогенов;
  • очистка выбросов от гальванических ванн;
  • поглощение азотнокислых паров;

Таблица рациональной применимости гидрофильтров

Тип агрегата Применение
Водяной циклон Улавливание средне- и мелкодисперсной пыли (нецементирующейся)
Гидродинамический пенный пылегазоуловитель тарельчатого типа Захват пыли, золы, сажи, копоти, охлаждение потока, химическая очистка воздуха от дымовых компонентов, поллютантов паровой и аэрозольной природы
Вентури Захват липких, цементирующихся и вязких пылей, клеев, мастик, сиропов, эмульсий, суспензий, ЛКМ, обработка дымов, паров, туманов и аэрозолей
Насадочный гидрофильтр Очистка воздуха от газов высокой реактивности, паров кислот и щелочей, растворителей, альдегидов, спиртов, галогенов, промышленная дезодорация (сероводород, аммиак, ЛОС)
Скруббер с подвижной шаровой насадкой Тяжелорежимная обработка сложносоставных выбросов высоких концентраций, комплексная газопылевая нейтрализация высокотемпературных потоков

Принцип работы гидрофильтра для очистки воздуха

Принцип действия гидрофильтраторов заключается в пропускании загрязненной механическими, газовыми или аэрозольными поллютантами среды через мокрую – водяную или абсорбентную – преграду, которая может быть представлена в нижеописанных состояниях:

  1. Аэрозоль / Микротуман – распыляемая форсунками жидкость представлена в виде мокрой завесы и / или нерегулярно завихряется входящим потоком, создавая насыщенную аэрозольно-турбулентную среду, в которой происходит захват нежелательных примесей;
  2. Жидкостная пленка – осаждение загрязнителей происходит в жидкостной пленке, (стекающей по внутренним стенкам колонны и / или покрывающей насадочные тела в рабочей камере гидрофильтра);
  3. Пена – слой самоподдерживающейся метастабильной пены, которая образуется за счет прохождения газопотока через перфорацию при одновременной подаче воды или абсорбента на ярусно расположенные перфорированные поддоны в рабочей камере;
  4. Кипящий слой – комплексная мультифазная среда, образующаяся в результате балансировки давлений входящего потока и сопротивления воздухоочистителя, что приводит к псевдоожижению содержимого рабочей камеры.

Во многих реальных случаях жидкость в аппарате может быть представлена сразу в нескольких состояниях (технически запланировано или в рамках сопутствующего эффекта). Так, например, в полых вихревых мокрых циклонах вода или абсорбент присутствует и в виде распыляемого форсунками аэрозоля (в центре колонны), и в виде падающей пленки, стекающей по стенкам рабочей камеры в шламосборную емкость.

Гидрофильтр. Виды и принципы действия.

Циклон с водяным фильтром промышленный

Пожалуй, наиболее простым, но достаточно эффективным аппаратом для мокрого пылеулавливания является циклон с водяным фильтром, а также его разновидность – промыватель СИОТ.

Принцип действия прямо соотносится с таковым у сухого вихревого циклона, с той разницей, что ЦВФ имеет внутри капельную завесу, создаваемую форсуночным блоком.

Запыленная среда тангенциально подводится в рабочую камеру полого гидрофильтра, где, соприкасаясь с жидкостной микропленкой, покрывающей внутренние стенки конусообразной колонны, «слипается» с водой и, утяжеляясь, опадает в шламоприемный бункер. Часть пыли задерживается в микротумане, в полости аппарата.

Водные циклоны, в силу особенностей функционирования, изготавливаются в вертикальном исполнении.

Гидродинамический пылеуловитель пенно-барботажного типа

Наверное, первым гидродинамическим пылеосадителем, можно считать скруббер Дойля, который сегодня практически не используется.

Принцип гидрофильтрации через Дойль-скруббер заключается в нагнетании среды в частично заполненную водой камеру, выходной патрубок которой находится ниже уровня жидкости. Для того чтобы выйти из скруббера, запыленный поток вынужден проходить сквозь воду (барботировать), а затем, через изогнутый штуцер подниматься вверх и выбрасываться в атмосферу. Разумеется, необходимо контролировать брызгоунос посредством туманоуловителя.

Современные модели гидродинамических пылеуловителей барботажно-тарельчатого типа выгодно отличаются от предшественников более высокой компактностью, возможностью улавливания не только пыли, но и газов, а также низким гидравлическим сопротивлением.

