Hojas de datos EPA: Filtro de Tela. Tipo Limpieza con Aire-Invertido…

En un filtro de tela, el gas residual se pasa por una tela de tejido apretado o de fieltro, causando que la MP en el gas sea recolectada en la tela por tamizado y por otros mecanismos. Los filtros de tela pueden ser en forma de hojas, cartuchos o bolsas, con un número de unidades individuales de filtros de tela encasillados en grupo. Las bolsas son el tipo más común de filtro de tela. La plasta de polvo que se forma sobre el filtro por la MP recolectada puede aumentar la eficiencia de recolección significativamente. A los filtros de tela se les conoce frecuentemente como “casas de bolsas” porque la tela está configurada por lo general en bolsas cilíndricas. Las bolsas pueden ser de 6 a 9 m de largo (20 a 30 pies) y de 12.7 a 30.5 cm (5 a 12 pulgadas) de diámetro. Se colocan grupos de bolsas en compartimientos aislables para permitir la limpieza de las bolsas o el reemplazo de algunas de ellas sin tener que interrumpir todo el filtro de tela. ( STAPPA/ALAPCO, 1996).

Las condiciones de operación son factores importantes para la selección de la tela. Algunas telas (por ejemplo, poliolefinas, de nylon, acrílicos, poliésteres), son útiles solamente a temperaturas relativamente bajas de 95 a 150 oC (200 a 300oF). Para corrientes de gas residual a altas temperaturas, deben utilizarse telas más estables térmicamente, tales como la fibra de vidrio, el Teflón o el Nomex. ( STAPPA/ALAPCO, 1996).

La aplicación práctica de los filtros de tela requiere el uso de una gran superficie de tela para evitar una inaceptable caída de presión a través de la tela. El tamaño de la casa de bolsas para una unidad en particular se determina por la selección de la relación de aire-a-tela o la relación de flujo volumétrico de aire a la superficie del tejido. La selección de la relación de aire-a-tela depende de la carga y características de la materia particulada y del método de limpieza utilizado. Una carga alta de partículas requerirá el uso de una casa de bolsas más grande para evitar la formación de una plasta de polvo muy pesada, lo que resultaría en una caída de presión excesiva. Por ejemplo, una casa de bolsa para una caldera de termoeléctrica de 250 MW puede tener 5,000 bolsas individuales, con una superficie total de tela cercana a los 46,500 m2 (500,000 pies cuadrados) ( ICAC, 1999).

El funcionamiento de las casas de bolsas está determinado entre otros factores, por la tela seleccionada, la frecuencia y el método de limpieza y las características del particulado. Pueden seleccionarse telas para que intercepten una fracción mayor del particulado y algunas telas están recubiertas con una membrana con aperturas muy finas para mejorar la remoción de las partículas sub-micrométricas. Estas telas suelen ser más caras. La intensidad y la frecuencia de la limpieza son variables importantes que determinan la eficiencia de remoción. Debido a que la plasta de polvo puede proporcionar una fracción significativa de la capacidad de remoción de partículas finas de una tela, la limpieza demasiado frecuente o demasiado intensa disminuirá la eficiencia de remoción. Por otra parte, si la remoción es demasiado infrecuente o inefectiva, entonces la caída de presión de la casa de bolsas llegará a ser muy alta ( ICAC, 1999).

