摘要：对自洁式空气过滤器在南方、沿海连续阴雨、大雾天气和西北多沙尘暴天气条件下的过滤阻力超高问题,从实际应用的角度分析,总结出解决该问题的方法及措施。
关键词:自洁式空气过滤器;反吹;滤筒;阻力
对空压机、鼓风机和汽轮机等高速运转的机器来讲,尘粒、粉尘是影响设备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产生磨损。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超标,使喘振曲线漂移,甚至被迫停机检修。腐蚀性的粉尘还会引起设备的化学腐蚀。因此在这些设备的进气管前一般均配有各类空气过滤器。
1 空气过滤器的分类
常见的空气过滤器根据过滤除尘机理可分为干式和湿式两种。湿式过滤器是靠油膜粘附大气中的尘粒、粉尘达到除尘的目的,但过滤精度低且气流中带有有油分;有链带式、拉西环式过滤器等。干式过滤器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尘粒、粉尘滞留在滤料的外侧(在内部建立了粉尘膜),达到除尘的目的;有干带式、布袋式、框板式和筒式(滤纸)过滤器。
2 自洁式空气过滤器简介
空分设备上常用的自洁式空气过滤器是干式过滤器的一种类型,过滤后粒度≤2μｍ,效率>99 9％,其过滤元件多为筒状,内部过滤材料为合成滤纸。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)、隔膜电磁阀、压差变送器、压差传感器和液晶显示屏等附件。自洁反吹是由计算机编程控制仪根据前后压差超过约300Ｐａ的设定值时,发出自洁反吹模式的指令,有定时自洁模式(可自行设定)或定压差自洁模式(可自行设定)。当前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正常阻力范围一般设定在400～700Ｐａ之间,报警阻力一般设定在800～1000Ｐａ,终止阻力设定在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;而且由于破坏了滤芯层的粉尘膜,气体过滤的精度、效率会下降。
3 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、大雾或经常持续沙尘暴天气状况下,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。这种状况的长时间发生会危及设备的安全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喘振。下面就特殊天气条件下自洁式空气过滤器阻力超高的原因和应对措施进行分析。
3 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多数是选用木浆纤维纸质的滤纸,这种滤纸是采用多层薄纸复合而成,每层纸的平均微孔大约在30～70μｍ,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)。在连续阴雨、大雾天气下,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,在较低的反吹压力下自洁清灰的效果也大大下降。为解决这种天气状况下自洁式空气过滤器阻力超高问题可以采用以下应对方法。
(1)在我国南方沿海或多雾的地区(如重庆等)相对湿度较大(>80％),在过滤器的选型上一般要增加实际处理气体的富裕量(应增加1～1 5倍)。滤筒滤纸要选用带聚酯20％以上的防水型滤纸,如美国ＦＡ-6279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 8ＭＰａ,并用干燥的氮气或空气进行反吹,自洁效果比压力偏低时要提高1倍以上。
(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159ｍｍ×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1 5ｉｎ,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,适当将脉冲宽度从0 1～0 15ｓ增加到0 25～0 4ｓ;缩短脉冲间隙(控制在10～15ｓ),使反吹循环的周期缩短。
(5)更换部分严重受潮的滤筒滤纸(拆下的滤筒烘干处理后可再次使用)。
(6)可改变进气方式,即从四周露天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,把自洁式空气过滤器的四周用彩条布、无纺布(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,空气中不含有微小的雾滴,相对干燥,若再采用以上措施效果会更理想。对于小型的自洁式空气过滤器还可以考虑设在室内。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。
3 2 多沙尘暴天气我国西北、内蒙古、甘肃和河南等地气候干燥,相对湿度低。由于生态环境的破坏,该地区的沙尘天气日渐增多,恶劣的沙尘暴天气在春、秋季节时常发生。空气中含尘量大,持续时间长,自洁式空气过滤器阻力超高情况常有发生。为降低运行阻力、延长滤筒使用周期,杭氧对大唐国际ＫＯＤ56型空压机配套自洁式空气过滤器提出以下应对措施。
(1)空压机进气量为361000ｍ3/ｈ,常规选配过滤器的处理量约550000ｍ3/ｈ。考虑到当地沙尘暴天气时有发生,空气中含尘量大,在选型配套上进一步增加了富裕量,配756只ＤＨ32100滤筒,实际处理量≥860000ｍ3/ｈ(87 5ｋＰａ,25℃)。滤筒实际过滤面积达到22680ｍ2,增加了滤筒的容尘量,减少了实际过滤速度。选用进口滤纸,增加滤纸的强度和透气度。
(2)采用较高的自洁反吹压力(0 8ＭＰａ)和干燥氮气作反吹气源,加强反吹自洁的力度和效果。选用重负荷的空气滤纸,如ＦＡ-7180Ａ、ＦＡ-7406等强度大、挺度高的进口滤纸。
(3)增大储气筒的直径和容量,储气筒直径扩大到159ｍｍ×6ｍｍ,反吹管采用1 5ｉｎ镀锌钢管,1 5ｉｎ的进口隔膜电磁阀及反吹气源单独引管等,以稳定反吹自洁的压力。
(4)过滤器的粗滤网内侧增加一道ＰＳＢ/275ＳＰ300型(或ＰＳＢ/290ＳＰ400型)无纺布化纤滤料(部分无纺布技术参数见表1),在沙尘暴来时可以增加约120ｋｇ以上的容尘量。由于有了这道过滤,减轻了滤筒反吹自洁的负荷,减少了滤芯粉尘膜的厚度,增加了滤筒的使用周期。当沙尘暴消除后,拆下无纺布清洗后备用。采用该项措施可以稳定阻力并节约过滤器的运行成本。
(5)在系统反吹自洁控制上可采用每一接点并联3只电磁阀,保证过滤器(3层结构)每层都有1排(每排5只)滤筒在同时反吹。
(6)在沙尘暴天气下可调节编程控制仪缩短反吹间隔,控制每排滤筒反吹间隔在10～15ｓ1次,9～13ｍｉｎ内全部滤筒可自洁反吹1次,使表面的浮尘立刻得到清除。
(7)在持续沙尘暴天气的情况下,可把已达到容尘饱和的无纺布拆下,装上新的无纺布(或更换部分新的滤筒),满足降低阻力的要求。
以上采用的自洁式空气过滤器降低阻力的措施适用于在特殊恶劣气候条件,有的方法和措施已经取得明显的实际效果,有的还在进一步探索中。
4 结束语
高效自洁式空气过滤器过滤精度高,编程自动反吹清灰,管理方便,可实现不停机更换滤筒,已经广泛地在钢铁、石化、空分设备、化肥和医药等行业上使用。对经常发生连续阴雨、持续大雾和沙尘暴等特殊天气的地区可根据不同的天气特点,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,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,减少运行成本,保证空压机的正常运转。
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