压缩空气系统高效过滤器的应用

【摘要】   压缩空气是大规模工业化生产的主要安全能源，凝聚式高效过滤器可确保高质量地去除压缩空气中的水分、固体颗粒、油和细菌等杂质，确保提供最优品质的压缩空气。

【关键词】空压机高效过滤器

 

一.  高效过滤器使用的的必要性：

未经处理的大气中含有水分、尘埃等污染物，每立方米空气中约含有一亿四千万个固体微粒。过滤后的空气在其压缩升压过程中伴随着进入了油微粒，从而使压缩空气中不仅含有尘埃、水，且还有油微粒等污染物。这些污染物若得不到清除，必然会污染、侵蚀管道、阀门、仪表等设备。因此不仅其使用寿命降低，也使生产成本增加，产品质量的不到保障。对于压缩空气要求洁净无菌，防止微粒及易产生气味的微生物进入工艺系统，必须设置可靠的干燥净化设备，为严格清除可能发生的气味及毒性，须增加活性炭吸附净化过滤器， 以满足工艺要求，且过滤器滤芯所选用的材质本身应具有抑制细菌繁殖的特性，避免过滤元件在使用过程中成为系统的污染源。

 

二.  技术介绍：

凝聚式高效过滤器采用欧洲领先技术，配备了压差显示器和自动排污阀，具有体积小、流量大、过滤效率高；融沉量大、压差损失小；耐腐蚀性能好，寿命长；滤芯更换方便等一系列独特的优点。各级过滤器皆通过符合ISO8573标准的高效过滤器排气测量仪的检测。差异在毫厘之间。收获却有天壤之别。

 压缩空气净化的工作原理虽然随其净化机理的不同而不同，但基本以过滤的形式去除压缩空气中存在的游离状态的灰尘、微粒、以及气溶胶状态的烟和雾。对于气态状的污染物，如有害气体，常用化学过滤的方式净化。

过滤器在压缩空气干燥净化系统中具有关键作用。采用不同的过滤器可去除压缩空气中的油（包括液体、气体）、固体杂质、微生物、有害气体等污染物。

在压缩空气干燥净化系统中，过滤器到处存在。压缩空气系统的过滤器可分为以下几类：

——纤维（fibre）过滤器

——微孔（pore）过滤器：如膜过滤器，此类过滤器通常为绝对过滤器，常用在过滤器微生物上。

——粒子过滤器：如活性炭过滤器，其滤芯由活性炭颗粒组成。

纤维（fibre）过滤器是应用最广泛的过滤器，其主要作用是去除压缩空气中的油雾及水分。这一类过滤器也称凝聚式过滤器(Coalescing filter），按其过滤精度（能有效拦截的最大颗粒直径）可分为：

1）初/粗过滤器：过滤精度小于等于25μm；

2）精过滤器：过滤精度小于等于1μm；残余油含量为1.0PPm；

3）高精过滤器：过滤精度小于等于0.1μm，残余油含量为0.1ppm；

4）超级过滤器：过滤精度小于等于 0.01μm，与活性炭过滤器串联使用残油含量≤0.03ppm。

对过滤精度要求高的净化系统，应根据具体要求设置多级过滤器，过滤精度逐级提高，以便在满足用户所需要的过滤效率和精度的同时保持并延长精过滤器使用周期和寿命。为避免过滤元件本身产生的尘埃、内外渗漏而引起系统的二次污染，应选择合适材质和结构的过滤器，并按供气系统及用户的要求合理选用参数，如过滤精度、阻损、工作压力、工作温度、过滤效率等，不恰当地选用过滤精度过高的过滤器，不仅增加投入费用，而且运行时 增加系统气流阻力，影响过滤器运行周期和使用寿命。

 

 

 

三. 凝聚式高效过滤器的组成及工作原理

3.1凝聚式高效过滤器的组成

凝聚过滤器的滤芯由过滤层、上下端盖和“O”密封圈三部分组成，其中过滤层由六层组成，外形如图所示。

 

 

