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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

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

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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

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Presentation Transcript

  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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 较高的压力损失造成的费用增加 过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）

  6. 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： 3.5 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

  7. 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940美元，远远超过了更换滤芯的费用（400美元） 100

  8. 过滤净化原理 • 直接拦截 • 惯性碰撞 • 扩散拦截 • 聚结过程

  9. 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。 介质纤维 大于1 微米的污染物 介质纤维

  10. 惯性碰撞: 较小的颗粒和液滴，直径 0.3~1 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 to 1 微米 滤芯纤维 滤芯纤维

  11. 扩散拦截: 非常小的液滴， < 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。 污染物 < 0.3 micron

  12. 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。

  13. 各种过滤机理的效率 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%

  14. 聚结式过滤器 • 关键作用 . . . 发挥了一个独立处理装置的作用，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。

  15. 去除液态油/水 去除油水雾滴; 颗粒物0.6 mm 绝对去除（0.04 mm 去除率98%） 去除水蒸汽; 碳氢化合物蒸汽; CO2; 二氧化氮 去除可冷凝的碳氢化合物气体; 将CO 转化为CO2 去除颗粒物 (0.9 mm 绝对去除; 0.07 mm 去除率98%) 去除颗粒物 (0.02 mm 绝对去除) 吸附式空气干燥机 活性炭吸附装置 空气净化系统典型配置 储气罐r 颗粒型 后过滤器 进气口 后冷却器 汽水分离器 聚结式 过滤器 空气压缩机 用气点的 过 滤器 排水阀

  16. 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

  17. 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 • 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。

  18. 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。

  19. 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 0.2~0.35 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。

  20. 增大表面积的好处 - 微孔堵塞的效果 流量Q，面积 = 1 5 个微孔 存污能力 = 1 压降P = 1 10 个微孔 寿命 = 1 15 个微孔 寸污能力 = 1 压降P = 1/3 5 个微孔 寸污能力 = 3 压降 = 1 流量Q， 面积 = 2 20 个微孔 寿命 = 3 2 倍的面积 = 3 倍的寿命

  21. 面积 A 压差 Px/16 存污能力 16Y 面积 A 压差 Px 存污能力 Y 面积 A 压差 Px/4 存污能力 4Y 存污能力与纤维直径的关系 ( 孔径恒定 )

  22. 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)

  23. (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。

  24. 纤维固定 / 孔径和结构是随机的 • 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

  25. 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

  26. (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

  27. (D) 滤芯支撑件的结构和选择 • 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

  28. 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，减少耗气量

  29. 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）

  30. 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。

  31. (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 • 不测试排水的能力 • 不测试防止再次污染的能力 • 不测试饱和状态下的压差或效果

  32. II. 模拟使用条件进行测试 • (A) 在聚结式过滤器常见的入口污染指标（20-50 ppm）下进行测试 • (B) 采用了油作为测试材料，油是最难去除的。 • (C) 在压力下进行测试 • (D) 测试的是聚结过滤的能力，而不仅仅是普通过滤能力。 • 排水性能，压差，防止再次污染的能力 - 都得到测试评价。

  33. THE END

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