自洁式空气过滤器在特殊天气条件时的应用

自洁式空气过滤器在特殊天气条件时的应用

罗洪伟钟伟

摘要: 自洁式空气过滤器在南方、沿海连续阴雨和大雾天气条件下经常会出现过滤阻力超高问题，危及空压机的安全运行。从实际应用的角度分析，总结了实现自洁式空气过滤器在特殊天气条件下安全、有效运行的措施。

关键词: 自洁式空气过滤器; 阻力; 反吹; 滤料

对空压机等高速运转的机器来讲，尘粒、粉尘是影响机器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或超标，使喘振曲线漂移，甚至被迫停车检修；腐蚀性的粉尘还会对设备产生化学腐蚀。因此，在这些机器的进气管前均配有空气过滤器。

常见的空气过滤器根据过滤除尘机理可分为湿式和干式两种。湿式过滤器如链带式、拉西环式等，过滤原理是靠油膜黏附大气中的灰尘，达到除尘的目的，但过滤精度低且气流中带有油分。干式过滤器如干带式、布袋式、框板式和筒式 (滤纸)，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、接触阻留和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)，达到除尘目的。

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，过滤后粒度≤2 μm , 效率 > 99.95 %。其过滤元件多为刚性筒状，内部过滤材料采用合成滤纸。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控制系统) 、隔膜电磁阀、压差变送器、测压传感器和液晶显示屏等附件。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 (程序) 自洁模式 (可自行设定) 或定压差自洁模式 (可自行设定) 。当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初阻力一般在 100Pa 左右，正常阻力范围一般设定在400～700Pa , 报警阻力一般设定在 800～1000Pa , 终阻力设定在 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、效率大幅下降。

近十几年，这种自洁式空气过滤器广泛应用于钢铁、石化、空分、煤化工以及高炉鼓风等行业，是各类大型空压机、鼓风机和汽轮机入口空气过滤的主要设备。与传统的卷帘式、布袋式过滤器相比，自洁式空气过滤器的优点是接近零维护，完全可以做到不停车更换滤筒元件，具有过滤精度高、过滤面积大、阻力小和故障少等特点，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、阴雨天气时，阻力大，容易产生高位运行情况(>1200Pa) 。

2、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。长时间发生这种状况会危及空压机的安全运行，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车检修。

2.1、连续阴雨或持续大雾天气

自洁式空气过滤器的过滤材料一般选用木浆纤维纸质的滤纸，这种滤纸由多层薄纸复合而成，每层纸的平均微孔大约在 20～70μm ，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)。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(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。为解决这种天气下滤纸阻力超高问题，可以采用以下应对方法。

(1) 我们南方沿江、沿海或多雾的地区相对湿度较大(> 80 %)，在过滤器的选型上，滤筒滤纸的选配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1～115倍)。滤筒的滤纸要选用复合纤维材料(20 %聚酯 + 80 %木浆纤维)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0.75～0.85MPa，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可提高1倍以上。若采用设置就地小空压机增加反吹压力时，应注意在储气筒入口配置过滤器、气液分离器和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Ф159mm×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38.1mm ，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0.1～0.15 秒增加到 0.25～0.4 秒。缩短脉冲间隔(控制在10～15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) 改变进气方式，从室外吸气改为从压缩机厂房内吸气 (如图 2 所示)。在连续大雾天气时 ,把自洁式空气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 5～7m/ s)。由于厂房内温度较高，空气中不含有微小雾滴，相对干燥，若再采用以上措施，效果会更理想。还可以考虑将小型