Современное развитие общества стремительно наращивает потребление сырья и энергии. Такого рода технологическая экспансия приводит к последствиям, представляющим все большую опасность для всего человечества. Таким образом, задача снижения выбросов в атмосферу является первоочередной. Уникальная технология Cerafil®, разработанная специалистами из Великобритании и протестированная уже на более чем на 180 предприятиях за рубежом является идеальным решением данной проблемы.

В свете исполнения федеральных  законов «Об охране окружающей среды» и  «Об охране атмосферного воздуха» российские предприятия в настоящее время начинают обращать больше внимания вопросам газоочистки: модернизации технологических агрегатов, реконструкции и капитальному ремонту систем пылегазоочистки,  внедрению новых прогрессивных технологий газоочистки, хорошо зарекомендовавших себя на предприятиях одноименной направленности по всему миру уже не одно десятилетие.

Изложенная в государственном докладе «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2005 году» информация о состоянии экологической обстановки в регионах  и по различным видам экономической деятельности, позволяет сделать вывод о том, что «наибольшими объемами выбросов в атмосферу характеризуются обрабатывающие производства и предприятия по добыче полезных ископаемых. Производственные процессы, связанные с добычей, обогащением руд и металлургическими переделами, сопровождаются образованием большого количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Таким образом, задача снижения выбросов в атмосферу от предприятий данных отраслей экономики является первоочередной» [1].

На российских предприятиях в основном применяются следующие типы газоочистного оборудования: рукавные фильтры, циклоны, электрофильтры, скрубберы мокрой очистки.

Компания  Madison Filter (Clear Edge Group, Великобритания) вот уже более 20 лет занимается разработкой и внедрением на различных предприятиях газоочистных установок с керамическими фильтровальными элементами Cerafil®, которые применяются более чем на 180 предприятиях по всему миру.

Фильтровальные элементы Cerafil® предназначены для очистки газовых выбросов с рабочей температурой до 900 ºС (наиболее часто применяются в интервалах температур 200…450 ºС). Использование элементов Cerafil^® позволяет расширить диапазон применения сухой фильтрации газов и избежать сооружения дорогостоящих систем предварительного охлаждения газовых выбросов. Отходящие очищенные высокотемпературные газы могут быть направлены на рекуперацию.

Cerafil^® удаляет частицы – пыль, дым и газообразные испарения, образующиеся в процессе промышленного производства.

Cerafil^® – это твердый, с низкой плотностью, высокой порозностью и отличной регенерацией фильтрующий элемент, изготовленный из алюмосиликатных волокон (Al₂О₃ +SiO₂) и  скрепленных между собой смесью органических и неорганических связующих материалов. Процесс изготовления Cerafil^® сходен с литьем под давлением, благодаря чему элементы имеют плотную наружную поверхность и не требуют  дополнительной обработки».[2]

Элементы Cerafil^® отлично подходят как для технологических процессов, протекающих с большим выделением тепла, при различных температурах газов и скачках температуры, так и для очистки газов, попадающих под требования экологического законодательства.
Сжигание отходов было одним из первых процессов, где начали   применяться керамические элементы Cerafil^®.

Рис.1. Принцип работы фильтровальных керамических элементов 

На рис. 1. показано, что во время фильтрации с использованием фильтрующих элементов Cerafil^®, загрязненный газ проходит через элемент в виде трубы и происходит отделение частиц из газа. Дым,  газообразные испарения и частицы пыли собираются на внешних стенках фильтровального элемента и, таким образом, формируется кек, который периодически удаляется при помощи импульсов сжатого воздуха, подаваемого с обратной стороны. Удаленный кек собирается в приемном бункере для дальнейшей переработки или утилизации.

Процессы, где применяются Cerafil®, схожи с теми, в которых применяются традиционные фильтровальные материалы (ткани, рукава, мешки), c одним ключевым отличием: не требуется система поддержки, как для тканей, т.к. Cerafil® имеет жесткую конструкцию и монтируется на встроенном фланце. Элементами Сerafil® можно оснащать существующие корпуса рукавных фильтров.

На рис. 2 схематично показано типичное закрепление Cerafil® и крепление в реальных условиях. Элементы вставляются в металлическую плиту с отверстиями c соответствующими уплотнениями и прижимаются фиксирующей плитой. Расстояние между упорной и фиксирующей плитой выбирается таким образом, чтобы уплотнение было сжато на определенную величину и эффективно работало.

Поскольку фильтровальный элемент Cerafil^® изготовлен из инертных оксидных материалов, то он противостоит большинству кислых и щелочных сред. Воздействовать на Cerafil^® могут только соединения, содержащие HF, присутствующие в значительной концентрации и конденсирующиеся. Имеющийся опыт эксплуатации фильтрованных элементов показывает, что средний срок службы фильтровальных элементов Cerafil^® составляет 4 года [2].

                                          б

Рис. 2. Схема крепления фильтровальных керамических элементов Cerafil®: а – типичное закрепление; б – крепление в реальных условиях.

Применение Cerafil^® возможно на предприятиях черной и цветной металлургии, химической и нефтегазовой промышленности, мусороперерабатывающих заводах, ТЭЦ и других предприятиях.

В настоящее время компания Madison Filter сделала следующий шаг в развитии технологии производства Cerafil^® и предлагает к применению новые типы фильтровальных элементов: Cerafil^® Green и Cerafil^® TopKat.