Скруббер Вентури

Другим типом высокорезультативных гидрофильтраторов являются скрубберы Вентури. Главной особенностью аппаратов является использование в качестве ключевого элемента конструкции т.н. сопла Вентури, внутри которого газовоздушная среда может разгоняться до десятков и сотен метров в секунду.

В точке максимальной скорости среды – на стыке конфузора (сужающейся части) и диффузора (расширяющейся) – установлен форсуночный блок, генерирующий капельную гидрозавесу. Разогнанный загрязненный поток разбивает завесу в микротуман, на поверхности капелек которого происходит эффективная сорбционная гидрофильтрация поллютанта. Особые требования по качеству воды для номинальной работы гидрофильтров не применяются, достаточно соблюдение ГОСТ 3351-74, регламентирующего концентрацию механических примесей (мутность).

По мере продвижения потока по диффузорной части происходит снижение скорости струи и конденсация микротумана в более крупные капли жидкости, которые агломерируют и опадают в бункер (или отводятся на следующий цикл очистки).

Гидрофильтр насадочный

Особое место в пантеоне индустриальных гидрофильтрационных устройств занимают абсорберы со стационарной насадкой, чье основное предназначение – нейтрализация химически реактивных газов, аэрозолей, туманов и паров.

Принцип действия аппаратов основывается на использовании в рабочей камере хаотично или регулярно уложенной насадки – комплекта тел определенной формы, имеющих большую поверхность при малом объеме.

Гидрофильтр

Схема установки гидрофильтра

Загрязненный поток подается в рабочую камеру с насадкой, на поверхности тел которой форсуночный блок создает тонкую жидкостную микропленку. Газ, вынужденный многократно контактировать с микропленкой, с каждым соприкосновением, сорбируется в водном, известковом, марганцевом или ином слабокислом или слабощелочном абсорбенте.

Среди наиболее часто используемых насадочных элементов – кольца Рашига (Суперрашига), седла Инталлокс, вязанки Гудлое, кольца Палля, SprayPack ®, хорды, полухорды, сетчатые трубки. Насадка может быть как чистометаллической, так и сплавной, и неметаллической.

процесс орошения насадки

Ирригация металлической насадки (кольца Палля)

Насадочные фильтры могут использоваться как на химических и нефтехимических производствах, так и в качестве вентиляционных устройств, показывающих ≈ 100% КПД в очистке воздуха от химических, технических или пищевых запахов.

Гидрофильтр для дыма на базе скруббера с псевдоожиженным слоем

Водяные фильтры для дыма в форм-факторе скрубберов с кипящей шаровой насадкой демонстрируют наиболее впечатляющие результаты.

Принцип действия таких агрегатов основан на т.н. псевдоожижении массива полых пропиленовых шариков, «кипящих» в слое воды или активного раствора.

Такой метод, сочетающий в себе черты пенного барботажа и насадочной фильтрации, и обеспечивает максимальный контакт сред, что выливается в ≈ 100% КПД очистки воздуха от широчайшего спектра опасных газовых и механических включений.

Гидрофильтр системы вентиляции

Производственники и представители околопромышленных индустрий нередко формируют свои запросы в отношении данного типа оборудования как гидрофильтры для вентиляции или аспирации, и это логично.

Фактически, все сферы использования водяных воздухоочистителей так или иначе связаны с забором, перемещением и параллельной фильтрацией газовоздушных сред, что и лежит в основе процессов аспирации и вентиляции.

Гидрофильтр

Промышленный жидкостный фильтр насадочного типа

Гидрофильтрационные аппараты являются ключевыми узлами вентиляционных систем во многих сферах промышленности – в металло-, полимер-, стекло- и деревообработке, металлургии, химии, нефтехимии, текстильной, швейной, добывающей, перерабатывающей промышленности, в порошковой и аэрозольной покраске и многих других направлениях.

Гидрофильтр — искрогаситель

Когда говорят об эффективном искрогашении, особенно, вкупе с захватом золы, копоти, пепла и других органических и неорганических поллютантов, практически всегда подразумевают мокрые воздушные или газовые фильтры.

гидрофильтр искрогаситель

Вылет искр из трубы нередко приводит к возгоранию соседствующих объектов

Сам факт присутствия воды или абсорбента в рабочей камере гидрофильтра обеспечивает – помимо очистки – драматическое охлаждение и существенное увлажнение потока, что во многих производственных приложениях выступает критическим фактором при выборе пылегазоочистного аппарата.

