Описание процесса фильтрации на регенерируемых пружинных фильтроэлементах

Дата публикации: 12.04.2017

Отличие пружинных фильтроэлементов от пористых фильтрующих материалов

Отличие ФЭП от пористых фильтрующих материалов поясняется рис.2, на котором схематично показаны две фильтрующие перегородки: пористая - А и В, - выполненная из проволоки в виде винтовой спирали для ФЭП.

Как видно из рис.2, пористая перегородка имеет множество извилистых каналов неправильной формы, а проходные сечения регенерируемых ФЭП образованы за счет зазоров между гладкими поверхностями цилиндрической формы.

Начальная стадия фильтрования в любом случае сопровождается некоторым периодом времени, в течение которого происходит образование сводов над фильтрующими каналами. В этот период неизбежен проскок твердых частиц, содержащихся в фильтруемой суспензии (более подробные сведения о начальной стадии фильтрования можно получить в следующей главе).

После формирования над каналами устойчивых фильтрующих сводов наступает период непосредственного фильтрования с получением чистого фильтрата. Чистота фильтрата в этот период будет зависеть от устойчивости фильтрующих сводов по отношению к воздействию давления фильтруемой суспензии и от устойчивости фильтрующих сводов по отношению к возможным вибрациям фильтрующей перегородки.

От величины пор фильтрующей перегородки зависят все стадии фильтрования:

  • во-первых - время образования сводов, а, следовательно, и величина первоначального проскока твердых частиц суспензии;
  • во-вторых, прочность образованных сводов; и, наконец, качество последующего установившегося процесса фильтрования.

На этапе установившегося процесса фильтрования качество фильтрата (его чистота) зависит от пористости слоя, сформированного из задержанных частиц. Частицы, не задержанные слоем осадка, сумевшие проникнуть сквозь фильтрующие своды имеют возможность прилипнуть к внутренним поверхностям фильтрующих каналов за счет сил адгезии и уменьшить проходное сечение фильтрующей перегородки. Этот процесс прогрессирует с течением времени в случае использования пористой перегородки.

В случае использования ФЭП частицы также могут проникнуть сквозь фильтрующий слой и далее через фильтрующий свод. Но в этом случае площадь возможного контакта проскочивших частиц с цилиндрической поверхностью витков несравненно меньше, чем в случае использования пористой перегородки.

Адгезия частиц к поверхности фильтрующих каналов при фильтровании постепенно приводит к снижению скорости фильтрования пористых фильтрующих перегородок, а затем и к полному закупориванию пор.

Регенерация таких перегородок потоком жидкости, направленным в сторону, противоположную тому направлению, при котором производилось фильтрование, с каждым разом становится все менее эффективной. Даже использование химических реагентов не приводит к восстановлению первоначального сечения пор. Это объясняется тем, что доступ реагентов к поверхностям застрявших в порах частиц затруднен из-за самих частиц, находящихся в порах пористой фильтрующей перегородки.

В отличие от пористых фильтрующих перегородок вся фильтрующая поверхность ФЭП и, соответственно прилипшие к ней частички, становятся легко доступными и для противотока жидкости, и для реагентов, предназначенных для регенерации фильтрующей перегородки.

После проведения ряда циклов "фильтрация - регенерация" поры фильтрующих материалов, таких как картон, ткани и др., необратимо закупориваются частичками твердой фазы, поэтому фильтрующие элементы, составляющие основу всякого фильтра, приходится извлекать из фильтрующих аппаратов и заменять новыми. Извлеченные из аппаратов фильтрующие материалы превращаются в отходы. Кроме того, сама процедура замены фильтрующих материалов также требует непроизводительных затрат времени и средств. Все описанные трудности проведения процесса фильтрования многократно возрастают, когда приходится иметь дело с токсичными и радиоактивными жидкостями или газами.

ФЭП свободны от необратимого закупоривания пор. На фильтрах, оснащенных ФЭП, можно проводить бесконечное число циклов "фильтрация-регенерация", не опасаясь их остановки из-за необратимого закупоривания пор и необходимости замены фильтрующих материалов. Использование ФЭП позволяет предприятиям-пользователям получить экономию на ремонтно-восстановительных работах, закупках фильтрующих материалов и реагентах, которые в ряде случаев применяются для регенерации фильтрующих материалов.

Сравнение фильтрационных характеристик металлокерамического фильтрующего элемента (МКФ) и ФЭП

Высокая способность ФЭП к регенерации подтверждается многочисленными экспериментальными данными, фрагмент которых показан на рис.3, где приведено сравнение фильтрационных характеристик металлокерамического фильтрующего элемента (МКФ) и ФЭП.

Испытания проводились на элементах, имеющих одинаковые фильтрующие поверхности и пористость при одинаковом начальном перепаде давления на фильтрующих перегородках. Условия регенерации обратным током жидкости также были одинаковыми. Каждая последующая точка на графике (рис.3) указывает на производительности ФЭП и МКФ, которые получаются после регенерации элемента, проводимой вслед за проведением предыдущего цикла фильтрования.

Из рис.3 видно, что производительность ФЭП выше, чем у металлокерамического элемента, что происходит, по-видимому, из-за меньшего гидравлического сопротивления ФЭП по сравнению с МКФ, а главное: производительность ФЭП практически не изменяется в зависимости от объема отфильтрованной жидкости, т.е. не зависит от числа циклов "фильтрация - регенерация". В то же время, производительность МКФ непрерывно падает, что указывает на необратимое закупоривание его пор. Аналогичные зависимости W от q, были получены практически для всех испытанных сред.

Заключение

Как видно из приведенных материалов, ФЭП может использоваться во многих случаях, когда требуется отделить твердые частицы от несущего их потока газа или жидкости. При этом ФЭК имеют несомненные преимущества перед широко используемыми пористыми фильтрующими материалами за счет их долговечности и отсутствия физической возможности закупоривания фильтрующей поверхности, т.к. она представляет собой гидравлически гладкую цилиндрическую поверхность.

Пружинные регенерируемые фильтр-элементы

Дата публикации: 10.03.2017