Элементы Cerafil^®Green обладают более высокими прочностными характеристиками, чем обычные Cerafil^®. Они производятся с использованием смеси оксидных волокон, а не стандартных  алюмосиликатных керамических волокон. Эти волокна дают следующие преимущества: во-первых, почти двойное увеличение прочности и, во-вторых, при контакте с определенными газообразными веществами, эти вещества не будут задерживаться и накапливаться в теле фильтровального элемента, а будут быстро  растворены.

Этот новый материал был получен  для увеличения и улучшения  свойств керамических фильтровальных элементов, для их способности сопротивляться возможным повреждениям, которые могут проявиться от  различных физических явлений или неожидаемых событий, таких как: землетрясение, вибрации, взрывы и другие процессы, которые могут воздействовать извне.

На микроснимках (рисунки 3, 4) представлены фотографии двух разных фильтровальных элементов.

Слева поверхность элементов Cerafil Green^® содержит открытую волокнистую структуру, обеспечивающую хорошие фильтрующие свойства и генерирующую стабильный фильтровальный кек и, соответственно, стабильный рабочий перепад давления.

Справа – микроснимок керамического элемента не типа Cerafil^®. Можно видеть, что поверхность очень закрытая. Это из-за того, что некоторая дополнительная обработка поверхности была произведена после формирования элемента. Такая обработка увеличивает стойкость, но делает поверхность с закрытой структурой и, как результат, происходит плохое формирование кека и нестабильность характеристик по перепаду давления [2].

Кардинальные улучшения существующих фильтровальных технологий Cerafil^® воплотились в новом продукте Cerafil^®TopKat. В данном элементе произошло соединение минеральных волокон и катализатора, что позволяет удалять частицы и подготовленные газообразные загрязнения за один этап фильтрации. Cerafil^®TopKat – это шаг в изменении технологии улавливания и контроля выбросов.

Рис.3. Микроснмок поверхности элементов Cerafil Green^®

Рис.4. Микроснимок керамического элемента не типа Cerafil^®

Предложение по высокоэффективному улавливанию микрочастиц и высокоэффективному разрушению летучих органических соединений и снижению NO_x  за одностадийный процесс при температуре от 170 до 450 ^oC, в зависимости от типа TopKat, отобранного для определенного применения. Поэтому этот многократный сорбент может быть применен при газовой обработке c меньшими затратами, чем при традиционных методах.

Хотя керамические фильтры, изготавливаемые с использованием керамического материала и минеральных волокон, и в то же время катализаторы используются по отдельности для контроля газовых выбросов в окружающую среду в течение многих лет, это впервые, когда было произведено совмещение [2]. В новом продукте присутствует катализатор, что  дает настоящее улучшение характеристик и реальное преимущество. Катализатор, включенный в TopKat элементы, состоит из окисных микрочастиц с очень высокой поверхностной площадью. Кроме того, частицы равномерно распределены по всему фильтру. Эти особенности в комбинации подливают время контакта между загрязнителями и катализатором, таким образом, происходит чрезвычайно эффективное удаление.

Данные рис. 5, предоставленные экспертами из Великобритании, показывают насколько эффективна на сегодняшний день новая технология. 

Использование данного продукта для улавливания пыли и летучих органических соединений  дает одновременно снижение выбросов и упрощение пути прохождения газовой очистки,  улучшение контроля над выбросами, а также в перспективе уменьшение необходимого обслуживания и стоимостную эффективность.

Таким образом, из многочисленных преимуществ Cerafil^® можно выделить основные:

• высокотемпературные возможности (до 900 ^oС);

• высокая степень очистки газа:
 строгое соответствие требованиям по проскоку частиц;
 эффективный сбор продукта;

• очищение от частиц с размером меньше микрона;

• простая газоподготовка;

• применение в различных отраслях промышленности.

В настоящее время ЗАО СтандартИммаш – официальный дистрибьютор компании Madison Filter на российском рынке. Совместно с ведущими отечественными центрами в области проектирования и производства газоочистного оборудования, планирует внедрять на российские предприятия новое поколение газоочистного оборудования, экипированного фильтровальными элементами Cerafil^®.

На рис. 6 представлены установки, оснащенные фильтровальными керамическими элементами.

Выводы

1. Представлена информация о фильтровальных элементах Cerafil^®, Cerafil Green^®, Cerafil^® TopKat производства компании Madison Filter (Clear Edge Group, Великобритания). Уникальная технология очистки газов  с помощью керамических фильтровальных элементов Cerafil^® апробирована более чем на 180 предприятиях по всему миру.

2. Наиболее перспективным представляется использование  установок пылегазоочистки с керамическими фильтровальными элементами типа Cerafil^® в производственных процессах, связанных с добычей, обогащением руд и металлургическими переделами.

Контактный телефон: (495) 232-58-27, 624-44-17

Список литературы

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2005 году». 2006.

2. Article: «Developments of Cerafil® Filter Elements in Environmental Emission Technology for Aluminum Refineries», Gary Elliott General Manager Cerafil Division Madison Filter Ltd. 2005.

В.Ю. Козловский
Е.И. Жилинская
канд. техн. наук
(ЗАО СтандартИммаш, Москва)