自洁式空气过滤器的改进

摘要：本文主要的工作目的是解决自洁式空气过滤器在空气湿度很大的条件下了使用问题，通过更换滤筒的过滤材质和解决反吹的效果，使得自洁式空气过滤器在空气湿度很大的条件下得以正常使用，扩大了适用范围。通过对自洁式空气过滤器的改进，完善了整套空气系统的配套工作，扩大了经营范围，为今后工作，提供了新的利润增长点。

关键字：自洁式空气过滤器；反吹；自洁；空压机；木浆纤维；聚酯复合型纤维

中图分类号： TU834 文献标识码： A

一、自洁式空气过滤器的简介

1.1设计结构

自洁式空气过滤器由高效过滤筒、文氏管、自洁式专用喷头、反吹系统、控制系统、净气室和出风口、框架等组成。其过滤组件为钢性筒状，内部的过滤材料为合成滤纸。控制系统包括编程控制仪( 含PLC 自控单元) 、电磁阀、压差变送器等附件，其结构如图1所示。

图1 自洁式空气过滤器原理图

粗滤网 2-压差控制仪 3-压差报警器4-PLC自控单元 5-自控箱

6-反吹气源管 7-电磁阀 8-反吹气源喷头 9-文氏管 10-滤筒

11-洁净空气出口管 12-负压探头

1.2.工作原理

自然空气靠空压机的吸气作用，从粗滤网（1）入口，经过高效滤筒（10），经重力、惯性扩散等综合作用，尘埃被吸附在高效滤筒上，洁净空气再经文氏管（9）、出气管（11）进入空压机后进行压缩。当过滤元件阻损超过过滤阻损指标时压差报警器（3）报警，同时压差控制仪（2）将信号发至PLC自控单元（4）进行定压差反吹，反吹气流经储气筒（6）、隔膜电磁阀（7）、气源喷头（8）、文氏管（9）进入滤筒，进行反吹自洁，将沉降在滤筒上的尘埃吹落到大气之中，直至阻损将至阻损指标之内。

1.3不足之处

自洁空气过滤器的过滤材料一般选用木浆纤维滤纸, 阻力值较小( 初阻力一般在150 Pa 以下) ,这种滤纸在干燥环境下使用效果比较好。但遇到连续阴雨、持续大雾或早晚空气湿度大的天气情况下, 空气的相对湿度很大( >95%～100%) , 滤纸纤维受潮后膨胀, 使滤纸的透气度大幅下降甚至堵塞, 进而可能使滤纸断裂, 直接影响过滤效果。

二、自洁式空气过滤器的改进措施

对于自洁式空气过滤器的改造主要集中在滤筒材质的改进和反吹效果的改进。

2.1 滤筒材质的改进

2.1.1 滤筒材质的改进

选择了拉强度大防水滤纸( 20% 聚酯+80%木浆纤维），增加了滤筒的疏水性能，提高了过滤效率。

2.1.2对纯木浆纤维和聚酯复合型纤维的性能的试验比较

如图2所示，木浆纤维过滤效果不稳定，在空气湿度很大的情况下，直径大于4.5μm的粒子过滤效率仅有67%左右。聚酯复合型纤维,直径大于4.5μm粒子过滤总效率约为98%左右。

图2 两种滤材的过滤效果

如图3所示木浆纤维比聚酯复合型纤维的滤筒阻力高40%左右。

图3 两种滤材的阻力比较

2.2反吹效果的改进

2.2.1采用较高的反吹压力和使用干燥的反吹气源

空压机一般提供的反吹气源压力偏低（0.4Mpa～0.6Mpa）特别是在相对湿度很大时，要提高反吹自洁的效果，应提高反吹压力。理想的反吹压力可提高到0.75Mpa～0.85Mpa，并用干燥的洁净空气进行反吹，自洁效果比偏低压力时要提高1倍以上。可配备小空压机增加反吹压力，并在气包入口配置小型过滤器、气液分离器、疏水阀等必要配件以滤除反吹气源中的杂质与水气。

