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去除除尘系统及脉冲喷吹压缩空气中的水分

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-05-10 11:40:58

水分对除尘系统会造成很大的破坏。除尘器过滤介质在潮湿的环境中容易被粉尘颗粒堵塞,特别是当粉尘有吸湿性并吸收水分时。灰尘-液体混合物堵塞过滤介质中的孔隙,形成大多数类型的过滤器清洁系统的不可喷吹渗透的涂层。堵塞的过滤介质阻止气流通过除尘器,导致整个介质的压降上升,并且使除尘器的气流速度降低。

典型的滤袋暴露于间歇性潮湿时,如果除去湿气,则有时可以恢复正常。然而,使用纤维素滤筒式时,即使灰尘不吸湿,水分也会破坏纤维素过滤介质,导致滤筒永久失效。在除尘系统中水分经常不被发现,直到损坏过滤器,出现高差压读数和低气流速率。解决除尘器湿气问题通常涉及提供一种机制来保持蒸汽形式的水分或在蒸汽能够冷凝成其液态之前从空气中除去多余的水分。然而,在讨论水分问题的解决方案之前,了解是什么原因导致除尘器中水分过多以及如何识别水分的来源是很重要的。

如何识别间歇性除尘器水分问题?

即使只是偶尔存在水分,除尘器也会遇到水分问题。湿度可能只出现在一天的某些时间、一年中的某些季节,或者由于特殊事件影响含尘气流。如果除尘器位于室外并暴露于日常和季节性天气变化中,当外部空气温度降至露点以下时,湿气可能会凝结在除尘器的内表面上。

露点是空气中的水蒸气饱和凝聚成液滴的温度。露点温度取决于在给定时间空气中的水分量,热空气可以容纳比较冷空气更多的水蒸气。当空气温度低于露点时,水汽开始从空气中凝结出来并形成液态水滴。这种现象的例子包括在非常潮湿的空气中形成雾,在草地上形成结露,以及在汽车挡风玻璃上形成霜。

要确定除尘器是否有水分存在,请检查脏空气腔室内部是否存在潮湿的可能性。检查集尘室的内壁是否有水滴、潮湿的灰尘块或生锈区域。穿着适当的防护服时,小心取出一些灰尘并将其放在纸巾上。将内含灰尘样本的纸巾挤出,看是否有湿气或油脂转移到纸巾上。如果有任何明显的水分转移,则存在水分问题,应予处理。但是,如果您的粉尘有毒,则不要执行此测试。有毒粉尘只能由经过培训的专业人员处理。

为什么除尘器中有水分?

可能导致除尘器中存在水分的关键因素包括:

吸湿性粉尘

被收集的灰尘可能是吸湿性的并含有水分。例如,木屑通常含水量为19%。

喷雾或喷雾剂

喷雾或喷雾剂可间歇地或连续地加入到工艺气流中。例如,机器切割工具通常需要冷却剂喷雾以防止操作期间过热。收集由切割工具产生的灰尘的吸尘罩也可以将冷却剂喷雾中的水分吸入灰尘收集气流中。

环境湿度

由风向或其他天气条件引起的湿度变化可以增加含尘气流的含水量。

处理气流冷却

系统集尘点处的空气温度可能比除尘器温度高得多,特别是如果集尘点位于热源之上,除尘器位于建筑物外部天气寒冷的地区,或者处理气流在集尘点和除尘器之间行进很长的距离。

压缩空气水分

用于脉冲喷射清洁系统的压缩空气可能含有过量的水分。脉冲喷射清洁系统在除尘器过滤器清洁侧引导压缩空气的间歇高速脉冲,以除去结块的灰尘并延长过滤器的使用寿命。如果压缩空气中含有过多的水分,过滤介质可能会被堵塞,从而防止在清洁周期中结块的灰尘从过滤器中移出,并导致袋式和筒式过滤器出现问题。

