,环境要求:对空压机等高速运转的机器来讲,尘粒、粉尘是影响机器长周期正常运行的主要原因之一。高速气流中的粉尘颗粒(≥4μm) 使机器主要部件表面磨损; 粉尘在设备内部结垢会影响气流运动,破坏叶轮的动平衡,导致转子的轴振动加剧或超标,使喘振曲线漂移,甚至被迫停车检修;腐蚀性的粉尘还会对设备产生化学腐蚀。因此,在这些机器的进气管前均配有空气过滤器。
常见的空气过滤器根据过滤除尘机理可分为湿式和干式两种。湿式过滤器如链带式、拉西环式等,过滤原理是靠油膜黏附大气中的灰尘,达到除尘的目的,但过滤精度低且气流中带有油分。干式过滤器如干带式、布袋式、框板式和筒式 (滤纸),过滤原理是空气通过各种动植物或化学纤维的织物表面、内层时 , 由于重力、惯性扩散、接触阻留和静电吸附等作用使空气中的灰尘滞留在滤料滤纸的外侧(在内部建立了粉尘膜),达到除尘目的。
1、自洁式空气过滤器简介
空分设备上常用的自洁式过滤器是干式过滤器的一种,过滤后粒度 ≤2 μm , 效率 > 99.95 %。其过滤元件多为刚性筒状,内部过滤材料采用合成滤纸。配备的自洁反吹系统包括自洁喷嘴、反吹管、文氏管、储气筒和过滤筒等。控制系统包括编程控制仪 (含PLC控制系统) 、隔膜电磁阀、压差变送器、测压传感器和液晶显示屏等附件。由计算机编程控制仪根据前后压差超过某一设定值时,发出自洁反吹的模式指令,有定时 (程序) 自洁模式 (可自行设定) 或定压差自洁模式 (可自行设定) 。当压差超过报警值时会自动报警,并由计算机控制调节反吹的脉冲宽度,间隔进行连续自动反吹。也可进入手动模式进行自洁反吹,直到压差保持在规定的范围内。自洁式空气过滤器自动反吹过滤系统工作原理如图1所示。
自洁式空气过滤器的初阻力一般在 100Pa 左右,正常阻力范围一般设定在400~700Pa , 报警阻力一般设定在 800~1000Pa , 终阻力设定在 1200~1500Pa (可根据空压机及生产需要设定) 。设定阻力值过低会消耗较多的反吹自洁气量,使隔膜电磁阀频繁动作,缩短阀的使用寿命并使滤筒使用周期缩短,运行成本大幅增加; 而且由于频繁自洁反吹破坏了滤芯层的粉尘膜,导致气体过滤的精度、效率大幅下降。
近十几年,这种自洁式空气过滤器广泛应用于钢铁、石化、空分、煤化工以及高炉鼓风等行业,是各类大型空压机、鼓风机和汽轮机入口空气过滤的主要设备。与传统的卷帘式、布袋式过滤器相比,自洁式空气过滤器的优点是接近零维护,完全可以做到不停车更换滤筒元件,具有过滤精度高、过滤面积大、阻力小和故障少等特点,特别适用于干旱地区的大型空分设备。缺点是成本相对较高;在持续大雾、阴雨天气时,阻力大,容易产生高位运行情况(>1200Pa) 。
2、自洁式空气过滤器在特殊天气条件下阻力过大的原因及解决方案
在连续阴雨、大雾天气状况下,自洁式空气过滤器会经常出现阻力大于1200Pa , 甚至严重超标的情况。长时间发生这种状况会危及空压机的安全运行,并使空压机运行偏离正常工况 ,吸入气量减少,运行成本增加,严重的还会造成空压机二级叶轮振动超标和被迫停车检修。
2.1、连续阴雨或持续大雾天气
