压缩空气过滤净化基本知识

压缩空气过滤净化基本知识I.主题•过滤净化的目的和类型–聚结式过滤器–颗粒过滤器•过滤净化的原理•优秀的工程设计实践–过滤材料的选择和构造–结构材料和型式•如何评价过滤器–D.O.P.试验法–模拟使用条件进行评估过滤净化的目的I.污染物的构成和危害•油-液态&气态-腐蚀/侵蚀•水-液态&气态-腐蚀/侵蚀•油脂-腐蚀•尘埃-侵蚀/堵塞II.会造成的问题•空气管路出水、结冰•设备故障•零部件损坏/系统停运•产品报废、次品III.成本增加•无法预计的停产时间•额外增加的保养/维修费用•产品返修/退货较高的压力损失造成的费用增加过滤净化系统的压力损失，必须由空气压缩机额外做功进行补偿。由此造成压缩机功率消耗增大，使运行成本、费用上升。举例：电费：0.81元/千瓦时，对于每1.0M3用气量，压力损失每增大0.07公斤，每年由于压力损失会造成电费增加：495元。（在美国，电费0.07USD/kwh，每100SCFM用气量，压力损失每增加1PSIG，每年电费增加67USD）案例1滤芯购买费用=$400.00用气量=500SCFM初始压力损失=2PSID更换滤芯前的压力损失=5PSID滤芯使用寿命=6个月滤芯使用期间的平均压力损失（按简单方式估算）：3.5PSID增加的电费：3.5X（500/100）x67=1,172$考虑每年2次更换滤芯的费用，每年的总费用为：400X2+1,172=1,972100案例2滤芯购买费用=$400.00用气量=500SCFM初始压力损失=5PSID更换滤芯前的压力损失=10PSID滤芯使用寿命=1年平均压力损失=7.5PSID运行电费增加=7.5PSIDX（500/100）X67=2,512年度总费用：=$400+2512=$2,912结论：在案例2中，滤芯的使用时间（1年）是案例1的2倍（半年）,但是由于压力损失增大，造成总费用增加940美元，远远超过了更换滤芯的费用（400美元）100过滤净化原理•直接拦截•惯性碰撞•扩散拦截•聚结过程直接拦截:对于直径大于1微米的液滴或颗粒，当其试图通过过滤介质材料的微孔时由于颗粒直径大于微孔直径，因此而被直接阻挡、拦截，达到去除的效果。大于1微米的污染物介质纤维介质纤维污染物0.3to1微米滤芯纤维滤芯纤维惯性碰撞:较小的颗粒和液滴，直径0.3~1微米，能够通过滤芯的微孔。但它们通过过滤介质的路径非常曲折，污染颗粒和液滴具有足够的质量和动量，会使得它们与滤芯纤维碰撞并被阻挡和捕获。污染物0.3micron扩散拦截:非常小的液滴，0.3微米,具有极小的质量。在气流中，这些颗粒进行大量的随机运动（布朗运动）。由于这种布朗运动，这种尺寸的污染物事实上会与滤芯纤维碰撞，从而被滤除。聚结过程小液滴不断地聚合，直到它们的质量变得足够大，在重力的作用下，跌落到过滤器的底部，被排水阀门排出。颗粒尺寸直接拦截惯性碰撞扩散拦截1几乎100%_____无1至0.5较低效率较高效率无0.5至0.3很低效率低效率微不足道0.3至0.1微不足道微不足道略有效果0.1至0.05微不足道微不足道高效率0.05几乎无效几乎无效几乎100%各种过滤机理的效率聚结式过滤器•关键作用...发挥了一个独立处理装置的作用，而不仅仅是一个普通过滤器。•许多公司的过滤器--只考虑从空气中分离液体。•最重要的是，排水速度要快而适当，耗气量要少。否则：–环绕滤芯的气流速度太快，会使液体再次进入滤芯。空气压缩机进气口后冷却器汽水分离器空气净化系统典型配置储气罐r吸附式空气干燥机活性炭吸附装置颗粒型后过滤器用气点的过滤器聚结式过滤器排水阀去除液态油/水去除油水雾滴;颗粒物0.6mm绝对去除（0.04mm去除率98%）去除水蒸汽;碳氢化合物蒸汽;CO2;二氧化氮去除可冷凝的碳氢化合物气体;将CO转化为CO2去除颗粒物(0.9mm绝对去除;0.07mm去除率98%)去除颗粒物(0.02mm绝对去除)净化过滤的分类(压缩空气/气体)I.聚结式过滤器-去除液态污染物•油/水•溶解的气体•尘土II.颗粒型过滤器•灰尘应用场合?I.聚结式过滤器•控制、仪表、工艺系统的上游,以及气体可能含油和水的场合•其它常见应用场合–吸附式干燥机的上游-改善干燥机性能，延长吸附剂寿命–冷冻式干燥机的上游-改善干燥机性能，减少对换热器的维修保养工作量。