پیشرفت های اخیر در تکنولوژی جمع آوری گرد و غلظت و استاندارد ISO در بگ فیلترها

پیشرفت های اخیر در تکنولوژی جمع آوری گرد و غلظت و استاندارد ISO در بگ فیلترها

Recent advances in dust collection technology and ISO standardization in bag filtration

چکیده:
فن آوری جمع آوری گرد و غبار نه تنها به عنوان یک رویکرد مقابله با آلودگی هوا بلکه به عنوان تکنولوژی حذف نانو ذرات، حذف همزمان گاز و گرد و غبار و تسهیل استفاده از تجهیزات در شرایط خاص مانند فشار بالا و پایین و درجه حرارت استفاده می شود. غلظت ذرات در جو، بویژه PM2.5، با وجود کاهش غلظت گرد و غبار تخلیه شده از منابع ثابت، کاهش نیافته است. به نظر می رسد این عدم کاهش در ذرات PM2.5 به علت شکل گیری ذرات ثانویه ای است که پس از تخلیه مواد گازدار قابل فشرده سازی و / یا واکنشی ایجاد می شود. بنابراین، نیاز به بهبود در تکنولوژی جمع آوری گرد و غبار وجود دارد. در این مقاله، پیشرفت های اخیر در تکنولوژی جمع آوری گرد و غبار، به ویژه فیلتر های کیسه ای و رسوبات الکترواستاتیک، شرح داده شده است و استانداردهای ISO مربوط به بگ فیلتر خلاصه شده است. چشم انداز آینده این فن آوری ها مشخص شده است. این مقاله به درک ما از جذب ذرات جامد و به بهبود تکنولوژی حذف ذرات و توسعه برنامه های آینده کمک می کند.

مقدمه:
جمع آوری گرد و خاک به عنوان یک فن آوری جهت جدا کردن ذرات از یک جریان گاز است که قادر به بازیابی محصولات با ارزش از فرایندهای صنعتی می باشد. پس از آنکه آلودگی هوا به عنوان یک موضوع جدی اجتماعی مطرح شد، جمع آوری گرد و غبار به طور گسترده به عنوان یک اقدام مناسب جهت جلوگیری از انتشار آلاینده های هوا استفاده شد.
تجهیزات جداسازی ذرات در شرایط خاص و خطرناک مانند جداسازی ذرات نانو، جداسازی همزمان گاز و ذرات و جداسازی ذرات در دماها و فشارهای بسیار بالا و پایین مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، جمع آوری گرد و غبار به یک فن آوری مهم برای ایجاد فضای تمیز جهت زندگی و تامین رفاه انسان تبدیل شده است. آلودگی هوا در شمال شرق آسیا و سایر مناطق به یک موضوع جدی و فوری تبدیل شده است.
در این مقاله، روند جاری در تکنولوژی جداسازی ذرات و استاندارد ISO در بگ فیلترها توضیح داده شده است.

بررسی تکنولوژی جمع آوری گرد و غبار:

انواع مختلف روش های جمع آوری گرد و غبار برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار می گیرند، اما جمع آوری گرد و غبار به روش خشک در حال حاضر به طور گسترده استفاده می شود. شکل 1 یک طرح از اندازه ذرات و غلظت های گرد و غبار معمولی را نشان می دهد. محدوده ی پوششی هر یک از تجهیزات ممکن است با سایر تجهیزات overlap داشته باشد. فیلترهای هوا با کارایی متوسط، بالا و بسیار بالا (HEPA) و فیلترهای فوق العاده کم نفوذ (ULPA) در غلظت گرد و غبار کم برای پاک سازی هوا و ایجاد یک فضای بسیار تمیز به کار می روند در حالی که سیکلون، رسوب الکترواستاتیک (ESP) و بگ فیلترها در غلظت زیاد گرد و غبار، بازیافت محصولات در حالت پودر و جلوگیری از آلودگی هوا استفاده می شود. سیکلون ها عمدتا به دلیل عملکرد ضعیف آنها برای ذرات ریز به عنوان پیش جمع آوری کننده و قبل از فیلترهای ESP و کیسه استفاده می شود. فیلترهای کارتریجی جهت تصفیه هوای مصرفی در موتورهای احتراق درون سوز، بهبود محیط کار و جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه ای از ابزارهای ماشینی استفاده می شود. با این حال، هر یک از جمع آوری کننده ها(collector) پوشش خاص خود را دارد که طبیعتا در حال گسترش روزافزون هستند. به عنوان مثال، محدوده ی پوششی فیلترهای کیسه و ESP ها باافزایش غلظت ذرات افزایش یافته است، در حالی که استفاده از فیلترهای کارتریجی در غلظت بالاتر می باشد. در حال حاضر، فیلترهای کیس ای و ESP ها به عنوان تجهیزات با راندمان بالا در غلظت بالا مطرح هستند. در غلظت کم ، فیلترهای های یک بار مصرف (مدیاها) به طور عمده استفاده می شود. با این حال، این فیلترها ظرفیت محدودی در جمع آوری گردوغبار دارند که دلیل آن را می توان به ویژگی های گردوغبار نسبت داد . به عنوان مثال، ذرات با جمع آوری در داخل فیلتر باعث ایجاد و افزایش افت فشار می شوند.
جمع آوری ذرات با ابعاد نانو(nano-material) یک مسئله مهمی است که باید در ساخت ذرات نانو و از دیدگاه “ایمنی نانو” مورد توجه قرار گیرد. هنگامی که غلظت ذرات بسیار کم و حجم گاز تصفیه شده کوچک باشد، فیلترهای هوا می توانند مفید واقع شوند. با این حال، هنگامی که حجم تصفیه گاز بالا رود، فیلتر هوا نمی تواند به دلایل ذکر شده در بالا استفاده شود.

شکل شماره 1 : نقشه ناحیه جمع آوری گرد و غبار خشک در اندازه و غلظت متفاوت ذرات

جلوگیری از انتشار PM2.5 ها:
PM2.5 ها نه تنها ناشی از منابع طبیعی بلکه از منابع مصنوعی نیز می باشند. با کاهش قابل ملاحظه ای در میزان گرد و غبار تخلیه شده از منابع مصنوعی، به ویژه منابع ثابت،غلظت PM2.5 ها کاهش یافته است. تصور می شود که درصد بالایی از PM2.5 ها بوسیله واکنش های فتوشیمیایی در اگزوز منابع مصنوعی تولید می شود. فیلترهای ESP و کیسه ای که اغلب جمع آوری گرد و غبار در منابع ثابت را بر عهده دارند، نه تنها قادر به جمع آوری ذرات، بلکه همچنین قادر به جمع آوری گازهای واکنش دهنده یا فشرده را نیز دارند. از این رو، مهم است که بهبود عملکرد حذف این جمع آوری کننده ها و یا توسعه فن آوری های جدید موثر در کاهش انتشار PM2.5 ها مورد توجه قرار گیرد.

ESP :
شکل 2 راندمان آزمایشی در حذف خاکستر ذغال سنگ با استفاده از یک مقیاس آزمایشی(pilot) ESP را نشان می دهد. میزان بازدهی بسیار بالا است، اما اغلب برای ذرات 0.1-1 میکرومتر موثر است. این محدوده اندازه ذرات مربوط به منطقه مکانیزم های اصلی شارژ انتشاری و شارژ میدانی است. از این رو، یک چالش عمده برای توسعه ESP، بهبود عملکرد جمع آوری در منطقه انتقال است. به طور کلی، مقاومت ظاهری یک ذره بستگی زیادی به عملکرد ESP دارد. به عنوان مثال یک ESP با عملکرد و پایداری بالا برای مقاومت کششی ρd in Ω·cm می باشداما عملکرد به طور معنی داری در محدوده مقاومتی بیشتر یا کوچکتر کاهش میابد.