 

a)第一层（红色）：具有PVC涂层的海绵，抗腐蚀能力强。过滤时能形成潮湿带，主要作用是使过滤下来的凝结液顺利排至过滤器底部。

 b)第二层和第六层：为不锈钢网，在保证足够流通面积的前提下，使滤芯能承受较大的压力降。

c)第三层和第五层：无纺布，固定滤材不相对滑动，并具有拦截粗颗粒的作用。

d)第四层：滤材，滤芯由进口特种硼硅酸纤维制成，具有“空隙率”大、“疏水性”强、质量稳定等的特点。

滤芯的上端盖上有“O”型密封圈，当滤芯与壳体连接时可实现很好的密封。上下端盖用环氧树脂与过滤层结合在一起，保证无侧漏。下端盖上有内螺孔，可与壳体的螺杆紧密连接。

凝聚式高效过滤器的工作原理

 

 

 

过滤器在过滤时，压缩空气先进入滤芯中间向四周扩散，经过滤芯过滤后进入滤芯与壳体的间隙，再通过过滤器出口排出下游。压缩空气中的固体悬浮物被滤芯（纤维）捕捉后留在内部、液体（如凝结水、油雾等）被滤芯（纤维）捕捉后由于其重力的作用流至滤芯低部，通过海绵的“潮湿带”（在“潮湿带”处由于压力降较大没有空气流过，故称为“安静区”，流至过滤器壳体底部，由自动排水器排至外界。

3.2凝聚式高效过滤器的工作原理

整体设计：防止过滤器内部的泄漏是过滤器制造的一个技术难点。 滤芯用环氧树脂把耐腐蚀的上下端盖与过滤层粘在一起。防止空气泄漏，同时，上下端盖采用防腐材料制成。下端盖内有固定螺孔，可以简单、可靠地与过滤器壳体连接在一起。

滤材疏水性好： 滤芯的滤材采用了经过特殊处理的硼硅酸玻璃微纤维制成，其防油、水性能高于一般的玻璃纤维，同样尺寸滤芯的容尘空间大和压力降都小。

空隙率大：滤芯的空隙率是衡量滤芯寿命长短、压力降大小的指标之一。滤芯的空隙率在96%以上。

纤维直径要小、表面光滑：如果纤维直径较粗，就不可能产生很小的间隙，那样对微细颗粒就起不到有效的拦截作用；纤维表面如果不光滑，过滤下来的凝结液就无法快速地下流，而导致压力降上升。滤芯纤维的当量直径在0.5μm左右。

耐高压差冲击：滤芯在使用过程中，其产生的压力降是逐渐上升的。当压缩空气进入过滤器的瞬间会在滤芯两侧产生较大的压差，因此要求滤芯的强度足够。滤芯采用高性能不锈钢内外衬套，把纤维紧紧地固定在一起，并可承受压缩空气的冲击。内层不锈钢衬套还可以起到过滤大颗粒的作用。

防腐能力强的外层海绵：滤材过滤下来的油和水需要靠外层海绵排出。由于空压机润滑油的种类有多种（如合成润滑油、矿物油等），要求外层海绵的防腐能力也加强，采用一般的海绵在润滑油等腐蚀下会老化、变硬，从而影响排污能力，压力降也会上升。滤芯采用了具有 PVC 涂层的聚亚胺酯泡面，可以保证长时间在油水浸泡中不硬化、老化。

过滤器壳体的防腐性能：压缩空气过滤器的工作环境是比较恶劣的，其内部受到高压下的油、水腐蚀，因此过滤器外壳需要具有极强的防腐性能。过滤器中的螺纹连接型壳体（铝合金）经过了三道防腐工序处理：a) 阳极化处理；b) 环氧树脂干粉喷涂；c) 烤漆处理。经过严密防腐处理的壳体能承受压缩空气中油水的腐蚀，可保证十年的使用寿命。

 

四、高效过滤器技术参数

设计流量：75Nm3/min

设计压力：1.2MPa

进出口尺寸：DN125

过滤精度：一级：颗粒≤0.1μm  分油效率≤0.1ppm

二级：颗粒≤0.01μm 分油效率≤0.01ppm

设计标准：壳体：GB150-1998

滤芯：ISO-8573

 

五．应用

在空压机系统上加装压缩空气高效过滤器，可以大大降低改造费用，而且可有效除去空气中绝大部分的水分、尘埃、油气等污染物，其过滤精度：一级颗粒≤0.1μm，分油效率≤0.1ppm，除水率达到99.9%。二级颗粒≤0.01μm，分油效率≤0.01ppm，除水率达到99.99%。压力露点为-30℃，含水量为0.45克/ m3   压降≤0.02Mpa。这样可确保高质量地去除压缩空气中的水分、固体颗粒、油等杂质，为设备的安全、稳定运行提供强有力的保障。