La limpieza con aire invertido es un método popular de limpieza de filtros de tela que ha sido utilizado extensamente y siendo mejorado a través de los años. Es un mecanismo limpiador más ligero que el sacudimiento mecánico pero a veces menos efectivo. La mayoría de los filtros de tela con aire invertido operan de una manera similar a los filtros de tela limpiados por sacudimiento. Típicamente, las bolsas están abiertas en el fondo, cerradas en la parte superior y el gas fluye de la parte interior a la parte exterior de las bolsas, el polvo siendo capturado en el interior. Sin embargo, algunos diseños con aire invertido recolectan el polvo en el exterior de las bolsas. En cualquiera de los diseños, la limpieza con aire invertido se lleva a cabo forzando aire limpio a través de los filtros en la dirección opuesta al flujo del gas empolvado. El cambio de dirección del flujo del gas causa que la bolsa se doble y quiebre la plasta de polvo. En la recolección de la plasta interna, se permite que las bolsas se desintegren hasta cierto grado durante la limpieza con aire invertido. Por lo general, se evita que las bolsas se desintegren por completo mediante algún tipo de soporte, tal como anillos que son cosidas a las bolsas. Este soporte permite que la plasta de polvo caiga de las bolsas hacia la tolva. El desprendimiento de la plasta de polvo es propiciado también por el flujo invertido del gas. Debido a que las telas de fieltro retienen el polvo más que las telas tejidas, y por lo tanto, son más difíciles de limpiar, las felpas no son usadas comúnmente en sistemas con aire invertido ( EPA, 1998a).

Existen varios métodos para invertir el flujo a través de los filtros. Tal como con los filtros de tela limpiados con un sacudidor mecánico, el enfoque más común es tener compartimientos separados dentro del filtro de tela, de manera que cada compartimiento pueda ser aislado y limpiado por separado mientras los otros compartimientos continúan tratando el gas cargado de polvo. Un método para proporcionar el flujo invertido del aire es por medio del uso de un ventilador secundario o de gas limpio de los otros compartimientos. La limpieza solo con aire invertido es utilizada únicamente en casos en los que el polvo se desprende fácilmente de la tela. En muchos casos, el aire invertido se utiliza en conjunto con sacudimiento, pulsos o bocinas sónicas ( EPA, 1998a).

Las bocinas sónicas se utilizan cada vez más para mejorar la eficiencia de recolección de los filtros de tela limpiados por sacudimiento mecánico o con aire invertido ( AWMA, 1992). Las bocinas sónicas utilizan aire comprimido para hacer vibrar un diafragma metálico, produciendo una onda sonora de baja frecuencia en la campana de la bocina. El número de bocinas que son requeridas está determinado por la superficie de la tela y el número de compartimientos de la casa de bolsas. Típicamente, son requeridas de 1 a 4 bocinas por compartimiento operando de 150 a 200 hertz. El aire comprimido para las bocinas se suministra de 275 a 620 kilo-Pascales (kPa) (40 a 90 libras por pulgada cuadrada manométricas (psig)). Las bocinas sónicas se activan de 10 a 30 segundos aproximadamente durante cada ciclo de limpieza (Carr, 1984).

La limpieza con bocinas sónicas reduce significativamente la carga residual de polvo en las bolsas. Esto disminuye de 20 a 60% la caída de presión a través del filtro de tela. También aminora el esfuerzo mecánico que se requiere para limpiar las bolsas, resultando en una vida de operación más larga (Carr, 1984). Tal como se mencionó previamente, esto puede reducir el costo de O y M de 1 a 3% anualmente. Los compartimientos de las casas de bolsas son fácilmente reconvertidos a bocinas sónicas (EPA, 1998a).

La limpieza con chorro a la inversa es un método desarrollado en los 50’s para proporcionar una mejor remoción del polvo residual. En este método, el aire a la inversa se conecta por tubería a un anillo alrededor de la bolsa, que cuenta con una ranura angosta. El aire fluye por la ranura, creando una corriente de aire de alta velocidad que flexiona la bolsa en ese punto. El anillo está montado en un transportador accionado por un sistema de motor y cable, que sube y baja por la bolsa. Este método proporciona una limpieza excelente del polvo residual. Debido a su complejidad, sin embargo, los requerimientos de mantenimiento son muy altos. Adicionalmente, el golpe del aire en las bolsas resulta en mayor desgaste (Billings, 1970). La aplicación de limpieza con chorro a la inversa ha ido disminuyendo (EPA, 1998a).