شکل شماره 2 : بازده ی ESP در مقیاس آزمایشگاهی

خاکستر حاصله از احتراق نفت سنگین نمونه ای از گرد و غبار با مقاومت بالا می باشد. هنگامی که گرد و غبار با مقاومت کم با یک ESP جمع آوری می شود، بازده جمع آوری با افزایش دمای در ولتاژ ثابت افزایش می یابد، اما با افزایش دما در جریان تخلیه ثابت کاهش می یابد. با این حال، بهره وری جمع آوری با corona power افزایش می یابد (شکل 3). از آنجا که corona power مصرف انرژی ESP است و محصول ولتاژ اعمال شده و جریان تخلیه است، بازده جمع آوری ESP را می توان از انرژی مصرفی محاسبه کرد.

شکل شماره 3: بازده جمع آوری ESP برای گرد و غبار با مقاومت پایین

ذرات با به راحتی بر روی الکترود جمع آوری می شوند، اما برخی از آنها دوباره به جریان گاز منتقل می شوند.در این حالت راندمان جمع آوری ESP به طور قابل توجهی کاهش می یابد. از این رو، لازم است که برخی از اقدامات مناسب برای جلوگیری از تضعیف عملکرد، مانند تزریق افزودنی ها در جهت افزایش مقاومت، تزریق افزودنی ها برای افزایش نیروی چسبندگی ذرات جهت کاهش آزاد شدن دوباره، و یا تشکیل یک فیلم آبی جهت کاهش آزاد شدن دوباره ذرات انجام شود.
خاکستر تولید شده در اثر احتراق ذغال سنگ یک نمونه از گرد و غبار مقاوم است. شکل 4 کارایی جمع آوری تجربی یک ESP را جهت گرد و غبار مقاوم در برابر حرارت در دماهای مختلف نشان می دهد. بازده جمع آوری با قدرت کورونا افزایش می یابد، اما با افزایش دمای گاز کاهش می یابد، که متفاوت از روند نشان داده شده برای گرد و غبار مقاوم است. به نظر می رسد این موضوع به این دلیل است که مقاومت خاکستر زغال سنگ کاهش می یابد و ولتاژ قابل رویت شدن با افزایش دما کاهش می یابد.

شکل شماره 4 : بازده جمع آوری ESP جهت گرد و غبار با مقاومت بالا

در مورد ،تخلیه در الکترودهای جمع آوری برای ذرات گردوغبار دشوار است و الکترون ها در لایه گرد و غبار انباشته می شوند. از این رو، ولتاژ واقعی اعمال شده توسط لایه گرد و غبار ، قدرت میدان الکتریکی موثر و در نهایت بازده جمع آوری کاهش می یابد. اگر شود، تخلیه برگشتی و راندمان جمع آوری به طور قابل توجهی کاهش می یابد. از این رو، کاهش مقاومت و ثبات در عملیات شارژ شدن، از اقدامات مهم می باشد. مشخص شده است که عملکرد ESP به طور قابل توجهی در دمای پایین تر از نقطه شبنم اسید SO3 (شکل 5) بهبود یافته است .این نوع ESP تحت عنوان Low-low-temperature ESPs ، به تازگی محبوب شده اند. Low-low-temperature ESPs اجازه فشرده شدن را به ESP ها می دهد،اما باید از خوردگی تجهیزات جلوگیری به عمل آید.

شکل شماره 5 : عملکرد جمع آوری ESP درجه حرارت پایین

ESPs با درجه حرارت بالا نیز در دهه های اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. ESP High Temperature یک راه حل خوب برای تمیز کردن گاز داغ جهت اطمینان از ثبات دراز مدت سیستم تولید در بسیاری از صنایع می باشد.این سیستم در کوره های احتراق مایع تحت فشار (PFBC) و integrated gasification combined cycle (IGCC) استفاده می شوند. ESP با درجه حرارت بالا برای حذف گرد و غبار برای جلوگیری از آسیب رساندن به تجهیزات پایین دست استفاده می شود، برای مثال در مبدل های حرارتی و توربین های گازی. مقدار گرد و غبار گاز ورودی باید کمتر از 5 میلی گرم در متر مکعب باشد. در این شرایط، تصفیه هوا باید در دمای 900-1200 درجه کلوین انجام شود. Fly ash همچنین حاوی چند عنصر خطرناک از فلزات سنگین است که می تواند باعث آسیب به کاتالیزورها و منجر به غیرفعال شدن آنها شود. از این رو، لازم است ESP درجه حرارت بالا در برابر سیستم کاتالیزوری انتخابی (SCR) برای انواع خاصی از گازهای خروجی از دودکش (به عنوان مثال، گاز در کوره شیشه ای) قرار داده شود.

