Nguyên lý: Khi cho khí qua vách ngăn xốp, các hạt rắn được giữ lại còn khí đi xuyên qua nó hoàn toàn.
Trong quá trình lọc bụi, các hạt bụi khô tích tụ trong các lỗ xốp hoặc tạo thành lớp bụi trên bề mặt vách ngăn, do đó chúng trở thành môi trường lọc đối với các hạt bụi đến sau. Tuy nhiên bụi tích tụ càng nhiều làm cho kích thước lỗ xốp và độ xốp chung của vách ngăn càng giảm, vì vậy sau một thời gian làm việc nào đó cần phải phá vỡ và loại lớp bụi ra. Như vậy, quá trình lọc bụi phải kết hợp với quá trình phục hồi vật liệu lọc.
Trong quá trình làm sạch khí, các hạt bụi tiến gần đến các sợi hoặc bề mặt vật liệu hạt, va chạm với chúng và lắng xuống do tác dụng của lực thẩm thấu, quán tính và hút tĩnh điện.
Thiết bị lọc được chia làm 3 loại, phụ thuộc vào chức năng và nồng độ bụi vào, ra:
+ Thiết bị tinh lọc (Hiệu quả cao): dùng để thu hồi bụi cực nhỏ với hiệu quả rất cao (>99%) với nồng độ đầu vào thấp (<1mg/m3) và vận tốc lọc < 10cm/s. Thiết bị lọc này ứng dụng để thu hồi bụi độc hại đặc biệt, cũng như để siêu lọc không khí. Vật liệu lọc không được phục hồi.
+ Thiết bị lọc không khí: được sử dụng trong hệ thống thông khí và điều hòa không khí.
Chúng được dùng để lọc khí có nồng độ bụi nhỏ hơn 50 mg/m3 với vận tốc lọc (2,5÷3) m/s.
Vật liệu lọc có thể được phục hồi hoặc không phục hồi.
+ Thiết bị lọc công nghiệp (vải, hạt, sợi thô): được sử dụng để làm sạch khí công nghiệp có nồng độ bụi đến 60 g/m3 với kớch thước hạt lớn hơn 0,5 àm, vật liệu lọc thường được phục hồi.
a) Thiết bị lọc túi vải
Các thiết bị này phổ biến nhất, Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi.
Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là (120÷300)mm và chiều dài (2200÷3000) mm. Tỉ lệ chiều dài và đường kính tay áo thường vào khoảng (16÷20):1
Nguyên lý hoạt động: Quá trình lọc bụi trên vải lọc xảy ra theo 3 giai đoạn
+ Giai đoạn 1: khi vải lọc còn sạch, các hạt bụi lắng trên các lớp xơ nằm trên bề mặt sợi và giữa các sợi. Ở giai đoạn này, hiệu suất lọc bụi còn thấp.
+ Giai đoạn 2: khi đã có một lớp bụi bám trên bề mặt vải, lớp bụi này trở thành môi trường lọc bụi thứ 2. Hiệu suất lọc bụi ở giai đoạn này rất cao.
+ Giai đoạn 3: sau một thời gian làm việc, lớp bụi bám trên vải sẽ dày lên làm tăng trở lực của thiết bị, vì vậy phải làm sạch vải lọc. Sau khi làm sạch vải lọc vẫn còn một lượng lớn bụi nằm giữa các xơ, cho nên trong giai đoạn 3 này hiệu suất lọc vẫn còn cao.
Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:
+ Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi bảo đảm hiệu quả lọc cao;
+ Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu;
+ Độ bền cơ học cao khi ở nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn;
+ Có khả năng được phục hồi;
+ Giá thấp.
Vật liệu lọc phổ biến nhất lầ vải bông, len, vải tổng hợp và vải thủy tinh.
+ Vải bông có tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy và chứa ẩm cao;
+ Vải len có khả năng cho khí xuyên qua lớn, bảo đảm độ sạch ổn định và dễ phục hồi nhưng không bền hóa và nhiệt, giá cao hơn vải bông; khi làm việc lâu ở nhiệt độ cao, sợi len trở nên giòn, chúng làm việc đến 900C;
+ Vải tổng hợp bền nhiệt và hóa, giá rẻ hơn vải bông và vải len. Trong môi trường axit độ bền của chúng cao, còn trong môi trường kiềm độ bền giảm;
+ Vải thủy tinh bền ở (150÷350)0C. Chúng được chế tạo từ thủy tinh nhôm silicat không kiềm hoặc thủy tinh magezit.
Vải có thể phục hồi bằng hai phương pháp cơ bản:
+ Rung vật liệu lọc (cơ học, khí động học);
+ Thổi ngược vật liệu lọc bằng khí sạch hoặc không khí.
Ưu điểm: hiệu suất lọc bụi cao (98÷99)%, phù hợp với các loại bụi có đường kính nhỏ.