压缩空气中的水分

监测气流温度

您应该监控您的除尘系统的含尘气流,以确定导致气流水分突然变化的时间或事件。例如,如果保护附加工厂机器的集尘罩开始为系统较暖的主气流添加一个冷的二次气流。在这些变化时刻,测量管道中和除尘器中不同点的温度,以了解变化对除尘系统各部分的影响。集尘点和除尘器之间的大温差(大约15°F或更高)可能表明存在潜在的冷凝风险。然而,根据气流中水分的含量,会产生冷凝的温差会有所不同。

反向脉冲喷射清洁系统也可能有助于处理气流冷却。压缩后的清洁空气在进入除尘器时通过一个狭窄的孔口,使空气膨胀并冷却。例如,如果压缩空气的压力为85 磅和压缩空气温度为70°F,这种膨胀会导致喷气冷却至19°F进入除尘器。

然而,快速移动的脉冲喷吹产生的低压对于每cfm的压缩清洁空气吸入至少4 cfm的周围工艺空气进入喷吹。此较暖处理空气与压缩空气混合,提高喷气从19°F至约52°F。由于喷气中的湍流使得一些额外的热量得以恢复,所以最终效果是整个喷气系统的温度比压缩空气的原始温度低5至10℉。如果此温度低于喷嘴的露点,则可能发生冷凝。

此外,凉爽喷气与暖含尘气流混合可潜在地降低除尘器的整体的空气温度。如果温暖的工艺气流携带大量湿气并且接近其露点,则清洁喷气的任何显着冷却都可能降低混合物的温度并导致冷凝物出现在除尘器内部。

例如,在北美的一些地区,冬季气温可能会下降到0°F以下。如果除尘器是脉冲喷射清洁系统中的压缩空气,更加倾向于密切注意环境温度。然而,含尘气流温度可能会保持相当稳定和全年的温暖。在冬季,压缩空气和含尘空气之间会存在更大的温差,这可能会在除尘器中导致更多的水分凝结。在一年中的不同时间和季节定期对集尘点和除尘器内的温度进行读数将有助于预测潜在的结露问题。

去除压缩空气中的水分

一个成功的脉冲喷射清洁系统需要干净、干燥的压缩空气。过滤器可用于干燥空气,但几乎不像空气干燥器那样有效。用于干燥饱和压缩空气的标准方法是除了过滤器之外还使用空气干燥器。两种主要的干燥机类型是:冷冻干燥器和干燥剂干燥器。

冷冻干燥器

如图1所示,冷冻干燥器是一种成本相对较低的干燥解决方案,它使用热交换器和过滤器的组合来去除压缩空气中的水分。在冷冻干燥器中的干燥含尘遵循四个步骤:

  1.       冷却。来自压缩机的热的饱和空气通过空气对空气热交换器,在那里由冷干燥空气冷却而离开干燥器。

  2.       冷冻。较冷的空气通过空气-冷冻热交换器,通过冷冻流经不断循环的制冷系统而冷却到露点。

  3.       分离。冷冻空气通过多级湿度过滤器(或分离器),去除制冷含尘中产生的冷凝物。该步骤通常还包括紧接在湿气分离器之后的高效冷聚结元件以去除大于3微米的任何油或固体颗粒。

  4.       加热炉。冷,干燥的空气通过空气对空气热交换器回流,并被来自压缩机的热的饱和空气加热。该再加热步骤增加了空气量并防止下游管道水凝结。

冷冻干燥器

图1:冷冻干燥器

干燥剂干燥器

除湿干燥机使用的过滤器和干燥剂(或吸附剂)的粉尘颗粒,如活性氧化铝、分子筛或硅胶的组合,以从压缩空气中去除水分。三种类型的干燥剂干燥器是:无热,加热和加热风机。在无热干燥剂干燥器中,如图2所示,干燥剂干燥器是最简单的一种,初始成本往往比其他类型的干燥剂成本低,但运行成本高。干燥含尘气体遵循四个步骤:

  1.       预过滤。来自压缩机的热的饱和空气通过聚结滤波器,去除油和一些水分。为延长干燥剂粉尘颗粒的使用寿命,强烈建议使用两级聚结滤波器系统。

  2.       烘干。饱和空气流经自动换向阀,将空气引入两个干燥塔(也称为床)中的一个。干燥塔内充满干燥剂粉尘颗粒,这是非常吸湿的,当空气流过塔时吸收压缩空气中的水分。

  3.       再生。经过一段时间后,干燥塔中的干燥剂粉尘颗粒变得饱和并需要清洗。当其中一个干燥塔正在干燥压缩空气时,另一个塔正在清洗(或再生)干燥剂粉尘颗粒。在再生期间,排气阀在塔的上游端打开以被清除,并且在塔的下游端处的分流阀打开以将大约10-15%的干燥空气转移到另一个塔中,以将清洁干燥剂床。当干燥的压缩空气通过床时,空气将湿气通过打开的排气阀排出。几分钟后,排气阀关闭,压力开始回到再生塔内。一旦压力升高,分流阀同时改变位置,和两座塔楼交换操作。对于无热干燥剂干燥器,每个塔的典型循环是干燥5分钟,再生4分钟,重新加压 一分钟。

  4.       后置过滤。未被转移以净化再生塔的干燥空气(85%至90%)通过后置过滤器,从而除去气流中的任何固体颗粒。


加热式干燥剂干燥器(如图3所示)遵循与无热干燥剂干燥器相同的步骤。唯一的区别是,在再生步骤期间,干燥的压缩空气在进入被净化的塔之前通过外部加热器转向。由于加热的空气能够保持比未加热的空气明显更多的水分,因此该系统仅需要大约无热干燥剂干燥器一半的压缩空气。

无热干燥剂干燥器

图2:无热干燥剂干燥器

加热式干燥剂干燥器

图3:加热式干燥剂干燥器

加热干燥剂系统比无热干燥剂系统更复杂并且倾向于具有更高的初始成本,但是运行成本更低。如图4所示,加热鼓风干燥剂干燥器使用与加热干燥剂干燥器相同的热空气原理。不同之处在于加热鼓风干燥剂干燥器不使用压缩空气进行吹扫。相反,单独的压力鼓风机将外部空气引导通过加热器,然后进入再生塔进行吹扫。与其他干燥器类型相比,加热鼓风干燥剂干燥器具有最高的初始成本,但它也具有最低的操作成本,因为吹扫循环中没有压缩空气损失。

加热鼓风干燥机干燥器

图4:加热式鼓风干燥机干燥器

比较干燥器类型

每种干燥器都有优点和缺点。冷冻干燥器通常可以将压缩空气的露点温度降低到35°F。如果条件导致压缩空气温度达到35°F或更低,则过量的水蒸气将冷凝并潜在地妨碍除尘器过滤介质的性能。如果压缩机和除尘器都安装在室内,则不太可能达到35°F或更低,但如果除尘器位于室外,在较冷的气候中,湿气可能会成为问题。通常可以消除冷凝问题,但是,通过为除尘器的脉冲喷射清洁系统配备自动排水装置,该装置经常排出压缩空气歧管积聚的冷凝水。 

干燥剂干燥器可将压缩空气的露点降低至约40°F。这种类型的系统也不需要二次排水系统来去除压缩空气中的多余水分。

如图5所示,第三种替代方案将冷冻干燥器和干燥剂干燥器组合在一起。首先,冷冻干燥器将湿气降至35°F露点,然后使用较小的干燥剂干燥器系统去除剩余的湿气以使露水点下降到约40°F。

组合式干燥器

图5:组合式干燥器

这种组合系统的好处是,干燥剂干燥器可以更小,因为冷冻干燥器可以完成大约85%的工作。另外,当不需要较低的露点时,干燥剂烘干机可以在较温暖的天气中绕过。这种类型的组合干燥系统往往具有最高的初始成本,但是是最有效的系统并且具有最低的操作成本。



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