بگ فیلتر:
به تازگی، فیلترهای کیسه از نوع پالس جت ، سرعت فیلتراسیون نسبتا بالا بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند .این سیستم ها می توانند در اندازه های جمع و جور باشند. عملیات این نوع بگ فیلتر شامل مراحل جمع آوری ذرات و تمیز کردن ذرات انباشته شده است. مرحله ضبط نیز به دو مرحله تقسیم می شود، یکی “بدون” و یکی “با” یک لایه گرد و غبار بر روی مدیا می باشد. از این رو، عملیات تصفیه را می توان به سه مرحله تقسیم کرد. این الگوی تکراری به وضوح در شکل 6 دیده می شود که نشان دهنده تغییر غلظت غبار خروجی در طول زمان از یک سیستم بگ فیلتر طی سه مرحله می باشد. از آنجایی که مرحله تزریق پالس جت بسیار سریع می باشد(مرحله 3)، مدت زمان آن نمی تواند در شکل نشان داده شود، اما می تواند در زمانی که غلظت غبار بالا می رود، تشخیص داده شود. در این حالت غلظت گرد و غبار به شدت افزایش می یابد و در یک زمان کوتاه (مرحله 1) کاهش می یابد و تا زمان تزریق پالس ، پایین بیاورد (مرحله 2)
ویژگی های هر مرحله می تواند به صورت زیر خلاصه شود:
مرحله 1: جمع آوری گرد و غبار بدون تشکیل کیک غبار.:
این مرحله می تواند به عنوان زمان بعد از فرآیند تمیز کردن گرد و غبار تا زمان مسدود شدن فیلتر تعریف شود.این مدت زمان بسیار کوتاه است، اما جریان گاز و غلظت گرد و غبار بسیار بالاتر از حالتی است که در طول دوره تصفیه ثابت با توجه به مقاومت کم جریان و پالس خروج هوا می باشد. علاوه بر این، تنها چند ذره در محیط باقی می ماند تا ذرات ورودی در داخل محیط جمع آوری شوند و در نهایت فیلتر را مسدود کنند. به عبارت دیگر، ذرات منتشر شده از فیلتر و مقدار گرد و غبار منتشر شده در این مرحله شامل بخش بزرگی از کل گرد و غبار منتشر شده در فیلتراسیون گرد و غبار می باشد(شکل 6). با این حال، تعداد ذرات باقی مانده در پارچه در ابتدای این مرحله با افزایش تعداد چرخه های تمیز کردن افزایش یافته و به این ترتیب کارایی مجموعه ای از فیلترهای پارچه ای بهبود می یابد (شکل 7)

شکل شماره 6 : مرحله عملیاتی بگ فیلتر و غلظت ذرات خروجی از یک بگ فیلتر در مقیاس آزمایشی

شکل شماره 7 : کارایی پارچه های غیر بافته شده با افزایش سایز ذرات

مرحله 2: جمع آوری گرد و غبار با تشکیل کیک غبار:
در این مرحله، ذرات گرد و غبار به وسیله اثر لایه گرد و غبار که از همان ذرات گرد و غبار تشکیل شده اند به دام می افتند. بنابراین بازده جمع آوری برای هر اندازه ذرات تقریبا 100٪ است، همانطور که در قسمت داده های تحت عنوان”فقط قبل از تمیز کردن “در شکل 7 نیز پیداست. این مرحله تا زمانی که پالس هوای تمیز تزریق می شود، ادامه پیدا می کند. در این بازه، غلظت ذرات خروجی بسیار کم می شود. این از تغییر در غلظت گرد و غبار خروجی در برابر گرد و غبار ورودی قابل استنباط است (شکل 8). غلظت گرد و غبار خروجی در ابتدا به شدت کاهش می یابد، اما با وجود افزایش ضخامت لایه ی گرد و غبار، این راندمان همچنان بالا می ماند که این روند تا زمان رسیدن به افت فشار نهایی ادامه می یابد.تا قبل از این حالت غلظت گرد و غبار به طور مداوم کاهش می یابد. تا به حال هیچ توضیحی روشنی در این باره ارائه نشده است، اما برخی از نشت های گرد و غبار مربوط به بسته بندی ناهموار فیبرها در مدیا (شکل 9) و تشکیل برخی درزها ممکن است به این اثر کمک کنند.