Nhược điểm:
+ Giá thành và chi phí quản lý cao vì đòi hỏi những thiết bị tái sinh vải lọc, thiết bị rũ bụi;
+ Độ bền nhiệt của thiết bị lọc thấp và thường dao động theo độ ẩm.
Hình 5.6 Thiết bị lọc túi vải với cơ chế rung giữ bụi
Hình 5.7 Thiết bị lọc túi vải với cơ chế làm sạch bằng khí nén b) Thiết bị lọc sợi
Thành phần lọc của thiết bị lọc dạng này gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó có các sợi vải được phân bố đồng nhất. Trong thiết bị lọc sợi, bụi được thu hồi và tích tụ theo chiều dày của lớp lọc. vật liệu lọc là cỏc sợi tự nhiờn hoặc nhõn tạo cú chiều dày từ (0,01 ữ100) àm.
Chiều dày của lớp lọc có thể từ vài phần ngàn mét đến 2m (lọc đệm nhiều lớp để sử dụng lâu dài). Các thiết bị lọc này được ứng dụng khi nồng độ pha phân tán (0,5÷5)mg/m3 và được phân thành các loại sau:
Các thiết bị loại xơ mỏng:
Loại thiết bị này có thể làm sạch tinh những tinh thể khí lớn khỏi các hạt bụi có kích thước khỏc nhau. Để thu hồi bụi cú độ phõn tỏn cao (0,1ữ0,5)àm với hiệu suất lớn hơn 99%.
Người ta sử dụng các thiết bị lọc dạng tấm phẳng hoặc các lớp mỏng vật liệu lọc dạng xơ đường kớnh nhỏ hơn 5àm. Vận tốc lọc từ (0,01ữ0,1)m/s. Nồng độ bụi ban đầu >5mg/m3. Loại này không tái sinh được bộ lọc.
Thiết bị lọc thô:
Để khắc phục nhược điểm là thời gian sử dụng không dài của loại trên, trong nhiều trường hợp người ta sử dụng các thiết bị lọc lọc gồm nhiều lớp dày và đường kính xơ lớn hơn (1ữ20)àm với vận tốc lọc từ (0,005ữ0,1)m/s thỡ vật liệu lọc sẽ thu hồi toàn bộ cỏc hạt lớn hơn 1àm. Vật liệu lọc là sợi thụ mới được ứng dụng cho nồng độ (5ữ50) mg/m3, khi đú kớch thước hạt bụi chủ yếu nhỏ hơn (5ữ)10àm.
Quá trình lọc trong thiết bị lọc sợi bao gồm 2 giai đoạn: Ở giai đoạn 1(lọc ổn định): các hạt bụi không làm thay đổi cấu trúc của lớp lọc. Trong giai đoạn 2 (lọc không ổn định) trong vật liệu lọc xảy ra sự biến đổi cấu trúc liên tục do lượng bụi tích tụ lớn. Do đó hiệu quả xử lý và trở lực lớp lọc luôn thay đổi. Lý thuyết lọc trong các lớp lọc này chưa được nghiên cứu đầy đủ.
c) Thiết bị lọc hạt
Được ứng dụng ít hơn thiết bị lọc sợi. Ưu điểm của lọc hạt là: vật liệu dễ kiếm, có thể làm việc ở nhiệt độ cao và trong môi trường ăn mòn, chịu tải lực lớn và độ giảm áp lớn. Người ta chia ra làm 2 dạng thiết bị lọc hạt: đệm và lọc hạt cứng.
Thiết bị lọc đệm: trong thiết bị này, thành phần lọc không liên kết với nhau. Đó là lớp đệm tĩnh; lớp đệm chuyển dộng với sự dịch chuyển của vật liệu rời trong trường trọng lực; lớp giả lỏng. Vật liệu đệm thường là cát, sỏi, đá cuội, xỉ than, than cốc, grafit, nhựa, cao su….
Việc chọn vật liệu phụ thuộc nhiệt độ, tính ăn mòn của khí.
Thiết bị lọc hạt cứng: Trong thiết bị lọc dạng này cac hạt liên kết với nhau nhờ thiêu kết, dập hoặc dán và tạo thành hệ thống xúng không chuyển động. Đó là sứ xốp, kim loại xốp, nhựa xốp. Lớp lọc loại này bền chặt, chống ăn mòn và chịu tải lớn. Chúng được ứng dụng để lọc khí nén. Nhược điểm của thiết bị này là: giá cao, trở lực lớn, khó hồi phục. Có thể phục hồi theo phương pháp sau:
+ Thổi khí theo chiều ngược lại;
+ Cho dung dịch lỏng qua theo hướng ngược lại;
+ Cho hơi nóng qua;
+ Gừ hoặc nung lưới với thành phần lọc.