摘要：對自潔式空氣過濾器在南方、沿海連續陰雨、大霧天氣和西北多沙塵暴天氣條件下的過濾阻力超高問題,從實際應用的角度分析,總結出解決該問題的方法及措施。
關鍵詞:自潔式空氣過濾器;反吹;濾筒;阻力
對空壓機、鼓風機和汽輪機等高速運轉的機器來講,塵粒、粉塵是影響設備長周期正常運行的主要原因之一。高速氣流中的粉塵顆粒(≥4μｍ)使機器主要部件表面產生磨損。粉塵在設備內部結垢會影響氣流運動,破壞葉輪的動平衡,導致轉子的軸振動加劇超標,使喘振曲線漂移,甚至被迫停機檢修。腐蝕性的粉塵還會引起設備的化學腐蝕。因此在這些設備的進氣管前一般均配有各類空氣過濾器。
1 空氣過濾器的分類
常見的空氣過濾器根據過濾除塵機理可分為干式和濕式兩種。濕式過濾器是靠油膜粘附大氣中的塵粒、粉塵達到除塵的目的,但過濾精度低且氣流中帶有有油分;有鏈帶式、拉西環式過濾器等。干式過濾器是空氣通過各種動植物或化學纖維的織物表面、內層時,由于重力、慣性擴散、接觸阻留和靜電吸附等作用使空氣中的塵粒、粉塵滯留在濾料的外側(在內部建立了粉塵膜),達到除塵的目的;有干帶式、布袋式、框板式和筒式(濾紙)過濾器。
2 自潔式空氣過濾器簡介
空分設備上常用的自潔式空氣過濾器是干式過濾器的一種類型,過濾后粒度≤2μｍ,效率>99 9％,其過濾元件多為筒狀,內部過濾材料為合成濾紙。配備的自潔反吹系統包括自潔噴嘴、反吹管、文氏管、儲氣筒和過濾筒等。控制系統包括編程控制儀(含ＰＬＣ)、隔膜電磁閥、壓差變送器、壓差傳感器和液晶顯示屏等附件。自潔反吹是由計算機編程控制儀根據前后壓差超過約300Ｐａ的設定值時,發出自潔反吹模式的指令,有定時自潔模式(可自行設定)或定壓差自潔模式(可自行設定)。當前壓差超過報警值時會自動報警,并由計算機控制調節反吹的脈沖寬度,間隔進行連續自動反吹,也可進入手動模式進行自潔反吹,直到壓差保持在規定的范圍內。自潔式空氣過濾器自動反吹過濾系統工作原理如圖1所示。
自潔式空氣過濾器的正常阻力范圍一般設定在400～700Ｐａ之間,報警阻力一般設定在800～1000Ｐａ,終止阻力設定在1200～1500Ｐａ(可根據空壓機及生產需要設定)。設定阻力值過低會消耗較多的反吹自潔氣量,使隔膜電磁閥頻繁動作,縮短閥的使用壽命并使濾筒使用周期縮短,運行成本大幅增加;而且由于破壞了濾芯層的粉塵膜,氣體過濾的精度、效率會下降。
3 自潔式空氣過濾器在特殊天氣條件下阻力過大的原因及解決方案
在連續陰雨、大霧或經常持續沙塵暴天氣狀況下,自潔式空氣過濾器會經常出現阻力大于1200Ｐａ,甚至嚴重超標的情況。這種狀況的長時間發生會危及設備的安全并使空壓機運行偏離正常工況,吸入氣量減少,運行成本增加,嚴重的還會造成空壓機喘振。下面就特殊天氣條件下自潔式空氣過濾器阻力超高的原因和應對措施進行分析。
3 1 連續陰雨或持續大霧天氣
自潔式空氣過濾器的過濾材料多數是選用木漿纖維紙質的濾紙,這種濾紙是采用多層薄紙復合而成,每層紙的平均微孔大約在30～70μｍ,微孔交錯縱橫排列,具有一定透氣度。空氣透過濾紙在很低的過濾速度下阻力值較小(初阻力一般在100Ｐａ以下)。在連續陰雨、大霧天氣下,空氣的相對濕度很大(96％～100％),濾紙在纖維受潮后膨脹,使部分微孔縮小或堵塞。若濾紙已使用一段時間,在濾紙的外表面和紙芯層有粉塵存在,受潮后也會膨脹封堵微孔,使濾紙的透氣度大幅下降,在較低的反吹壓力下自潔清灰的效果也大大下降。為解決這種天氣狀況下自潔式空氣過濾器阻力超高問題可以采用以下應對方法。
(1)在我國南方沿海或多霧的地區(如重慶等)相對濕度較大(>80％),在過濾器的選型上一般要增加實際處理氣體的富裕量(應增加1～1 5倍)。濾筒濾紙要選用帶聚酯20％以上的防水型濾紙,如美國ＦＡ-6279或其他抗拉強度大、挺度高的防水型進口濾紙。
(2)空分設備一般提供的反吹氣源壓力偏低(為0 47ＭＰａ),特別是在相對濕度很大時,要提高反吹自潔的效果應提高反吹的壓力。理想的反吹壓力可提高到0 75～0 8ＭＰａ,并用干燥的氮氣或空氣進行反吹,自潔效果比壓力偏低時要提高1倍以上。