Жидкостные фильтры – это единственный тип установок, позволяющих результативно и безопасно обрабатывать не только горячие среды, (в том числе, с искрами), но и пылегазовоздушные смеси, склонные к (само)детонации или (само)воспламенению.

Гидрофильтр. Виды исполнения оборудования.

Жидкостные пылегазоуловители представлены на рынке в широком разнообразии форм и размеров. Это могут быть как компактные горизонтальные, продольно-ориентированные модули, (например, горизонтальные насадочные скрубберы), так и вертикальные абсорбционные колонны высотой свыше 10 метров.

гидрофильтр скрубберный горизонтальный

Компактный горизонтальный скруббер (размеры соответствуют морскому 20-футовому контейнеру)

Ориентация гидрофильтра может быть как горизонтальной, так и вертикальной, наклонной или нестандартной. Главное условие – обеспечение надлежащего контакта очищающей и очищаемой сред, высокая эффективность, производительность, надежность и компактность.

Шламы гидрофильтров, образование и утилизация

В канве магистральной темы данной страницы нельзя не упомянуть о таком продукте как шлам гидрофильтра, а также о его свойствах и пригодности к дальнейшей переработке.

В результате работы мокрых фильтров – в том или ином объеме – образуется жидкость, содержащая уловленные загрязнители химической (пульпа) или механической (шлам) природы.

Люди без должного технического опыта нередко воспринимают генерацию шламов в качестве негативного аспекта работы водяных пылегазоочистителей, не беря в расчет тот факт, что вода или абсорбент наиболее надежным образом запечатывает уловленные вещества в своем объеме, полностью исключая т.н. вторичное загрязнение.

Более того, именно благодаря полному захвату примесей в шламе, последний зачастую представляет собой экономически ценный продукт, из которого можно эффективно извлечь уловленные или новые, полученные в результате очистки, соединения.

Так, например, гидрофильтр для покрасочных камер генерирует шламовые смеси, содержащие значительные количества механической или растворенной краски, которая – после обезвоживания шлама – может успешно использоваться для нанесения на не столь ответственные конструкции, для предварительной грунтовки или в качестве первых слоев красящего покрытия. Нередко идут «отходы» мокрых фильтров покрасочных боксов и камер и на производство шпаклевок, мастик и других ценных строительных смесей.

Другим примером рационального использования мокрых фильтров является, к примеру, очистка дымовых газов от диоксида серы в скрубберах с использованием кальциево-щелочного абсорбента. Такой подход позволяет хемосорбировать сернистые выбросы с образованием искусственного гипса высокой степени чистоты, который также может быть экономически выгодно сбыт для последующего производства гипсокартона, гипсоволокна, гипсостружечных плит, штукатурных смесей и т.д. См. анимацию.

очистка дыма в гидрофильтре

Получение чистого гипса в результате абсорбционной очистки дымовых газов водным раствором карбоната кальция CaCO3.

Технические характеристики гидрофильтр

Водяные и абсорбционные фильтры демонстрируют следующие характеристики:

  • КПД дезодорации, улавливания газовых и механических примесей ≈ 99%;
  • Широкий перечень поллютантов – дымовые выбросы (SOX, NOX, HCl, H2S, Hg, Cd), пары кислот и щелочей, спирты, эфиры, тиолы, углеводороды, взрывоопасные, пожароопасные, токсичные пыли, дурнопахнущие соединения;
  • Производительность по потоку – от небольших компактных исполнений до крупногабаритных аппаратов и многоступенчатых комплексов с пропускной способностью до 100 000 м3 / час;
  • Температурный режим – до +900 по Цельсию;
  • Низкое сопротивление систем и установок, простая интеграция в любую воздухоочистную инфраструктуру;
  • Широкая комплектность поставки, включающая полный спектр вспомогательного оборудования и обслуживающих конструкций – зонты, воздуховоды, напорные вентиляторы, каплеуловители, шламовые, циркуляционные, буферные емкости, системы автоматизации, контроля и управления, электрокабельная продукция, инструкции, паспорта, сертификаты;
  • Цена доступна даже для средних и малых предприятий, высокая экономичность работы, быстрая окупаемость.

Гидрофильтр для систем вентиляции входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ (22 раздел) Очистка вредных выбросов).

ПОДОБРАТЬ ГИДРОФИЛЬТР

whatsapp Очистка воздуха