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气体分离-空气入口过滤器滤筒选型与应用
2019-02-25      1439
        1、空气入口过滤器的原理介绍
        空气入口过滤器是“口罩”,它本身没有动力, 动力来自压缩机,燃气轮机等设备吸入口的负压,在吸气负压下,入口过滤器吸入周围环境中的空气,当空气进入过滤器后会通过滤筒过滤,空气中的一部分较大的颗粒粉尘在重力和惯性力的作用下, 沉降到过滤器的底部,细小的粉尘颗粒通过布朗扩散和滤筒上的纤维拦截等综合效应,使粉尘沉积在滤筒的滤料表面,滤筒上面经过一段时间的积灰,阻力上升,当阻力达到设定值时,脉冲反吹系统启动,反吹气体从滤筒内部冲击滤筒,滤筒上的灰尘被振落,阻力就会下降。经过过滤后的气体进入净气室内,然后由出风管送出至压缩机,汽轮机等设备。
        2、空气入口过滤器滤筒的现状
        对压缩机、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原因之一。昂贵的空气动力设备是必须常年运转的关键设备。为了确保它们无故障、高效率运行,较大限度地减少停机次数和维护工作量,就要在空气吸入口设置空气过滤器,以减少粉尘对设备的破坏。虽然入口过滤器非常重要,但是从实际使用来说,入口过滤器滤筒的选型和使用还是存在很多问题的,主要体现以下几点问题:
        ①没有预过滤:大颗粒粉尘(粒径≥5um)撞击滤筒和气流通道,造成表面磨损。使得滤筒的使用寿命很短,滤筒容易破损。
        ②滤筒精度低:小颗粒粉尘(粒径<5um)在设备内部形成坚实的结垢,这些结垢影响气流运动,造成设备运行效率降低,使“喘振曲线”漂移,有时还会破坏“动平衡”。
        ③滤筒不能防腐蚀性粉尘:腐蚀性粉尘引起设备化学腐蚀,缩短滤筒及设备的使用寿命。
        ④滤筒防潮性能差:滤筒在受潮后不能及时恢复,入口过滤器持续高阻力运行,使得设备的运行效率降低,能耗高。
        ⑤滤筒透气性能差:在同样的精度情况下,很多透气性差的滤筒会使入口过滤器的阻力上升快,高能耗运行,滤筒使用寿命短,总体运行成本高。
        3、空气入口过滤器滤筒的选型
        入口过滤器滤筒的选用其实涉及到很多方面, 不光是滤筒本身,还会涉及到整个系统设计,所以选用滤筒时应该参考处理风量,周围环境,预过滤等:
        1)、实际运行所需条件:主要考虑不同类型的压缩机、燃气轮机的工作条件,运行所期望的压力损失(压降),滤筒的过滤风速,效率,过滤目标颗粒污染物尺寸,容尘量,容尘形式(表层过滤还是深层过滤)等。这里的每一项在设计的时候都需要考虑到。
        2)、处理风量设计:从使用效果的观点来讲当然是处理的风量越大越好,在空压机和燃气轮机入口过滤器的设计中,经常见到保守设计,增大气量的匹配,一般是按照2倍设计,有时考虑到使用效果会设计的更大,但是有些业主更注意初期投资成本,所以有时用户报怨过滤器滤筒使用寿命短,其实是匹配做的太小的原因。
        3)、滤筒的设计:滤筒设计主要考虑到安装方式,过滤面积,滤筒护网,密封圈和滤筒选材等,这里面每一项都是有不同的要求,如安装方式涉及到空间位置,维护更换, 过滤面积会影响到过滤风量,滤筒护网是涉及到反吹和滤筒强度,密封圈则是会影响滤筒的密封性能的稳定,滤筒的选材则会影响到整个滤筒的使用寿命, 过滤精度等。所以每一项选择都是有其详细的考量,而不是一成不变的一种滤筒就可以适用所有的工况。
        4)、周围的环境:周围环境需要考虑到两个方面,一个是周围客观存在的气候, 例如变换的季节、沙漠、沿海、城市、严寒等各种不同的环境都会对滤筒选择产生影响,还有一个环境是考虑周边的相关企业(如:热电厂,水塔,化工厂等),农业活动,风向(迎风,背风),进气口离地面的高度(由于建筑和地形所引起的局部气流),这些在设计选型中都是需要考虑到。