(3)增大儲氣筒、反吹管的直徑和容量,使反吹時的反吹壓力穩定,減小壓力波動。儲氣筒增大到159ｍｍ×6ｍｍ以上(也可增加1只3～5ｍ3的緩沖罐),反吹管、隔膜閥的直徑增加到1 5ｉｎ,同時每只閥控制反吹濾筒的數量應在5只以下,以增加反吹的力度和效果。
(4)調節編程控制儀,適當將脈沖寬度從0 1～0 15ｓ增加到0 25～0 4ｓ;縮短脈沖間隙(控制在10～15ｓ),使反吹循環的周期縮短。
(5)更換部分嚴重受潮的濾筒濾紙(拆下的濾筒烘干處理后可再次使用)。
(6)可改變進氣方式,即從四周露天吸氣改為從壓縮機廠房內吸氣(如圖2所示)。在連續大霧天氣,把自潔式空氣過濾器的四周用彩條布、無紡布(也可用捕霧絲網,但成本較高)圍起來,并另建一個吸氣通道從廠房內吸氣(流速控制在5～7ｍ/ｓ)。由于廠房內溫度較高,空氣中不含有微小的霧滴,相對干燥,若再采用以上措施效果會更理想。對于小型的自潔式空氣過濾器還可以考慮設在室內。這種方法應用在相對濕度很大、持續多霧天氣的地區,降低過濾阻力效果明顯。如邯鋼動力廠空分車間、濟南鮑德氣體公司等采用這種方法均大幅降低了運行阻力,保證了空壓機的正常運行,取得良好使用效果和經濟效益。
3 2 多沙塵暴天氣我國西北、內蒙古、甘肅和河南等地氣候干燥,相對濕度低。由于生態環境的破壞,該地區的沙塵天氣日漸增多,惡劣的沙塵暴天氣在春、秋季節時常發生。空氣中含塵量大,持續時間長,自潔式空氣過濾器阻力超高情況常有發生。為降低運行阻力、延長濾筒使用周期,杭氧對大唐國際ＫＯＤ56型空壓機配套自潔式空氣過濾器提出以下應對措施。
(1)空壓機進氣量為361000ｍ3/ｈ,常規選配過濾器的處理量約550000ｍ3/ｈ。考慮到當地沙塵暴天氣時有發生,空氣中含塵量大,在選型配套上進一步增加了富裕量,配756只ＤＨ32100濾筒,實際處理量≥860000ｍ3/ｈ(87 5ｋＰａ,25℃)。濾筒實際過濾面積達到22680ｍ2,增加了濾筒的容塵量,減少了實際過濾速度。選用進口濾紙,增加濾紙的強度和透氣度。
(2)采用較高的自潔反吹壓力(0 8ＭＰａ)和干燥氮氣作反吹氣源,加強反吹自潔的力度和效果。選用重負荷的空氣濾紙,如ＦＡ-7180Ａ、ＦＡ-7406等強度大、挺度高的進口濾紙。
(3)增大儲氣筒的直徑和容量,儲氣筒直徑擴大到159ｍｍ×6ｍｍ,反吹管采用1 5ｉｎ鍍鋅鋼管,1 5ｉｎ的進口隔膜電磁閥及反吹氣源單獨引管等,以穩定反吹自潔的壓力。
(4)過濾器的粗濾網內側增加一道ＰＳＢ/275ＳＰ300型(或ＰＳＢ/290ＳＰ400型)無紡布化纖濾料(部分無紡布技術參數見表1),在沙塵暴來時可以增加約120ｋｇ以上的容塵量。由于有了這道過濾,減輕了濾筒反吹自潔的負荷,減少了濾芯粉塵膜的厚度,增加了濾筒的使用周期。當沙塵暴消除后,拆下無紡布清洗后備用。采用該項措施可以穩定阻力并節約過濾器的運行成本。
(5)在系統反吹自潔控制上可采用每一接點并聯3只電磁閥,保證過濾器(3層結構)每層都有1排(每排5只)濾筒在同時反吹。
(6)在沙塵暴天氣下可調節編程控制儀縮短反吹間隔,控制每排濾筒反吹間隔在10～15ｓ1次,9～13ｍｉｎ內全部濾筒可自潔反吹1次,使表面的浮塵立刻得到清除。
(7)在持續沙塵暴天氣的情況下,可把已達到容塵飽和的無紡布拆下,裝上新的無紡布(或更換部分新的濾筒),滿足降低阻力的要求。
以上采用的自潔式空氣過濾器降低阻力的措施適用于在特殊惡劣氣候條件,有的方法和措施已經取得明顯的實際效果,有的還在進一步探索中。
4 結束語
高效自潔式空氣過濾器過濾精度高,編程自動反吹清灰,管理方便,可實現不停機更換濾筒,已經廣泛地在鋼鐵、石化、空分設備、化肥和醫藥等行業上使用。對經常發生連續陰雨、持續大霧和沙塵暴等特殊天氣的地區可根據不同的天氣特點,在配套選用自潔式空氣過濾器時應加放足夠的處理空氣富裕量,選用合適的濾料濾筒,提高和穩定反吹自潔的壓力,并采取合理的控制調節措施,避免自潔式空氣過濾器阻力增加過快或持續超高的情況發生,并延長濾筒的使用周期,減少運行成本,保證空壓機的正常運轉。
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