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1、配套设备技术篇自洁式空气过滤器在特殊天气条件时的应用探索周鑫宝1欧阳明辉2( 1 ：杭州杭氧股份有限公司设计院3 1 0 0 0 4 ；2 ：江阴市人和环保设备有限公司2 1 4 4 1 4 )摘要：本文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，提出解决该问题的方法及措施。主题词：自洁式过滤器；阻力；反吹；大雾；沙尘暴；滤料1 前言对透平空压机、鼓风机、气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( 铀) 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
2、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，严重的被迫停机检修。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均配有各类空气过滤器。2 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。湿式过滤器如链带式、拉西环式等，它们的过滤原理是靠油膜粘附大气中的灰尘，达到除尘的目的，但过滤精度低且气流中带有油份。干式过滤器如干带式、布袋式、框板式、筒式( 滤纸) 过滤器。它们的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、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) ，达到除尘的
3、目的。 2 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类型，过滤后粒度2 p m ，效率 9 9 9 5 。在2 0 世纪7 0 年代中期由美国一家公司推出这种过滤器，2 0 世纪8 0 年代末这种过滤器随成套机器设备进入中国。过滤器的结构( 见图1 ) 。其过滤元件多为刚性筒状，内部过滤材料采用合成滤纸。配有自洁反吹系统包括自洁喷嘴、反吹管、文氏管、储气包( 筒) 、过滤筒等。控制系统包括编程控制仪( 含P L C ) 、隔膜电磁阀、压差变送器、测压传感器、液晶显示屏等附件。自洁反吹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(
4、 程序) 自洁模式( 可自行设定) 或定压差自洁模式( 可设定) 。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。也可进人手动模式进行自洁反吹，直到压差保持在规定的范围内。自洁式过滤的初阻力一般在l O O P a 左右，正常阻力范围一般设定在4 0 0 一7 0 0 P a 之间，报警阻力一般设定在8 0 0 一1 0 0 0 P a ，终阻力设定在1 2 0 0 一 1 5 0 0 P a ( 可根据空压机及生产需要设定) 。过低的设定阻力值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
5、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、效率的较大下降。这种自洁式过滤器近十几年广泛应用于钢铁、石化、空分制氧、煤化工等以及高炉鼓风行业，是各类大型空压机、鼓风机、汽轮机入口过滤的保护神。与传统的卷帘式、布袋式过滤器相比，自洁式过滤器的优点1 1 7自动排污过滤器自动排污过滤器设计特点http:/ 304、316L 不锈钢楔形滤网，强度大、精度高、耐腐蚀，最高过滤精度可达 25 微米。3,过滤设备通过自身的检索和应变功能，实现自动反冲洗，可应对不稳定的水质波动，无需人工干预。4,过滤器设备易损件少，无耗材，运行维护费用低，操作管理简单。5,过滤设备控制系统反应灵敏，运行精确，
6、可以根据不同水源和过滤精度灵活调整反冲洗压差时间和时间设定值。6,过滤设备在反冲洗过程中， 各个(组)滤网依次进行反冲洗操作；确保滤网安全、高效清洗，而其他滤网不受影响，继续过滤。7,过滤设备采用气动排污阀，反冲洗历时短，反冲洗耗水量少，环保经济。8,过滤设备结构设计紧凑合理，占地面积小，安装移动灵活方便。9,过滤设备电器系统采用集成控制模式，可以实现远程控制反冲洗过滤器自动排污过滤器自动排污过滤器使用范围http:/ 各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表“滤网规格”。4、过滤器材质：过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质相同，对于不同的服役条件可考虑选择铸铁、碳钢、低合金钢或不锈钢材质的过
7、滤器。5、过滤器阻力损失计算水用过滤器，在一般计算额定流速下，压力损失为 0.521.2kpa煤化- r _ t e 套大型空分设备技术交流会论文集是接近零维护，完全可以达到更换滤筒元件不用停机，具有过滤精度高、过滤面积大、阻力小、故N , J , - 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、阴雨天气或持续沙尘暴天气时阻力容易产生高位运行( 1 2 0 0 P a ) 情况。如果能扬长避短，解决特殊 天气条件下运行阻力偏高的问题那将是各种机器人E l 过滤的上佳配套设备。粗滤网压差控制仪压差报警器P I _ E 自控单元电控箱储气包隔膜电磁阀反吹气源喷头文氏管
