Почему субмикронные частицы так трудно уловить
Фильтры работают по принципу перехвата: частица должна либо застрять в волокнах, либо задержаться на поверхности. Чем мельче частица, тем меньше шансов на перехват: при диаметре менее 0,1 мкм частица проходит между волокнами фильтра.
Электрофильтр заряжает частицы и притягивает их к электроду. Метод эффективный, но энергозатратный: поле поддерживается постоянно, а электроды изнашиваются и требуют замены. Замена электродов — это остановка производства.
Рукавные фильтры собирают частицы на поверхности ткани, но создают высокое сопротивление потоку, а рукава забиваются и требуют регулярной замены.
Общая проблема всех трёх методов одна: субмикронные частицы остаются. Они малы, легки и следуют потоку.
Что делает ультразвуковая коагуляция
Ультразвуковые колебания воздействуют на взвешенные частицы в газовом потоке. Микропотоки сталкивают частицы друг с другом, и они сливаются. Крупные образовавшиеся частицы осаждаются или улавливаются обычными методами.
Отсюда два принципиальных отличия от альтернатив:
- Работа в газовом потоке. Метод применяется непосредственно в газоходе или вытяжной системе, без установки отдельного аппарата очистки.
- Возврат улова в производство. Укрупнённые частицы осаждаются и могут быть собраны обратно в процесс.
Укрупнение — не самоцель. Цель в том, чтобы частицы стали доступны для обычных методов улавливания: осаждения в аппарате, фильтрации, возврата в технологический цикл.
Размер частиц
Основная зона работы метода — частицы от 0,1 до 3 мкм. Именно этот диапазон не улавливается традиционными фильтрами и при этом опасен: такие частицы глубоко проникают в дыхательные пути и оседают в лёгких.
Точные границы зависят от вещества частиц, концентрации и скорости потока. Для тумана и масляного аэрозоля эффективность высокая, для агрессивных сред подбирается исполнение аппарата.
Эффективность улавливания
Собственная эффективность ультразвукового укрупнения — до 99%. Но показатель, который важен для проекта, — суммарная эффективность системы «коагуляция плюс осаждение».
При этом ультразвук часто ставят перед существующей ступенью очистки. Тогда укрупнённые частицы улавливаются тем оборудованием, которое уже стоит, и стоимость решения оказывается кратно ниже, чем замена фильтров или электродов.
Возврат уловленных компонентов
Отдельное преимущество метода — возврат вещества в производство. Осаждённые частицы собираются и возвращаются в процесс.
Это ключевое отличие от фильтрации: фильтр улавливает вещество, чтобы выбросить, а коагуляция помогает его вернуть. Для дорогих веществ — фармацевтической пыли, катализаторов, пигментов, драгоценных металлов — возврат меняет экономику процесса.
Практически это означает, что утилизируемая часть технологического цикла сокращается или исчезает вовсе.
Расходные материалы
Аппарат ультразвуковой коагуляции не требует расходных материалов. Здесь важно отличать его от рукавных фильтров и электрофильтров, у которых расходники — основа эксплуатации.
Нет рукавов, нет электродов, нет реагентов. Обслуживание сводится к осмотру излучателя, что принципиально для систем, работающих в непрерывном режиме.
Встраивание в газоход
Метод хорошо встраивается в действующие системы. Излучатель устанавливается в газоходе, в вытяжной трубе или в корпусе фильтра. Установка выполняется без остановки производства.
Варианты крепления те же, что и при гашении пены: патрубок в стенке, установка на подвесе, погружной узел в корпусе. Аппарат располагают там, где поток достаточно интенсивен для слияния частиц, но ещё не достигли магистрального газохода.
Для агрессивных сред и высоких температур выбирают соответствующее исполнение излучателя — с фторопластовой или керамической футеровкой.
Где применяется
- Фармацевтическое производство. Улавливание пыли лекарственных веществ с возвратом в процесс.
- Производство пигментов и наполнителей. Возврат дорогого вещества вместо утилизации.
- Пищевая промышленность. Аэрозоли сушки и фасовки.
- Обработка металла. Масляный аэрозоль от шлифовки и полировки.
- Химическая промышленность. Туман и пары технологических процессов.
Подбор аппарата
Коагулятор выбирают по типу частиц, концентрации аэрозоля, температуре и скорости потока. Вязкая и агрессивная среда, высокая температура требуют соответствующего исполнения.
Мощность выбирают по объёмному расходу газа: производительность аппарата должна соответствовать потоку, иначе время контакта окажется недостаточным.
Мы проектируем и производим ультразвуковое оборудование с 1994 года и поставляем коагуляторы с настроенной системой под условия вашего производства.
