Испытание технических фильтровальных тканей

РЕФЕРАТ

Техническая фильтровальная ткань, фильтровальные рукава, гидравлическое сопротивление, запылённость очищенного воздуха, пылеемкость, размеры пор, воздухопроницаемость, изгибоустойчивость, стойкость к истиранию.

Цель работы: подбор фильтровальных тканей для обеспечения нормативного уровня запылённости очищенного воздуха рукавными фильтрами при его возврате в цех 111-1У стадии дробления ДСК, участок № 1 асбестообогатительной фабрики. В начале работы проведено обследование камеры рукавных фильтров в 111-1У стадии дробления ДСК. Выполнены замеры запылённости очищенного воздуха в центре камеры рукавных фильтров, которая составляет 1,18-3,2 мг/м³. Запылённость воздуха превышает гигиенический норматив при возврате его в цех – 0,15 мг/м³. Результаты испытаний востребованы для предприятий Москвы, регионов России и Казахстана, где вопросы промышленной фильтрации стоят особенно остро.

Основными причинами увеличенной запылённости являются:

1. Проскок запылённого воздуха в камеру рукавных фильтров через неплотности нижнего крепления рукавов. Кольца в фильтровальных рукавах не соответствуют размерам гнезд.
2. Эксплуатируемые технические ткани пропускают мелкодисперсную пыль, особенно во время встряхивания фильтровальных рукавов.

Для проведения промышленных испытаний применительно к рукавным фильтрам 111-1У стадии дробления ДСК выбраны следующие фильтровальные ткани: два иглопробивных полотна – Акрофил Т, РПК-2 (НИИНМ), белорусское фильтровальное основовязаное полотно ВФ-19 (фирма «Комета»), артикул 14506 ТС «Чайковский текстиль», артикул 217а «Сурская мануфактура». Исследования проводились в лабораторных условиях центра экологических проблем асбеста ОАО «НИИпроектасбест» и испытательной лаборатории НИИНМ, г. Серпухов. Показатель воздухопроницаемости новых фильтровальных тканей находится в пределах 109-147 дм³/м²с. Самый низкий показатель у ткани артикул 217а, высокий у Акрофила Т. После 6 месяцев эксплуатации эта величина у фильтровальных тканей снизилась до 32–37 дм³/м²с.

Остаточная запылённость очищенного воздуха в течение 6 месяцев эксплуатации технических фильтровальных тканей составляет в среднем для:

• арт. 14506 ТС – 0,74 мг/м³;
• РПК-2 – 0,48 мг/м³;
• Акрофил Т – 0,19 мг/м³;
• трикотажного основовязаного полотна ВФ-19 – 0,38 мг/м³;
• арт. 217а – 0,30 мг/м³;
• в центре камеры рукавных фильтров – 2,17 мг/м³;
• во время встряхивания на секциях эта величина достигает 26,1 мг/м³.

В результате повышенной запылённости в камере рукавных фильтров 1,18–3,2 мг/м³ на внешней стороне рукавов, на металлоконструкциях накапливается пыль, которая при регенерации фильтровальных рукавов срывается, создавая шлейф пыли.

По результатам испытаний фильтрующих свойств технических тканей на втором этапе проведения работы (через 6 месяцев эксплуатации) изменена схема программного управления режимом работы рукавных фильтров. Время набора пыли в рукава увеличили с 43 минут до 65 минут. Время регенерации, отстой секций остались прежними. После изменения режима работы фильтров гидравлическое сопротивление фильтра увеличилось незначительно, на величину 50 Па.

Результаты испытаний показали:

• из 5 образцов технических фильтровальных тканей отобраны 3 для дальнейших промышленных испытаний;
• из 5 образцов технических тканей рекомендованы 2 для оснащения камеры рукавных фильтров;
• повышенная запылённость в камере рукавных фильтров не позволяет точно определить запылённость очищенного воздуха испытываемых образцов.

Для получения окончательных результатов о пригодности тканей при эксплуатации в условиях вакуум-камеры 111-1У стадии дробления ДСК, необходимо:

1. Оснастить 3 секции (№ 1-3), находящиеся в условиях, исключающих влияние запылённого воздуха;
2. Увеличить время набора пыли до 90 мин.