        5)、多级过滤:多级过滤涉及到预过滤和后端的高效过滤,很多情况下光靠一级滤筒过滤很难完成过滤要求,例如柳絮,昆虫,风沙,潮湿,雾,雨,盐,雪,烟等情况需要选择性的增加气候罩、筛网、惯性分离器、水分聚结器、金属护网、无纺棉等预过滤。而在进气要求在H11 - H13级别或更高的情况下,可以选择增加三级高效过滤器。增加多级过滤不仅能够很好的起到保护过滤器及滤筒的作用,而且能够提高滤筒的使用寿命,是现在入口过滤器设计中实用的一种方式。
设计的时候效率和成本是对立的,所以一套设计合理的入口过滤器不仅能够高效的完成过滤任务,而且能给用户节约成本。
       4、空气入口过滤器滤筒的选择
        首先从入口过滤器的滤筒安装方式分也有好多种,主要有小孔吊装式,竖装卡盘式,竖装三爪旋转式,卧式。小孔吊装式设备结构简单,但是安装维护麻烦;竖装卡盘式安装维护方便,但是相对体积较大;竖装三爪式安装方便,但是密封性能要求高;卧式安装维护方便,体积小,但是滤筒上有一定死角。不管是哪种安装方式都有其优缺点, 没有哪种是最好的方式,只有选择合适的滤芯安装方式才能取到较优的效果。所以对于入口过滤来说选择滤芯安装方式也是很重要的。
再从材质上分主要分为玻璃纤维, 聚酯纤维, 木浆纤维三大类。玻璃纤维过滤精度高、防湿性强、透气度好等突出优点,但是由于它的耐破度很低(仅3Kpa),所以不能做为反吹脉冲滤芯材料;聚酯纤维虽然耐破性能好, 但是透气性差,也很少用在入口过滤。现在使用的空气入口过滤的滤芯主要采用木浆纤维,木浆纤维和其他纤维的混合材料,纳米滤材等。
        用于空气入口过滤的高效滤芯的滤材国内暂时还不能生产,所以还是主要集中在美国HV公司和美国Ahlstrom公司。根据不同的使用工况,有针对性的选择入口过滤滤芯:有湿度的工况,滤芯必须保证疏水性;恶劣的工况滤芯很容易被堵塞,因为有粘性的合成粉尘,如碳氢化合物(油雾烟尘);脉冲清洁程序后的压力恢复必须要足够;盐腐蚀性的工况,滤芯必须保证盐不能渗入到主机造成腐蚀。在入口过滤这块,专门选择了几款滤材来适用在不同的工况条件。
        4.1、沙漠地区
        主要是天气炎热, 环境干燥,而且经常会有大风,粉尘中沙尘颗粒大小种类多,粉尘浓度大。关于滤材应该考虑到的主要特性:①微小颗粒,过滤效率高,②疏水性能好,③可以脉冲反吹。滤筒的滤材建议:① 木浆纤维+精细纤维( 分层技术或涂层技术), 滤材型号RHFD/234,RHFD/234FR ;② 木浆纤维+合成纤维,滤材型号RHPE80/20 ;③纳米滤材,滤材型号RHNF/123。
        4.2、海上平台
        海水中盐浓度高,盐的腐蚀性大,对设备部件的破坏性强,而且海上湿度大,有时有大雾,这种环境下对入口滤芯的要求非常高。关于滤材应该考虑的主要特征:①选择中/高效级别,②极好的疏水性能,③脉冲功能。滤筒的滤材建议:纳米滤材,滤材型号RHNF/123。
        4.3、沿海地区
        主要是湿度大,空气中的水分对滤芯的耐潮性能要求特别高,并且此种地区的环境也会有盐腐蚀性。关于滤材应该考虑的主要特征:①选择中效级别,②疏水性能好,③可以脉冲反吹。滤筒的滤材建议:① 木浆+疏水性能极好的合成纤维RHPE80/20 ;② 纳米滤材, 滤材型号RHNF/123。
        4.4、城市
        工厂废气,汽车尾气排放等污染气体,粉尘量大,并且种类复杂。关于滤材应该考虑的主要特征:①高碳氢化合物容尘量,②疏水性能好,③ 对微小粉尘颗粒,过滤效率高。滤筒的滤材建议:①木浆纤维+精细纤维(分层技术或喷涂技术)滤材型号RHFD/234 ;② 木浆纤维+合成纤维+玻纤, 滤材型号RHPE80/20,③纳米滤材,滤材型号RHNF/123。
        以上这些滤材能够很好的应用在各种相应工况的入口过滤上,并且在不同的环境中选用有针对性的滤材,这样不仅能够确保入口过滤的效率,而且能够提高滤芯的使用寿命。