塵を取り除く: 濾過システムの選択

Oct 09, 2023

2015 年 5 月 8 日

適切な空気濾過システムの選択とサイジングには、単に工学的な公式を使用するだけでは不十分です。 バッグハウスとカートリッジコレクターのどちらを選択するかについて、空気濾過システムの設計エンジニアは、意図する用途、処理される量、収集される粉塵の種類、水分含有量、スペース制限、およびその他の多くの要素を考慮する必要があります。コレクターの種類さまざまな工業プロセスにおいて、空気濾過に最も一般的に選択される 2 つのテクノロジーは、パルス ジェット バッグハウスとカートリッジ コレクターです。 パルス ジェット バッグハウスは、ほとんどの大規模な屋外設置において、リバース エアおよびシェーカー タイプのバッグ システムに取って代わりました。一方、プリーツ カートリッジ コレクターは、コンパクトな屋内設置に広く使用されています。 パルス ジェット バグハウス (図 1) は、鉄鋼、非鉄鉱物、石炭火力発電所、有害廃棄物、廃棄物エネルギー産業などで排出を制御するために導入され、成功しています。 事前に設計された設計により、500 ～ 100 万実際立方フィート/分 (acfm) の流量で産業プロセスから排出される微粒子を除去する際に、コスト効率が高く信頼性の高い性能が提供されます。 通常、直径 6 インチ、長さ 16 フィートまでのフィルター バッグはスチール製のケージで支えられ、バッグに縫い付けられた「スナップ リング」を使用して管板に取り付けられます。

カートリッジコレクターシステム (図 2) はバグハウスシステムよりもコンパクトで、多くの場合、より低い資本コストと設置コストで、低流量のアプリケーションで高い収集効率を実現します。 パルス ジェット フィルター バッグとは異なり、カートリッジにはケージが必要なく、カートリッジは外部から取り外すことができます。 カートリッジコレクターは、最大 20,000 acfm の流量で最もコスト効率が高く、鉄金属および非鉄金属、鉱山および岩石製品、化学施設および食品施設の粉塵流の処理に日常的に使用されています。パルスジェットバッグハウスまたはカートリッジコレクター? 選び方パルスジェットコレクターとカートリッジコレクターのどちらかを選択する場合、すべてに適合するものはありません。 パルス ジェット フィルター バッグとカートリッジ コレクターは動作の点では似ていますが、選択は以下を含む多くの設計パラメーターによって決まります。構成• スペースの制限• 粉塵の爆発性• 資本コストとライフサイクルコスト粘着性粉塵などのより困難な用途では、一般にバッグスタイルフィルターの方がカートリッジスタイルフィルターよりも困難な粉塵の放出に寛容であるため、バッグハウスが選択されることがよくあります。 逆に、スペースやヘッドルームが限られている場合には、多くの場合、コンパクトなカートリッジ コレクターが最適な選択となります。

バグハウスは通常、換気プロセス (特に 500°F までの高温用途) の場合、製品コレクターとして使用する場合、またはより困難な粉塵 (吸湿性、粘着性など) を取り扱う場合に選択されます。 図 3 は、金属加工アプリケーションに設置されたバグハウスを示しています。

カートリッジコレクターは通常、保管サイロ、移送ポイントの換気、および石灰石、セメント、岩石製品などの粉塵の一般的なマテリアルハンドリングに選択されます。 カートリッジコレクターはコンパクトな設計のため、サイロ、移送ポイント、その他スペースが限られている屋内の場所に直接取り付けることができます。 図 4 は、包装工場に取り付けられたカートリッジ コレクターを示しています。