В 2002 году предлагаем продолжить испытания в промышленных условиях фильтровальных тканей: РПК-2, арт. 217а, трикотажных полотен фирм «Комета» и «Филтрэк». Цельновязаные трикотажные рукава фирмы «Филтрэк» хорошо зарекомендовали себя в вакуум-камере цеха обогащения. Технология изготовления трикотажного фильтровального полотна в двух белорусских фирмах одинакова, поэтому есть смысл испытать продукцию двух фирм.

ОБСЛЕДОВАНИЕ КАМЕРЫ РУКАВНЫХ ФИЛЬТРОВ

Установка рукавных фильтров в 111-1У стадии дробления ДСК работает в режиме рециркуляции (полного возврата очищенного воздуха в цех). По действующим нормативным документам на рециркуляцию может быть направлен воздух с концентрацией пыли – 0,15 мг/м³ (30% от среднесменной ПДК равной 0,5 мг/м³). Нормативные документы: ГН 2.2.5.686-98 — предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны; дополнение к нему № 1; СНиП 2.04.05-91 — отопление, вентиляция и кондиционирование.

Вакуум-камера установки рукавных фильтров состоит из 8 секций при 2х рядном расположении. Количество фильтровальных рукавов на одной секции 1152 штук, на 8 секциях – 9216 штук. Количество секций, находящихся на регенерации – 1. Рукавные фильтры работают при двух включенных дымососах ДН 26, с производительностью по воздуху на входе 604,5 тыс.м³/ч., на выходе 608,1 тыс. м³/ч. (результаты контрольных испытаний в 2000 году). Удельная нагрузка на фильтровальную ткань по воздуху qв =608100/7×2070=41,9 м³/м²ч,

где: 608100 – расход воздуха на выходе из рукавных фильтров, м³/ч;
7 – количество секций на фильтрации запылённого воздуха, шт.;
2070 – площадь фильтрующей поверхности рукавов одной секции, м².

Удельная нагрузка на фильтровальную ткань ниже регламентируемой величины 55 м³/м²ч. Вакуум-камера оснащена рукавами из технических тканей, большую часть которых составляет молескин арт. С-27.

Причинами повышенной запылённости очищенного воздуха в камере рукавных фильтров являются:

1. проскок запылённого воздуха в камеру рукавного фильтра через неплотности нижнего крепления фильтровальных рукавов. Крепление рукавов в гнёздах решётки слабое. Требуется замена колец для фильтровальных рукавов на единый размер, с учетом размера гнезда и дополнительной прокладки из ткани;
2. на внешней стороне рукавов, на металлических конструкциях накапливается пыль, которая при встряхивании фильтровальных рукавов образует шлейф пыли;
3. технические ткани, примененные для изготовления фильтровальных рукавов, не обеспечивают заданную очистку запылённого воздуха.

Для достижения гигиенического норматива запылённости очищенного воздуха при его рециркуляции, необходимо подобрать более плотные, эффективные фильтровальные материалы и провести промышленные испытания.

ПОДБОР, ПРИОБРЕТЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

При подборе технических тканей для 111-1У стадии дробления ДСК учитывались условия эксплуатации установки рукавных фильтров. Условия эксплуатации в ДСК отличаются от цеха обогащения по ряду особенностей:

1. в пыли, поступающей на очистку с запылённым воздухом, в корпусах крупного и среднего дробления волокна составляет не более 5%, а в корпусах обогащения – не менее 15-20%;
2. влагосодержание пыли в корпусах ДСК свыше 2,5%, в корпусе обогащения – 1,2-1,3%;
3. волокно, содержащееся в пыли дробильных корпусов менее распушено, чем в корпусах обогащения.

В результате вышеуказанных особенностей постоянного фильтрующего слоя в рукавах не образуется и увеличивается проскок мелкой фракции пыли, особенно во время встряхивания.

Работа по подбору технических фильтровальных тканей для корпуса ДСК с возвратом воздуха в цех проводится впервые.

Подбор технических тканей проводился из различных волокон по трем направлениям:

• тканых фильтровальных материалов;
• нетканых фильтровальных полотен;
• комбинированных материалов из тканой основы с нанесением искусственного фильтрующего слоя.