2.2.2增大反吹管的直径

将反吹管、电磁阀的直径增加到1.5英寸（一般均为1英寸）,使反吹时的反吹压力能稳定，减小压力波动，增强了反吹的力度和效果。

2.2.3调节编程控制仪

调节编程控制仪，适当增加脉冲宽度，从0.1～0.15秒增加到0.25-0.4秒，缩短脉冲间隔（控制在20～30秒），使反吹循环的周期缩短。

三、实例分析

无锡山禾集团福祈制药有限公司的两套20000m3/h离心式空压机，空压机无过滤功能，前端过滤器均为其他厂家的自洁式空气过滤器。

3.1 存在的问题

1.滤筒的使用周期短，一般为6个月。

2.空气过滤效果差。需要15天冲洗一次，效果仍不理想。

3.2 改进措施

在过滤器的粗滤网外侧增加一道复合纤维无纺滤棉，以阻拦大颗粒的粉尘;减轻了滤筒反吹自洁的负荷，减小了滤芯粉尘膜的增厚速度，延长了滤筒的使用周期( 滤棉正常使用寿命3个月) 。

(2) 滤筒由原先的纯木浆纤维，更换为我部门自己生产的聚酯复合型纤维滤筒( 20% 聚酯+80%木浆纤维) ，抗拉强度大、提高了过滤效率。

(3) 调节自洁式空气过滤器的编程控制仪:

①增加脉冲宽度;

②缩短反吹间隔;

3.3 更换效果

无锡山禾集团福祈制药有限公司于2011年8月更换我们的自洁式空气过滤器后，过滤效果明显提高，过滤纸黏结、撕裂现象不再发生，因空压机振动值太大而停产检修的状况也没再发生。滤筒过滤效果良好，使用1年后，阻损在500Pa左右，进气量稳定，于今年2月检修时更换全部滤芯，使用周期为18个月。

3.4 经济效益

(1) 聚酯复合纤维滤筒500元/支，改善后使用寿命18个月，一年维护费用= 500元/支×80支× 2/3 = 2.67 万元;

(2) 木浆纤维滤筒400元/支，使用寿命6个月，一年维护费用= 400元/支×80支× 2 = 6.4万元;

(3) 无纺滤棉35元/块，共使用40块，一年维护费用= 35元/块× 40块=0.14万元。每年节约维护费用=6.4-2.67-0.14 =3.59万元。

改进后，自洁式空气过滤器阻力减少200Pa，空分系统能耗降低

项目 平均阻力/Pa 能耗/(kW·h/m3)

更换前 700 0.986

更换后 500 0.982

差值 200 0.004

表2 自洁式空气过滤器改进前后阻力、能耗比较

公司2台20000m3/h的空压机，年最大排气量为：

2×20000m3/h×365天×24h=35040万m3；

由于每年会有定期检修等情况发生，年对外供气量取值32000万m3，若电价按0.64元/( kW·h) 计算，则产生经济效益为: 32000万×0.004（表2） ×0.64 =81.92万元。

可见，自洁式空气过滤器改进后共产生直接经济效益:

81.92万元+3.59万元=85.51万元。

四、结论

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，维护简单，可实现不停机更换滤筒。对于湿度很大的地区，在配套选用自洁式空气过滤器时应加放足够的处理空气的富余量，选用合适的滤筒，提高和稳定反吹自洁的压力，采取合理的控制调节措施，可以降低能耗损失，延长滤筒的使用寿命，减少生产成本，保证空压机的正常运行。

参考文献

1.徐根福等降低进口温度与湿度增加空压机风量的理论与实践.南昌，江西能源 2005， 2.毛绍融, 朱朔元, 周智勇，现代空分设备技术与操作原理[ M]1 杭州: 杭州出版社, 2005 56~58

3.陈利斌, 李树华，自洁式过滤器雾天主要故障的原因分析与处理[J] 1,杭州，深冷技术, 2006(1) : 44- 45