8、滤芯洁净空气出口管负压控头图1自洁式过滤器自动反吹过滤系统工作原理图3自洁式空气过滤器在当地特殊天气条件下出现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，自洁式过滤器会经常出现阻力大于1 2 0 0 P a ，甚至会出现严重超标的情况。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二级叶轮振动超标和 被迫停机检修。下面就特殊天气条件下的阻力超高原因进行分析。3 1 连续阴雨或持续大雾天气下的情况分析及应对措施前面讲的自洁过滤器的过滤材料一般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
9、的平均微孔大约在2 0 7 0 x m ，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l O O P a 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( 9 6 。1 0 0 ) ，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。为解决这种天气下阻力超高问题可以采用以下应对方法：( 1 ) 在我国南方沿江、沿海或多雾的地区( 如重庆等) 相对湿度较
10、大( 8 0 ) ，在过滤器的1 】8配套设备技术篇选型上，滤筒滤纸的选配上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 。1 5 倍) 。滤筒的滤纸要选用复合纤维材料( 2 0 聚酯+ 8 0 木浆纤维) ，如滤纸选用美国I - I V 、德国M A N N 公司或其他抗拉强度大、挺度高的防水型进口滤纸。( 案例：江阴华西气 体公司最初配用无锡某厂家采用国内生产的木浆纤维制作的滤筒，使用寿命仅在三个月左右并且过滤精度较差。后使用江阴人和公司复合纤维防潮滤筒，使用一年后压降在5 0 0 P a 左右，效果明显改善。) ( 2 ) 采用较高的反吹压力和使用干燥的反吹气
11、源空分设备一般提供的反吹气源压力偏低( 为0 4 7 b l P a ) ，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O 7 5 一O 8 5 M P a ，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要提高1 倍以上。若采用就地小空压机增加 反吹压力时应注意在气包人口配置过滤器、气液分离器、疏水阀等必要的附件以滤除反吹气源中的杂质及水气。( 3 ) 增大储气管、反吹管的直径和容量，使反吹时的反吹压力能稳定，减小压力波动。储气 管增大到1 5 9 6 以上( 也可增加一只3 5 m 3 的缓冲罐) 。反吹管、隔膜阀的直径增加到1 5英寸，
12、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 1 5 秒增加到0 2 5 0 4 秒。缩短脉冲间隔( 控制在1 0 一1 5 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 ) 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( 见图2 所示) 。在连续大雾天气时，把自洁式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 7 m s 范围) 。由于机厂房内温度较高，空
13、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。图2 进气方式1 1 9煤化工配套大型空分设备技术交流会论文集3 2 多沙尘暴地区自洁式过滤器降低阻力的应对措施我国西北、内蒙、甘肃、陕西、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，恶劣的沙暴天气在春秋季节时常发生。空气含尘量大，持续时间长使自洁过滤器阻力超高情况常有
14、发生。为降低运行阻力延长滤筒使用周期，我们对大唐国际 K O D 5 6 空压机配套自洁过滤器提出以下应对措施。( 1 ) 在自洁式过滤器的选型配套上采用加大配套过滤器实际处理量。空压机进气量为3 6 1 0 0 0 N m 3 h ，常规选配过滤器的处理量为。5 5 0 0 0 0 m 3 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，配用7 5 6 只D H 3 2 1 0 0 滤筒，实际处理量为8 6 0 0 ( ) 0 I I l 3 h ( 8 7 5 k P a2 5 ) 。滤筒实际过滤面积达到2 2 6 8 0 m 2 ，增加了滤筒的过滤面积和容尘量，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 8 M P a ) 和干燥氮气作反吹气源，加强反吹自洁的力度和效果。可选用重负荷、强度大、挺度高的进口空气滤纸如F A 一7 1 8 0 A 、F A 一7 4 0 6 等。( 3 ) 增大储气包的直径和容量。储气包直径扩到0 1 5 9 6 ，反吹管采用1 5 英寸镀锌钢管，1 5 英寸的进V I 隔膜电磁阀，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