شکل شماره 8: رابطه غلظت خروجی C با حجم گرد و غبار M در سرعت های مختلف فیلتراسیون از فیلتر فایبرگلاس

شکل شماره 9 : اثر عدم تناسب وزن توده فیبر در نفوذ پذیری و ذرات منتشر شده از یک فیلتر از جنسpolytetrafluoroethylene (a) توزیع سطحی توده فیبر؛ (ب) توزیع نفوذ پذیری؛ (c) توزیع ذرات منتشر شده در سرعت فیلتراسیون 1 m / min.
مرحله 3: تمیز کردن ذرات انباشته شده:
در این مرحله، هوای فشرده تمیز در کسری از میلی ثانیه به فیاتر تزریق می شود. طی تزریق هوا، فیلتر، که در ابتدا به سمت داخل خم شده بود ،در ثر جریان پالسی هوا به سمت خارج منحرف شده و کیک گرد و غبار برداشته می شود سپس فیلتر به حالت نصبی خود باز می گردد(شکل 10).

شکل شماره 10 : نمایش مقطعی از بگ فیلتر همراه با فیلتراسیون و فرآیند تمیز کردن

به نظر می رسد ذرات PM2.5 بعد از تمیز کردن پالس بیشتر منتشر می شود، بنابراین نرخ انتشار ذرات پس از تزریق پالس مهمترین مسئله در جمع آوری موثر ذرات PM2.5 می باشد. از این رو لازم است یک محیط فیلتر مؤثر با کارایی کافی برای جمع آوری ذرات PM2.5 و بهبود عملکرد را جهت کاهش میزان انتشار فراهم شود.
بگ فیلتر های نوع پالس جت به دلیل کارایی بالا و زمان تمیز کازی اندک و حمع آوری و تمیز کردن ذرات در یک مکان واحد (منظور on stream بودن مکانیسم تمیزکاری است)در حال حاضر محبوب هستند، در این سیستم فیلترها به چند بلوک تقسیم شده و عناصر در هر بلوک با تزریق هوا فشار بالا در یک زمان بسیار کوتاه تمیز می شوند. در نتیجه، از آنجا که مقاومت در برابر جریان فیلترهای تمیز بسیار پایین است، جریان گاز به آن فیلتر های تمیز شده ورود می کند و بار گرد و غبار آنها در ابتدا به شدت افزایش می یابد و بعدا کاهش می یابد. شکل 11a تغییرات افت را نسبت به زمان را نشان می دهد.شکل های 11b و 11c رفتار گرد و غبار آزاد شده پس از تمیز کردن و پس از راه اندازی مجدد فیلتراسیون را نشان می دهد.

شکل شماره 11 : اثر پارامترها بر عملكرد تصفيه (a) تغيير زمان افت فشار، بار گرد و غبار و غلظت گرد و غبار منتشر شده؛ (ب) درست بعد از عملیات تمیزکاری؛ (ج) پس از شروع مجدد فیلتراسیون