バグフィルターまたはカートリッジフィルターのいずれかを使用してプロセス要件に対処できる場合、その選択は多くの場合資本コストに帰着します。 例外はありますが、通常、カートリッジコレクターは 20,000 acfm まではより経済的であり、バグハウスは通常、より高い流量でより経済的です。 フィルターの交換頻度やフィルターの交換コストなど、ライフサイクルコストも考慮する必要があります。 一般に、サポート ケージ付きフィルター バッグの交換コストは、設置なしのユニットごとのカートリッジよりも低くなります。 圧力損失は一般にフィルタ全体で同じであるため、用途に応じて運用コストに大きな差はありません。 テクノロジーを選択しても、設計プロセスは完了しません。 エンジニアは、フィルタの選択、フィルタ洗浄システム、入口構成、流量分布、および制御の柔軟性に特別な注意を払い、これらの要素を目的の用途に最も効果的に適合させる必要があります。 コストは、選択したデザインと機能によって明らかに異なります。 たとえば、より低い粒子排出基準を満たす必要がある場合は、PTFE メンブレン フィルターを選択することもできますが、全体のコストが増加します。 さらに、洗浄システムの一部のコンポーネントには耐食性材料が必要な場合があります。 金属の腐食により、最終的には濾過システムの構造的完全性が低下し、周囲の環境への望ましくない放出につながる可能性があります。最適なサイジングで最高のパフォーマンスを実現濾過設計エンジニアは、バッグハウスとカートリッジコレクターのどちらを使用するかを決定したら、システムのサイジングに注意を向けることができます。 バッグハウス システムの主なサイジング基準は、空気対布 (A/C) 比です。これは、濾材の量に対する濾過される空気の量として定義されます (式 1 を参照)。はフィート/分 (fpm) 比であり、多くの場合面速度と呼ばれます。 一般に、A/C 比が低いほどパフォーマンスが向上します。 難しいプロセスのアプリケーションでは通常、A/C 比が 3:1 ～ 4:1 になりますが、簡単なアプリケーションでは A/C 比が最大 6:1 になります。 空気濾過システムの設計比率が高すぎると、コストは安くなりますが、フィルターの目詰まり、フィルター寿命の短縮、ユニットの詰まりなど、多くの運用上の問題が発生する可能性があります。 2 番目のサイジング要素である隙間「缶」速度も、バッグハウスの設計で考慮する必要があります。 缶の速度はフィルター間の上向きの速度として定義され、フィルターの直径、フィルターの中心間の間隔、フィルターから壁までの距離に応じてメーカーによって異なります。 缶の速度が速いと、洗浄後に塵が再飛来する可能性があります。 A/C 比は、布フィルターを使用するシステムの設計パラメータとしては役立ちますが、プリーツ型フィルターやカートリッジ フィルターには役に立ちません。 そうであれば、要素にプリーツを追加して表面積を増やすだけで、A/C 比が低下し、パフォーマンスが向上します。 ただし、プリーツの間隔が狭いため、濾材の一部が濾過に役に立たなくなるため、空気と布の比率が低いことに惑わされます。 よくある結果の 1 つは、よりきつめのプリーツの間に塵が橋を架け、塵を脈動で追い出すことが困難になることです。 砂糖粉塵の収集などの特定の用途では、プリーツの間に粉塵が蓄積するのを防ぐために広いプリーツ間隔が必要です。 これにより、A/C 比が増加しますが、実際にはパフォーマンスが向上します。 図 5 に示すプリーツのバリエーションを参照してください。プリーツの間隔とは関係なく、カートリッジ コレクターのサイズを決定する適切な方法は、要素ごとの cfm に基づいています (式 2 を参照)。 迷惑集塵、サイロ、移送ポイントなどの一般的な用途の場合、カートリッジ タイプの集塵機はエレメントあたり 300 ～ 400 cfm のサイズにする必要があります。 軽い粉塵などのより困難な用途の場合は、要素あたり 200 ～ 300 cfm の低い値を使用できます。 送風室などの単純な用途では、要素あたり 400 ～ 500 cfm の高い値が許容されます。 カートリッジコレクターは通常、従来の垂直設計を特徴としています。 水平カートリッジコレクターが指定されることもありますが、フィルターに使用できるのはカートリッジの半分だけであることを認識することが重要です。 カートリッジの上半分にはゴミがたまりますが、下半分では空気の流れの分布が悪いためゴミが見えません。 