Для подбора технических тканей предлагаются следующие образцы: иглопробивные полотна РПК-2 и Акрофил Т, белорусское полотно ВФ-19 трикотажного плетения, тканый фильтровальный лавсан арт. 14506 ТС, ранее рекомендованный ОАО «НИИпроектасбест» для цеха обогащения, комбинированный материал арт. 217а с тканой основой из лавсановых нитей и нанесением искусственного фильтрующего слоя из лавсанового волокна. Иглопробивные полотна (РПК-2, Акрофил Т) рекомендованы институтом нетканых материалов для рукавных фильтров с механическим встряхиванием рукавов. Образец комбинированной ткани арт. 217а специально изготовлен ЗАО «Сурская мануфактура». За основу принят тканый фильтровальный лавсан арт. 217 с дополнительным фильтрующим слоем из лавсанового волокна.

Технические характеристики фильтровальных тканей приведены в таблице № 1.

ОАО «Ураласбест» предоставил для проведения испытаний тканый лавсан арт. 14506 ТС и изготовил 1152 рукава, а также трикотажное фильтровальное полотно ВФ-19 в количестве 36 рукавов. ОАО «НИИпроектасбест» приобрел для испытаний образцы нетканых полотен РПК-2 (18 рукавов), Акрофил Т (18 рукавов), а также комбинированный материал арт. 217а (18 рукавов). Фильтровальные рукава изготовлены в цехе по пошиву спецодежды ОАО «Ураласбест».

ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Исследования проводились в лабораторных условиях центра экологических проблем асбеста ОАО «НИИпроектасбест» и испытательной лаборатории НИИНМ, г. Серпухов. В лабораторных условиях определялись: воздухопроницаемость, размеры пор, поверхностная плотность, стойкость к истиранию, изгибоустойчивость. Исследования выполнены для новых рукавов и через 6 месяцев эксплуатации.

Результаты испытаний приведены в таблице № 2.

В таблице № 2 знак «*» обозначает, что не представляется возможным провести испытания на изгибоустойчивость из-за высокой растяжимости в процессе испытания при нагрузках. Параметры: размеры пор и поверхностная плотность определяются только для новых образцов. Из таблицы видно, что воздухопроницаемость за время эксплуатации фильтровальных тканей снизилась со 109–147 дм³/(м²·с) до 32–37 дм³/(м²·с), то есть до 25,2–29,4 % от исходной. Показатель стойкости к истиранию через 6 месяцев эксплуатации у нетканых материалов (РПК-2, Акрофил Т), трикотажного фильтровального полотна (ВФ-19) снизился на величину от 0,8 до 4,9 %, у тканых материалов (арт. 217а) снизился на величину до 41,5%. Величина показателя стойкости к истиранию для образцов после шести месяцев эксплуатации определялась дважды. Значительные расхождения в значениях стойкости к истиранию для однотипных материалов показывают, что этот показатель можно использовать только для новых материалов.

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ФИЛЬТРУЮЩИХ СВОЙСТВ ТЕХНИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Промышленные испытания проведены для рукавов из технических фильтровальных тканей различных по изготовлению: тканого лавсана — арт. 14506 ТС, иглопробивных полотен – РПК-2 и Акрофил Т, трикотажного фильтровального полотна ВФ-19, комбинированной (тканая основа плюс нетканый фильтрующий слой) арт. 217а. Образцы технических тканей даны в приложении № 1. Рукава установлены в вакуум-камере установки рукавных фильтров 111-1У стадии дробления ДСК. Секция № 2 полностью оснащена рукавами арт. 14506 ТС, рукава из тканей РПК-2 – 16 штук, Акрофил Т – 16 штук, трикотажного фильтровального полотна ВФ-19 – 34 штуки, арт. 217а – 16 штук установлены на секциях № 3 и № 5.