این به این معنی است که بهبود یا نوآوری در عملیات مانند روش عملیات تمیز کردن، کنترل جریان گاز در کابین و الگوی عملیاتی تجهیزات، مسئله مهمی برای سرکوب انتشار گرد و غبار است. به همین دلیل، شبیه سازی عددی جریان گاز در مخزن و توسعه هوا پالس در تمیز کردن جهت طراحی سیستم های فیلتر کیسه ای امری ضروری است.
حذف همزمان ذرات و گازهای خطرناک:
گاز هایی که توسط جمع کننده گرد و غبار برداشته می شود اغلب مقادیر کم گازهای خطرناک یا سمی مانند SOx، NOx و HCl و بخار فلزات سنگین مانند Hg را شامل می شوند. اگرچه می توان آنها را در حالت گازی نیز کشف و به دام انداخت،ولیکن می توان آنها را با تبدیل به فاز “ذرات” توسط برخی از مکانیسم ها مانند واکنش و یا جذب بر روی ذرات حذف کرد. به عنوان مثال، گاز HCl با واکنش با CaCO3، ذرات جامد کلسیم را تشکیل و پس از آن این ذرات با بگ فیلتر برداشته می شوند. شکل 12 بازده حذف گاز HCl خروجی از دودکش را نشان می دهد. این مکانیسم نیازمند نسبت 1 به 3 استوکیومتری پودر آهک هیدراته نسبت به HCL جهت دستیابی به راندمان حذف 90٪ و نسبت 1 در حالت مایع می باشد. از این رو، با استفاده از تکنیک های نوآورانه در کاهش مصرف آهک غیر واکنشی، نیاز به مصرف آهک کاهش می یابد.

شکل شماره 12 : راندمان حذف HCl

توسعه یک محیط فیلتر با کارایی بالا:
شکل 13 نفوذ آزمایشی فیلتر های مختلف مانند فیلتر کیسه ای، HEPA و فیلتر های نانوفیبری را نشان می دهد. حداکثر نفوذ در اندازه ذرات بین 100 نانومتر تا 1000 نانومتر می باشد و با کاهش قطر فیبر، کاهش می یابد.

شکل شماره 13: نفوذ ذرات از فیلترهای مختلف

علاوه بر این، هرچه قطر فیبر نازک تر باشد، سرعت فیلتراسیون بالاتر است و اندازه ذرات نفوذی کوچکتر می باشد. علاوه بر این، در محدوده نانو فیبر، ضریب تصحیح کانینگهام برای لغزش گاز تا حد زیادی افزایش می یابد و در نتیجه، سیال فرودی بر روی فیبر کوچک می شود، یعنی افت فشار فیلتر پایین می آید.
از این دیدگاه، جنبه های مختلف فیلترهای نانوفیبری مورد بررسی قرار گرفته است
تقاضای کاربران برای نوآوری تکنولوژی فیلتر کیسه:
از آنجا که بگ فیلترها ها در صنایع مختلف استفاده می شود، هدف و کاربرد استفاده از آنها می تواند در میان کاربران متفاوت باشد. کمیته جمع آوری گرد و غبار در انجمن صنایع پودر و مهندسی (APPIE)، ژاپن از استفاده، مشکلات و خواسته های کاربران مربوط به بگ فیلترها در بخش های مختلف صنعتی از طریق بازدید از کارخانه ها و نظرسنجی ها در میان شرکت های عضو APPIE را مورد مطالعه قرار داده است. محبوب ترین بگ فیلتر تحت عنوان سیستم فشرده با فضای کوچک و دبی جریان کمتر از 100 m3 / min می باشد. تقاضاها جهت بهبود تکنیک ها صرف نظر از بخش ها، برای مثال بهبود عملکرد تمیز کردن، سرعت فیلتراسیون بالا و افت فشار پایین سیستم (جدول 1)، مشابه بود. علاوه بر این، کاربران درخواست دیدن و تجسم تست های عملکرد و نتایج را داشتند.