En general, los filtros de tela proporcionan altas eficiencias de recolección tanto para materia partículada gruesas como para la de tamaño fino (sub-micras). Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la corriente de gas. En el caso de filtros con limpieza continua, la eficiencia y la caída de presión permanecen relativamente invariables con fuertes cambios en la carga de entrada de polvo. El aire de salida del filtro es bastante limpio y en muchos casos puede ser re-circulado dentro de la planta (para la conservación de energía). El material recolectado se recolecta seco para su procesamiento o disposición subsecuentes. Normalmente, no son problemas la corrosión ni la oxidación de sus componentes. Su operación es relativamente simple. A diferencia de los precipitadores electrostáticos, los sistemas de filtros de tela no requieren del uso de alto voltaje, por lo tanto, el mantenimiento se simplifica y podría recolectarse el polvo inflamable con el cuidado apropiado. El uso de ayudas selectas de filtración granulares o fibrosas (pre-impregnado), permite la recolección con alta eficiencia de contaminantes gaseosos y humos de tamaños menores de una micra. Los recolectores están disponibles en un gran número de configuraciones, resultando en un rango de dimensiones y de localizaciones de las bridas de entrada y salida, para cumplir con los requisitos de instalación (AWMA, 1992).

Para temperaturas muy por encima de los 290 o C (550 o F) se requiere el uso de telas metálicas o de mineral refractario especial, las cuales pueden ser caras. Para ciertos tipos de polvo se pueden requerir telas tratadas para reducir la percolación de los polvos o, en otros casos, para facilitar la remoción de los polvos recolectados. Las concentraciones de algunos polvos en el colector, aproximadamente 50 g/m3 (22 gr/ft3), pueden representar un peligro de fuego o explosión, si se produce una llama o una chispa accidentalmente. Las telas pueden arder si se recolecta polvo rápidamente oxidable. Los filtros de tela tienen requerimientos altos de mantenimiento (por ejemplo, reemplazo periódico de las bolsas). La vida de la tela puede ser acortada a temperaturas elevadas y en presencia de constituyentes gaseosos o particulados ácidos o alcalinos. No pueden ser operados en ambientes húmedos; los materiales higroscópicos, la condensación de humedad o los materiales adhesivos espesos pueden causar costras o tapar la tela o requerir aditivos especiales. Se pudiera requerir protección respiratoria para el personal de mantenimiento al reemplazar la tela. Se requiere una caída de presión mediana, típicamente en el rango de 100 a 250 mm de columna de agua (4 a 10 pulgadas de columna de agua) (AWMA, 1992).

Los filtros de tela son útiles para recolectar partículas con resistividades ya sea demasiado bajas o demasiado altas como para ser recolectadas con precipitadores electrostáticos. Por lo tanto, los filtros de tela pueden ser buenos candidatos para recolectar las cenizas volantes de los carbones bajos en azufre o las cenizas volantes que contengan niveles altos de carbón sin quemar, las cuales tienen alta y baja resistividad respectivamente y son por lo tanto, relativamente difíciles de recolectar con precipitadores electrostáticos (STAPPA/ALAPCO, 1996).

AWMA, 1992. Air & Waste Management Association, Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand Reinhold, New York.

Billings, 1970. Billings, Charles, et al, Handbook of Fabric FIlter Technology Volume I: Fabric Filter Systems Study, GCA Corp., Bedford MA, December.

Carr, 1984. Carr, R. C. and W. B. Smith, Fabric Filter Technology for Utility Coal-Fired Power Plants, Part V: Development and Evaluation of Bag Cleaning Methods in Utility Baghouses, J. Air Pollution Control Assoc., 34(5):584, May.

Carrington, 2000. Personal communication from W. Edson of Carrington Engineering Sales Co. to P. Hemmer of The Pechan-Avanti Group, Division of E.H. Pechan and Assoc., Inc, January 21.

EPA, 1997. U.S. EPA, Office of Air Quality Planning and Standards, “Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volume I, Fifth Edition, Research Triangle Park, NC., October.

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ICAC, 1999. Institute of Clean Air Companies internet web page www.icac.com, Control Technology Information – Fabric Filters, page last updated January 11, 1999.

STAPPA/ALAPCO, 1996. State and Territorial Air Pollution Program Administrators and Association of Local Air Pollution Control Officials, “Controlling Particulate Matter Under the Clean Air Act: A Menu of Options,” July.