自洁式空气过滤器的过滤材料一般选用木浆纤维纸质的滤纸,这种滤纸由多层薄纸复合而成,每层纸的平均微孔大约在 20~70μm ,微孔交错纵横排列,具有一定透气度。空气透过滤纸在很低的过滤速度下阻力值较小(初阻力一般在 100Pa 以下)。这种滤纸在干燥环境下使用效果很好,但在连续阴雨或大雾天气条件下,空气的相对湿度很大(96 %~100 %) , 滤纸在纤维受潮后膨胀,使部分微孔缩小或堵塞。若滤纸已使用一段时间 , 在滤纸的外表面和纸芯层有粉尘存在,受潮后也会膨胀封堵微孔,使滤纸的透气度大幅下降甚至造成糊筒, 在较低的反吹压力下自洁清灰的效果也大大下降。为解决这种天气下滤纸阻力超高问题,可以采用以下应对方法。
(1) 我们南方沿江、沿海或多雾的地区相对湿度较大(> 80 %),在过滤器的选型上,滤筒滤纸的选配要适合当地气候条件。一般在选型上要增加实际处理气体的富裕量(应增加1~115倍)。滤筒的滤纸要选用复合纤维材料(20 %聚酯 + 80 %木浆纤维)或其他抗拉强度大、挺度高的防水型进口滤纸。
(2) 空分设备一般提供的反吹气源压力偏低(为0.47MPa),特别是在相对湿度很大时,要提高反吹自洁的效果应提高反吹的压力。理想的反吹压力可提高到0.75~0.85MPa,并用干燥的氮气或空气进行反吹,自洁效果比偏低压力时的反吹可提高1倍以上。若采用设置就地小空压机增加反吹压力时,应注意在储气筒入口配置过滤器、气液分离器和疏水阀等必要的附件,以滤除反吹气源中的杂质及水气。
(3) 增大储气筒、反吹管的直径和容量,使反吹时的反吹压力稳定,减小压力波动。储气筒增大到 Ф159mm×6mm以上(也可增加1只3~5m3的缓冲罐)。反吹管、隔膜阀的直径增加到38.1mm ,同时每只阀控制反吹滤筒的数量应在5只以下,以增加反吹的力度和效果。
(4) 调节编程控制仪,适当增加脉冲宽度,从0.1~0.15 秒增加到 0.25~0.4 秒。缩短脉冲间隔(控制在10~15秒),使反吹循环的周期缩短。
(5) 更换部分滤纸严重受潮的滤筒 (拆下的滤筒烘干处理后可再次使用)。
(6) 改变进气方式,从室外吸气改为从压缩机厂房内吸气 (如图 2 所示)。在连续大雾天气时 ,把自洁式空气过滤器的四周用复合纤维无纺布或彩条布 (也可用捕雾丝网,但成本较高) 围起来,并另建一个吸气通道从厂房内吸气 (流速控制在 5~7m/ s)。由于厂房内温度较高,空气中不含有微小雾滴,相对干燥,若再采用以上措施,效果会更理想。还可以考虑将小型自洁式空气过滤器设在室内。这种方法应用在相对湿度很大、持续多雾天气的地区 , 降低过滤阻力效果明显。如邯钢动力厂空分车间、济南鲍德气体公司等采用这种方法,均大幅降低了运行阻力,保证了空压机的正常运行,取得良好使用效果和经济效益。
一些要求更高的压缩机和燃气轮机,要求过滤级别达到 H12级以上,最好采用3级过滤: 一级采用过滤棉过滤 (百叶窗式过滤);二级采用自洁式过滤器 (筒式);三级采用高效或超高效框式过滤器。这种分级处理,可防止水气进入,同时减轻各级负荷压力,提高过滤精度,延长过滤元件的使用寿命,降低运行成本。
3 结束语
自洁式空气过滤器过滤精度高,自动反吹清灰,管理方便,维护简单,可实现不停车更换滤筒,已经广泛在钢铁、石化、空分、化肥、煤化工和医药等行业上使用。对经常发生连续阴雨、持续大雾等特殊天气的地区可根据不同的气候特点,在配套选用自洁式空气过滤器时应加放足够的处理空气富裕量,选用合适的滤料滤筒,提高和稳定反吹自洁的压力,并采取合理的控制、调节措施,可以避免自洁式空气过滤器阻力增加过快或持续超高的情况发生,并延长滤筒的使用周期,降低运行成本,保证空压机的正常运转。