جدول شماره 1 : خلاصه ای از نتایج نظرسنجی (خواسته های کاربران جهت پیشرفت در تکنولوژی بگ فیلترها)

استانداردهای ایزو مربوط به بگ فیلترها:
با وجود ایجاد،استفاده و وجود گردوغبار بسیار زیاد در صنایع و کشورهای مختلف، تنها چند استاندارد ISO مربوط به جمع آوری گرد و غبار وجود دارد،برای مثال استاندارد(ISO 2011 ) ISO 11057 تحت عنوان “روش آزمون کیفیت هوا جهت مشخص کردن فیلتر تصفیه فیلتر و استاندارد ISO 16891 (ISO 2016) تحت عنوان “روشهای آزمون جهت ارزیابی تغییر خصوصیات فیلترهای های با قابلیت قابل تمیز کردن دوباره ” هر دو روشهای آزمایشی را جهت ارزیابی عملکردهای سطح متوسط ​​مانند جمع آوری و افت فشار و تضعیف گازهای خورنده با استفاده از تست شتاب فراهم می کنند. دو استاندارد مربوط به استاندار کلی ISO / PWI 16313-1 تحت عنوان ” تست آزمایشگاهی سیستم های جمع آوری گرد و غبار با استفاده از فیلترهاو سیستم پالس جت فشرده ” که مربوط به روش ارزیابی سیستم های جمع آوری گرد و غبار مورد بحث قرار گرفته است:
قسمت 1: سیستم هایی که از فن های یکپارچه استفاده نمی کنند و استاندارد ISO / PWI 16313-2 تحت عنوان ” تست آزمایشگاهی سیستم های جمع آوری گرد و غبار با استفاده از فیلترهاو سیستم پالس جت فشرده ”
قسمت 2: سیستم با استفاده از فن های یکپارچه

ISO 11057 :
این استاندارد بین المللی آزمون مرجع استاندارد را در فیلترهای صفحه ای متوسط قابل تمیز شدن که مخصوصتمیز کردن گازهای خشک هستند را توصیف می کند. هدف اصلی آزمایش، کسب اطلاعات در مورد عملکرد عملیاتی و انتشار ذرات یک محیط در فیلتر قابل تمیز کردن در سایز متوسط می باشد.از نتایج این روش نمی توان جهت پیش بینی عملکرد مطلوب فیلترهای سایز بزرگ استفاده شود. با این حال، جهت انتخاب و توسعه فیلتر های قابل تمیز کردن و شناسایی پارامترهای عملیاتی مناسب مفید می باشند.

شکل 14 یک طرح آزمایشی است که در استاندارد ISO 11057 نشان داده شده است. Pural NF ، به عنوان پودر تست استفاده می شود و با سرعت ثابت از بالای دستگاه وارد می شود. این هوا توسط هوای فشرده پراکنده شده و جریان گاز کثیف به طور عمودی به داخل مجرا جریان می یابد. سپس بخشی از گاز کثیف به یک محیط فیلتر آزمایش می رسد، که به صورت عمودی در مجرا نصب شده است. پودر تست در محیط فیلتر جمع آوری می شود. هنگامی که افت فشار در محیط فیلتر به یک مقدار از پیش تعیین شده رسید، فیلتر با استفاده از یک سیتم پالس جت می شود.

شکل شماره 14 : دستگاه تست نشان داده شده در ISO 11057

آزمون های ذکر شده در این استاندارد در جدول 2 نشان داده شده است. پارامترهای عملیاتی این آزمون ها در جدول 3 ذکر شده اند:

جدول شماره 2 : توالی فازهای آزمایش استاندارد

جدول شماره 3 : پارامترهای تست اولیه و تحمل

شکل 15 یک مثال از تغییر در افت فشار باقی مانده را در زمان های مختلف در ISO 11057 نشان می دهد:

شکل شماره 15 : روند تغیر افت فشار باقی مانده در مقابل زمان قبل و بعد از ageing

ISO 16891 :