–冷冻式干燥机的下游-改善汽水分离系统的性能（减少压力波动）–潮解式干燥机的上游-改善系统性能并除油。II.颗粒型过滤器•控制、仪表、工艺系统的上游，气体已被干燥，需要去除管道碎屑。•吸附式干燥机的下游，去除吸附剂粉末。III.高性能、高效率聚结式过滤器主要应考虑的指标(A)饱和压降P-典型情况0.2~0.35bar，越低越好。但如果低于0.15bar，可能说明过滤器的纤维孔径很大或存在“隧道”现象。(B)过滤器下游设备对污染物含量的要求-对吸附式干燥机来说，允许含油水0.013到0.0014ppmw。（以过滤器进气含油水20ppmw为基础）。要综合考虑饱和压降问题。可以找到并使用性能更好的过滤器，会有较高的饱和压降P(6psig或更高)。(C)使用寿命•采用更多孔的、皱摺式的滤芯材料，能够增加过滤材料的有效表面积。–较多的微孔=较长的寿命和较低的饱和压降。增大表面积的好处-微孔堵塞的效果流量Q，面积=1流量Q，面积=210个微孔5个微孔存污能力=1压降P=115个微孔寸污能力=1压降P=1/35个微孔寸污能力=3压降=1寿命=1寿命=320个微孔2倍的面积=3倍的寿命存污能力与纤维直径的关系(孔径恒定)面积A压差Px存污能力Y面积A压差Px/4存污能力4Y面积A压差Px/16存污能力16Y优秀的工程设计实践I.聚结式过滤器(A)常见污染物指标•灰尘,水,油(20ppm)•颗粒直径0.01微米以上•油雾是最难去除的(小/轻)(B)滤芯介质的种类-优点和缺点•纤维不固定/随机的孔径和结构—初期购买成本低—孔径逐渐变大，将导致出现“隧道现象”并且过滤器性能和过滤效果无法预见和保证。—纤维松动、脱落—脱落的纤维进入下游用气管路—随机孔径—本身就存在“隧道现象”，性能无法保证。•纤维固定/孔径和结构是随机的—中等成本—纤维不固定，问题仍存在•纤维容易脱落，孔径容易变大—随机孔径结构的问题仍然存在-隧道现象•纤维固定/孔径结构均匀—成本高—不存在纤维脱落或隧道现象问题—微孔的体积最大(均匀一致)•在寿命有效期内，保证可以达到预期的性能•饱和（湿润状态）的压差最低•使用寿命长(C)滤芯结构•普通滤芯（平坦型）–低成本–表面积小–饱和压差高(因为表面积小)–使用寿命短(因为表面积小)•褶皱型–成本高–表面积大–饱和压差小(因为表面积大)–使用寿命长(因为表面积大)–2倍表面积=3倍使用寿命–褶皱结构–能保证过滤材料不会紧缩(D)滤芯支撑件的结构和选择•无支撑件–低成本–当压力有波动时会造成滤芯纤维材料脱落–安装时会造成滤芯纤维脱落•塑料支撑件–中等成本–易碎裂–当压力有波动时会造成滤芯纤维材料脱落•钢质支撑件–成本高–对滤芯介质材料提供最好的保护•推荐、建议的结构–钢质端盖，防止滤芯端部被密封件损坏–内外都有钢质支撑件，在出现双向气流的情况下也能保护滤芯不被损坏（通常出现在初次开机启动时）(E)其它结构特点排水层–无排水层-低成本,排水性能差–较厚的聚酯排水层-成本高,排水性能最佳•滤芯材料的特殊处理-化学涂层–保证系统初次启动时的性能–在过滤器使用寿命期内，性能保持良好*介质材料光滑，才能实现快速排水，减少耗气量II.颗粒型过滤器(A)常见污染物-吸附剂粉尘1微米以上.(B)滤芯介质的选择•纤维应固定,孔径应固定(是优良的滤芯材料）(C)支撑件结构-与聚结式过滤器相同（但不需要外支撑网）如何评价过滤器I.D.O.P.试验法(A)以滤芯对0.3微米以上液雾的去除百分比来表示过滤器的性能(B)试验方法-干式试验，把油加热沸腾成烟雾。油是最难去除的。(C)存在的问题•仅仅测试了去除0.3微米以上液雾（单一成分）的能力，而不是测试多成分液雾（直径0.01微米以上）•只测试了去除干液雾，而没有测试去除液体的能力•在大气压下进行测试，而不在实际使用压力下（7公斤或更高）测试•不测试排水的能力•不测试防止再次污染的能力•不测试饱和状态下的压差或效果II.模拟使用条件进行测试(A)在聚结式过滤器常见的入口污染指标（20-50ppm）下进行测试(B)采用了油作为测试材料，油是最难去除的。(C)在压力下进行测试(D)测试的是聚结过滤的能力，而不仅仅是普通过滤能力。•排水性能，压差，防止再次污染的能力-都得到测试评价。THEEND