压缩空气过滤净化基本知识

1、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

2、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=500 SCFM 初始压力损失=2 PSID 更换滤芯前的压力损失=5 PSID 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.

3、5 X （500/100） x 67 = 1,172 $ 考虑每年2次更换滤芯的费用，每年的总费用为： 400 X 2 + 1,172 = 1,972,100,案例 2 滤芯购买费用=$ 400.00 用气量=500 SCFM 初始压力损失=5 PSID 更换滤芯前的压力损失=10 PSID 滤芯使用寿命=1 年 平均压力损失=7.5 PSID 运行电费增加=7.5 PSID X （500/100） X 67 = 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94

4、0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 0.3 to 1 微米,滤芯纤维,滤芯纤维,惯性碰撞: 较小的颗粒和液滴，直径 0.31 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 0.3 micron,扩散拦截: 非常小的液滴，

5、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

6、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,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

7、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 0.20.35 bar，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

8、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 0.0014 ppmw。 （以过滤器进气含油水20 ppmw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 = 2,10 个微孔,5 个微孔 存污能力 = 1 压降P = 1,15 个微孔 寸污能力 = 1 压降P = 1/3,5 个微孔 寸污能

9、力 = 3 压降 = 1,寿命 = 1,寿命 = 3,20 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 ),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 (20 ppm) 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

10、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

11、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

12、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