Рукава должны выдерживать механические нагрузки при регенерации (импульсной продувке в сочетании с механическим встряхиванием) и иметь длительный срок эксплуатации (год и более) без повреждения.             

       Актуальность этой проблемы особенно возросла  в связи с необходимостью улучшения экологической обстановки окружающей среды воздушного бассейна в городах и населенных пунктах. Известно, что загрязненный воздух с содержанием вредных веществ отрицательно влияет на здоровье человека и окружающую среду.

        В России и за рубежом для пошива рукавов широко используются нетканые иглопробивные полотна с каркасом из тканей редкой структуры для повышения прочности, без каркаса, с термической обработкой (каландрированием, опаливанием, обжигом) и специальными видами  пропиток (масло-, водоотталкивающая, покрытие из тефлона, стойкая к кислоте, щелочи и гидролизу, антистатическая, стойкая к попаданию искр и пр.) с целью улучшения эксплуатационных свойств  используемых материалов. А в качестве волокнистого сырья применяют полиэфирные (РЕ), полипропиленовые (ПП), m-арамидные (NO), политетрафторэтиленовые (РТFE), полиимидные (PI), полифенилсульфидные (РРS) волокна и др. Выбор тех или иных видов волокна зависит от условий эксплуатации фильтра (температуры, рН-среды, влажности и др.). Зная свойства волокон  и условия эксплуатации фильтра, представляется возможным изготовить рукава, обеспечивающие большой срок эксплуатации (более 1 года) без разрушения.

        Основными изготовителями рукавов, пошитых из иглопробивных полотен, являются:   ООО «Албокос» (г. Челябинск), НПП «Фолтер» (г. Москва), ООО «Экогард» (г. С.-Петербург), ЗАО «Кондор-Эко» (Ярославская обл.), ООО «Мета-5» (г. Москва) и ряд других предприятий. А изготовители иглопробивных полотен различных типов, структур и волокнистого сырья – это ОАО «НИИ нетканых материалов», ОАО «Комитекс», ОАО «Монтем», ООО «Фабрика нетканых материалов «Весь мир» и др.

        Нами в течение многих лет проводятся исследования, направленные на выявление причин разрушения рукавов, используемых в качестве сменных элементов в установках по очистке газов и воздуха в различных отраслях промышленности.

        Результаты этих исследований позволили выявить основные причины преждевременного разрушения рукавов, бывших в эксплуатации:

- влияние агрессивных сред (кислот, щелочей);

- влияние температуры газовоздушных выбросов;

- механическое разрушение;

- комплексное воздействие  агрессивных сред, температуры и др.

Влияние температуры. В черной и цветной металлургии, а также при производстве асфальта кратковременная температура (пики) отводящих газов достигает до 250⁰С. Следовательно, при выборе иглопробивного фильтрующего полотна необходимо учесть условия эксплуатации и максимальную температуру отходящих газовоздушных выбросов. В качестве примера приводим ниже температурную устойчивостиь основных синтетических волокон, используемых для пошива рукавов.

Воздействие агрессивных сред (хемостойкость). Известно, что полипропилен, полифенилсульфид, политетрафторэтилен устойчивы к кислотам и щелочам, а полиэфир при длительной эксплуатации в щелочной среде может разрушаться и не стоек к гидролизу.

Химическая среда, температура и механические воздействия по-разному влияют на волокна. Во время эксплуатации фильтровальной установки с фильтроэлементом рукавного типа необходимо поддерживать температуру выше точки росы с целью предотвращения конденсации паров, образующихся при разности температур отходящих газов и наружного воздуха. При этом вода может вступить в реакцию с компонентами газового потока, что чревато с образованием кислот или щелочей в зависимости от состава газа.

      Например, при изучении фрагментов рукавов, пошитых из ПЭ-иглопробивного полотна, бывших в эксплуатации, установлено, что на поверхности рукавов осаждены SIO₂ (песок), доломит CaMg (CO₃)₂ и сода Na₂CO₃. В результате воздействия влаги, образовавшейся от перепада температур (от сушильного барабана +135⁰С и завешанных рукавов +20⁰С), вода вступает в химическое соединение с элементом натрия в соде и доломите с образованием щелочи NaOH,  которая вызвала химическое разрушение, т. к. ПЭ разрушается в щелочной среде при длительной эксплуатации фильтроэлемента (рукавов).

Механическое воздействие. При длительной эксплуатации рукава подвергаются многоцикловой регенерации за счет импульсной продувки в сочетании с  механическим встряхиванием, испытывают значительные механические нагрузки, приводящие к разрушению, если полотно не обладает достаточной прочностью без наличия в структуре каркасной ткани.

Комплексное разрушение. Исследование фрагментов также выявило  комплексное разрушение, т. е. сочетание химического воздействия, температуры  и влаги. Присутствие температуры и наличие металлического каркаса могут ускорить протекание химической реакции и привести к усадке геометрических размеров (длины и диаметра) рукавов и впоследствии к их разрушению.

    Характер разрушения фрагментов рукавов в результате комплексных воздействий температуры, агрессивных сред и влаги представлен на рис. 1-4 при увеличении 500^х на микроскопе МБИ-6. Комплексное воздействие на рукава агрессивных сред, температуры и влаги привело к интенсивной деструкции полимера. Волокна и нити каркасной ткани оказались «изъеденными» с наличием раковин.

Резюмируя вышеизложенное, следует сделать выводы:

-  в перспективе рукава из нетканых иглопробивных полотен имеют тенденции к увеличению;

- с целью сокращения работоспособности рукавов следует подобрать иглопробивные полотна с учетом их свойств и условий эксплуатации в установках по очистке газовоздушных выбросов в различных отраслях промышленности;

- зная причины и условия, предполагающие разрушение рукавов, можно обеспечить длительный срок эксплуатации в установках различной конструкции и назначения.

Габит Мухамеджанов, зав. лабораторией, к. т. н.

ОАО «НИИ нетканых материалов», эксперт

Ольга Мухамеджанова, к.т.н,

доцент кафедры комплексной безопасности в строительстве

Московского государственного строительного университета