Фильтрующие свойства технических тканей определялись согласно «Методике подбора и испытаний технических тканей для оснащения рукавных фильтров с механическим встряхиванием фильтровальных рукавов асбестообогатительной фабрики». Испытания проводились при следующих условиях: работа двух дымососов ДН-26; разрежение в вакуум-камере — 1800–1900 Па; относительная влажность в камере — 54–70 %; температура воздуха — 17–25 °C. За время эксплуатации с апреля по октябрь 2001 года забитых, влажных, порванных рукавов не обнаружено. Зафиксированы сбои в работе механизмов отряхивания. Дроссель-клапаны находятся в рабочем состоянии, забивки бункеров и конвейеров не было. Схемой программного управления работой фильтров предусмотрен следующий режим: Время набора пыли в рукава – 43 мин. Закрытие дроссель-клапана и отстой секции — 0,83 мин (50 с). Встряхивание рукавов — 0,66 мин (40 с). Отстой секции после встряхивания – 3,5 мин. Фильтрующие свойства испытуемых технических тканей определялись после пуска в работу новых фильтровальных рукавов в течение 1 месяца эксплуатации и после шести месяцев по показателям: запылённость очищенного воздуха; гидравлическое сопротивление новых рукавов и его изменение в процессе эксплуатации; пылевая нагрузка на фильтровальные рукава; условный коэффициент регенерируемости (эффективность встряхивания); воздухопроницаемость. В ходе проведения испытаний отмечено: накопление мелкодисперсной пыли на внешней стороне рукава и металлоконструкциях; вторичное пылеобразование внутри вакуум-камеры при встряхивании рукавов. Перечисленные факторы повлияли на результаты запылённости очищенного воздуха. Результаты измерений запылённости очищенного воздуха в вакуум-камере и каждого образца фильтровального материала приведены в таблице № 3.

Для сравнения: запылённость в центре камеры рукавных фильтров — 2,17 мг/м³, во время встряхивания на секциях — до 26,1 мг/м³.

В результате визуального наблюдения за опытными образцами фильтровальных рукавов и инструментальных измерений выявлено: тканый лавсан арт. 14506 ТС имеет повышенную запылённость очищенного воздуха как во время набора пыли – 0,74 мг/м³, так и во время регенерации рукавов – 21 мг/м³; нетканое полотно Акрофил Т имеет хорошие показатели по остаточной запылённости во время набора пыли – 0,19 мг/м³ при неудовлетворительном механическом показателе – удлинении фильтровальных рукавов (подтягивали дважды за 6 месяцев эксплуатации). Три образца фильтровальных материалов РПК-2, ВФ-19, арт. 217а показали результаты, которые можно считать близкими при повышенной запылённости воздуха внутри вакуум-камеры. Гидравлическое сопротивление рукавов из опытных тканей составляет до 300 Па, что в пределах регламентируемой величины 500 Па для установки рукавных фильтров ДСК. Это дает возможность изменить схему программного управления работой рукавных фильтров, увеличив время набора пыли в рукава с 43 мин. до 65 мин.

На втором этапе выполнения работы схема программного управления была изменена. Гидравлическое сопротивление фильтровальных рукавов увеличилось на 50 Па (от 300 Па до 350 Па). Гидравлическое сопротивление новых рукавов и его изменения за время эксплуатации приведены в таблице № 4.

Практика испытаний технических фильтровальных тканей показала, что тканые материалы (арт. 14506 ТС) имеют более высокое гидравлическое сопротивление рукавов в сравнении с иглопробивными (РПК-2, Акрофил Т, арт. 217а). Показатель новых рукавов выше у рукавов арт. 14506 ТС и составляет 160 Па, затем белорусских ВФ-19 – 140 Па, иглопробивных фильтровальных материалов – от 100 до 130 Па. Условный коэффициент регенерации рукавов (эффективность встряхивания) составляет в среднем: арт. 14506 ТС — 9,8 %; РПК-2 — 13,8 %; белорусское полотно ВФ-19 — 13,6 %; Акрофил Т — 15,5 %; арт. 217а — 17,2 %. Величина условного коэффициента регенерации зависит от ряда факторов: пылевой нагрузки, влажности пыли, структуры фильтровальной ткани.

Из многолетней практики испытаний технических тканей в цехах обогащения величина коэффициента регенерации рукавов находится в пределах 5-25 %. За время эксплуатации произошло снижение воздухопроницаемости максимально до 37 дм³/м²с. Снижение воздухопроницаемости увеличило гидравлическое сопротивление фильтровальных рукавов с 135 Па (первые циклы запыления) до 300 Па (6 месяцев эксплуатации). Забив пор и снижение воздухопроницаемости будут и далее продолжаться. Изменится показатель запылённости очищенного воздуха, но его необходимо уточнять при продолжении испытаний в 2002 году. Образцы исследуемых фильтровальных тканей (новые и после 6 месяцев эксплуатации) испытаны на стойкость к истиранию и изгибоустойчивость в аккредитованной испытательной лаборатории института нетканых материалов (ИЛ НИИНМ). Вышеуказанные показатели необходимы для определения ресурса эксплуатации рукавов. Результаты приведены в таблице № 2 в разделе 3 (проведение исследований технических тканей в лабораторных условиях). По результатам испытаний фильтровальные ткани арт. 14506 ТС и Акрофил Т не рекомендуются для установки рукавных фильтров 111-1У стадии ДСК. Пылеемкость тканей находится в пределах 157-256 г/м² (до изменения схемы программного управления фильтром). Величина пылеемкости находится в пределах рекомендуемой величины для асбестопородной пыли до 400 г/м².