粉塵が脈動して下のフィルターに着地するか、下部エレメントのプリーツに吹き込まれると、衝撃を受けたプリーツは濾過できなくなります。 すべてのフィルター媒体が利用されているわけではないという事実にもかかわらず、メーカーによっては誤解を招くほど低い A/C 比を指定している場合があります。 プリーツ フィルターのサイズを決定する場合、フィート/分 (fpm) 単位の面速度も使用できます。これにより、要素あたりの体積の別の尺度が得られます。 直径 12.75 インチのカートリッジの場合、面速度は次のように計算されます (式 3 および 4 を参照)。 空気対布の比率に比例して、一般的な用途のカートリッジコレクターの面速度は次の範囲内である必要があります。困難な用途の場合は 20 ～ 30 fpm。 通常の用途の場合、30 ～ 40 fpm。 より簡単なアプリケーションの場合は、40 ～ 50 fpm です。ケーススタディケーススタディは、空気濾過システムの適切な選択とサイジングに関係するさまざまな要因を説明するのに役立ちます。ケーススタディ 1 には、乾燥、ふるい分け、圧縮、積み下ろしなどのさまざまなプロセスを換気するカリ鉱山が含まれます。 表 1 に乾燥機のプロセス条件を示します。 このケーススタディでは、空気濾過システムが乾燥機を直接換気し、廃棄物ではなく製品を処理します。 この場合、アプリケーション エンジニアはカートリッジ コレクターではなくフィルター バッグハウスを選択しました。 この選択を決定した主な要因は、ほこりが吸湿性であり、湿気が存在するとプリーツ フィルターの掃除が困難になるということでした。 入口負荷は中程度でした。 そしてエアコン比によりバッグハウスの費用対効果がさらに高まりました。 ケーススタディ 2 には、カリ保管ビンからの屋内の集塵が含まれます。この場合、濾過システムは製品を収集することを目的としたものではなく、特に積み込み作業中にビン内の負圧を維持することを目的としています (排気ファン付き)。 表 2 に、この用途のプロセス条件を示します。 この場合、アプリケーション エンジニアはカートリッジ コレクターを選択しました。 この選択の背後にある主な理由は、これがプロセス用途というよりもむしろ迷惑な粉塵用途であるということでした。 水分含有量が低かった。 ユニットは屋内にありました。 入口の負荷は軽かった。 また、空気量とサイズの比率により、カートリッジコレクターのコスト効率が向上しました。 表 3 は、アプリケーション エンジニアがバッグハウスとカートリッジ コレクターのどちらを選択するかを決定する際に行う可能性のある比較の種類を示しています。 表は、ケーススタディ 2 のビン換気アプリケーションの 10 年間のコストを示しています。フィルター交換コストはカートリッジ システムの方が高くなりますが、設置コストとフィルター交換の人件費が低いため、カートリッジ システムが最も経済的です。 10年単位での選択。結論結論として、バッグハウスとカートリッジコレクターは両方とも、産業用換気を含むさまざまな用途に実証済みの有用なソリューションです。 ただし、これらのテクノロジーは、特定のアプリケーションに関連する多くの要素を考慮して、慎重に評価し、サイジングする必要があります。 たとえば、空気対布の比率は、空気ろ過の主要なサイジング方程式として考えられがちですが、カートリッジ収集システムの設計よりもバグハウス システムの設計に適用できます。 前述したように、さまざまな微粒子捕集オプションから選択する場合、それぞれの用途は固有です。 上記の設計ガイドラインを使用すると、最適なパフォーマンスと最大のフィルター寿命を達成するのに役立ちます。 Richard Saab は、Amec Foster Wheeler のプロダクト リーダーです。 Amec Foster Wheelerは、2014年にSiemens Environmental Systems and Servicesから旧Wheelabrator Air Pollution Control Co.の資産を購入しました。Saabには、[email protected]でアクセスできます。関連記事、ニュース、機器のレビューについては、集塵と大気汚染をご覧ください。制御機器ゾーン今後開催されるカナダ粉体およびバルク固体カンファレンス/展示会に関する情報はここをクリックしてください集塵機器メーカーのリストはここをクリックしてください

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