این استاندارد بین المللی یک استاندارد آزمون مرجع جهت ارزیابی ویژگی های تخریب نسبی مدیای فیلتر قابل تمیز کردن در کاربردهای صنعتی در شرایط آزمون استاندارد شبیه سازی شده می باشد. هدف اصلی آزمایش، کسب اطلاعات در مورد تغییر نسبی خواص مدیای فیلتر به علت قرار گرفتن در معرض شرایط شبیه سازی شده در مدت زمان طولانی می باشد. هدف اصلی این استاندارد بین المللی، تغییر در خواص فیلترهای پارچه غیر منسوج است، زیرا این فیلترها در این استاندارد در شرایط مشابه شرایط آزمایش مورد استفاده قرار می گیرند.
عملکرد فیزیکی مدیا فیلترها معمولا با گذشت زمان و در معرض شرایط غیر معمول گاز حامل، مانند دماهای بالا،وجود گازهای خورنده و… تحت تاثیر قرار گرفته و ممکن است حتی از بین نیز بروند. هنگامی که مدیا فیلتر در معرض شرایط جوی بسیار گرم و یا گازهای خورنده قرار می گیرد، آسیب برگشت ناپذیر به مدیای آنها وارد شده و درنهایت باعث تضعیف عملکرد فیزیکی، از جمله مقاومت کششی و برشی آنها می شود. مقاومت کششی فیلترها در بگ فیلترهای در معرض درجه حرارت بالا و یا گازهای با معادله زیر بیان شود،در این معادله فرض شده است که واکنش تخریبی بین گاز خورنده و برخی از مولفه های واکنشی در فیبر، شبه خطی می باشد:

: استحکام کششی مواد فیلتر در زمان t

F(A) : ثابت ناشناخته سطح کل مدیا فیلتر A
K : ثابت واکنش موثر در تخریب مدیا

فرآیند تجزیه بسیار آهسته می باشد و بنابراین تغییر قابل اندازه گیری تنها زمانی ظاهر می شود که مدیا فیلترها به مدت طولانی در معرض شرایط غیر معمول ذکر شده قرار بگیرند. از این رو، در این استاندارد بین المللی، تخریب با قرار دادن مدیا فیلتر در معرض دمای بالا و غلظت بالای گاز خورنده ، افزایش می یابد. در این استاندارد در سه مرحله زیر انجام شود
1- تهیه فیلتر فیلتر جهت قرار گرفتن در معرض گاز و دمای بالا
2- قرار گرفتن فیلتر در معرض دما و غلظت بالای گاز خورنده
3- آزمون کششی

یک نمونه آزمایشی با نفوذ پذیری مشابه در شکل 16 نشان داده شده است که در آن مدیا فیلتر در معرض دما و غلظت بالای گازخورنده قرار می گیرد. گاز خورنده می تواند مطابق با هدف مدیا فیلتر از جدول 4 انتخاب شود، اما گاز آزمایشی و غلظت آن نیز می تواند بر اساس مشورت متخصصین انتخاب شود. سپس پارامترهایی مانند استحکام کششی، طول کشیدگی و کاهش جرم اندازه گیری می شود. شکل 17 یک مثال از نتیجه آزمون نشان داده شده در ISO 16891 را نشان می دهد.

شکل شماره 16 : مثالی از جریان پیوسته با توجه به نوع نصب در آزمون مواجهه

جدول شماره 4 : ترکیب گازهای خورنده در آزمون مواجهه

شکل شماره 17 : مقاومت کششی در زمان های مختلف مواجهه

نتیجه گیری:
مشکل حذف ذرات PM2.5 یک مسئله بسیار دشوار اما حیاتی است که باید در رابطه با گرم شدن کره زمین، به ویژه در شمال شرق آسیا حل شود. برای انجام این کار، وسایل تصفیه، به ویژه ESP و فیلتر کیسه، نقش مهمی را بازی می کنند.
در این مقاله، وضعیت پیشرفت جمع آوری گرد و غبار و توسعه فن آوری جمع آوری گرد و غبار، به خصوص بگ فیلتر، ESP مرطوب، و ESP با درجه حرارت بالا بررسی شد. همچنین استانداردهای ISO مربوط به بگ فیلترها نیز شرح داده شد. در آینده، فن آوری هایی برای بهبود عملکرد ESP های خشک، ESP های مرطوب و ESP های با درجه حرارت بالا در مناطق و صنایع مختلف مورد استفاده قرار خواهد گرفت. بگ فیلترها با راندمان بالا ، سرعت فیلتراسیون بالا و افت فشار پایین هنوز هم که هنوز است به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. این مقاله به درک ما از جذب ذرات جامد کمک می کند و پایه ای برای بهبود فناوری های حذف ذرات و توسعه برنامه های آینده است.