Пылеемкость для исследуемых технических тканей (рукавов) приведена в таблице № 5.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В 2002-2003 г. ОАО «НИИпроектасбест» проводил работу по подбору фильтровальных материалов для очистки аспирационного воздуха в дробильно-сортировочном комплексе ОАО «Ураласбест».

В корпусе 111-1У стадии дробления ДСК ОАО «Ураласбест» работает установка рукавных фильтров в режиме полного возврата очищенного воздуха в цех. Согласно действующим нормативным документам концентрация пыли в очищенном воздухе не должна превышать 30% от среднесменной ПДК, равной 0,5 мг/м³. В данном случае концентрация пыли в воздухе, возвращаемом в цех, не должна превышать 0,15 мг/м³.

При незначительном содержании волокон асбеста в пыли (не более 5%) требования к качеству фильтровальных тканей ужесточаются. Ткань должна быть более плотной, не должна иметь сквозных пор.

Подбор фильтровальных тканей проводился по трем направлениям:

• традиционные изготовители тканых фильтровальных материалов;
• предприятия, выпускающие нетканые фильтровальные полотна;
• изготовление комбинированных материалов из тканой основы с нанесением искусственного фильтрующего слоя;
• трикотажное фильтровальное полотно.

1 Этап – 2002 г.

Испытания проводились для следующих материалов различного способа изготовления:

• нетканые иглопробивные полотна — РПК-2 и Акрофил Т;
• тканый фильтровальный лавсан арт. 14506 ТС;
• трикотажное полотно ВФ-19;
• комбинированная ткань арт. 217а из тканой основы с нанесением искусственного фильтрующего слоя.

В результате три образца отклонены от дальнейших испытаний: тканый фильтровальный лавсан арт. 14506 ТС т. к. остаточная концентрация пыли в очищенном воздухе (0,74 мг/м³) превышает требуемую величину 0,15 мг/м³, нетканые иглопробивные полотна «Акрофил Т» и «РПК-2» имеют склонность к удлинению, за период испытаний 6 месяцев подтягивали 2 раза.

Два образца: трикотажное фильтровальное полотно ВФ-19, арт. 217а показали результаты, которые можно считать близкими при повышенной запылённости воздуха внутри вакуум-камеры.

Окончательный вывод о пригодности фильтровальных материалов к использованию в вакуум-камере 111-1У стадии дробления ДСК можно сделать после проведения более масштабных испытаний, для чего необходимо оснастить испытываемыми образцами рукавов по 1 секции. Испытания провести на секциях № 1-3 для предотвращения влияния запылённого воздуха внутри камеры.

2 Этап – 2003 г.

Испытания проведены для двух фильтровальных материалов:

• трикотажное полотно ВФ-19 (белорусская фирма «Комета»);
• комбинированная ткань арт. 12420 суровая (ООО НТЦ «Шелк плюс»).

Результаты испытаний технических тканей показали:

• обе ткани обеспечивают нормативный уровень остаточной запылённости во время фильтрации воздуха – 0,15 мг/м³ (в течение 68 мин.);
• величина остаточной запылённости воздуха во время регенерации рукавов (в течение 5,2 мин.) достигает: для ткани арт. 12420 суровая – 0,78 мг/нм³, трикотажного полотна ВФ-19 – 1,38 мг/нм³.

Обеспечение нормативного уровня запылённости очищенного воздуха возможно при оснащении всей камеры рукавных фильтров рукавами из тканей трикотажного плетения (кругловязаные или плосковязаные) или из комбинированных тканей (лавсан + лавсан с двумя типами нитей и различных видов плетения) при воздухопроницаемости ткани (70-90) ± 5 дм³/м²с.

Полученные результаты могут быть использованы для решения задач промышленной фильтрации на предприятиях Москвы, Урала, Казахстана и других регионов, где эксплуатируется аналогичное оборудование.

ЛИТЕРАТУРА