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自洁式过滤器与板式高效过滤器比较

                                自洁式过滤器与板式高效过滤器比较
                                                  欧建平
    (中国石化武汉资产分公司空分车间,湖北省武汉市青山区常青路1号 430082)
    摘要:介绍C55M×3型和C95055M×3型离心空压机入口分别采用板式高效过滤器和自洁式过滤器的使用情况,从过滤效果、空压机运行状况以及经济性3方面对两种过滤器进行了分析比较,阐述改善自洁式过滤器过滤效果的措施以及自洁式过滤器和板式高效过滤器较经济的使用场合。
    关键词:离心压缩机;空气过滤器;自洁式过滤器;板式高效过滤器
    中图分类号:TB657·9   文献标识码:B
    前 言
    离心空压机入口空气过滤器一般有袋式过滤器、油浸式过滤器、自洁式过滤器和板式高效过滤器等几种,随着技术的发展和完全无油洁净空气的需要,目前离心空压机一般使用袋式过滤器、自洁式过滤器和板式高效过滤器。
    中国石化武汉资产分公司空分车间氮氧站C95055M×3型空压机入口使用自洁式过滤器,自2005年正式投用以来,已经累计运行约41000小时;同一地点C55M×3型离心空压机的入口使用板式高效过滤器。两台离心空压机地处公司火炬旁边,酸性气体多,空气质量差,而且距离武钢矿渣厂比较近,灰尘很多,更换周期比较短。现将这五年多来两种空气过滤器的使用情况进行分析比较。
    1 过滤器使用情况
    1·1 自洁式过滤器使用情况
    C95055M×3型离心空压机的入口使用EI-300型自洁式过滤器,排气量为9000 m3/h,空气处理量为18000 m3/h。过滤器共4组24个滤筒, 3组同时工作, 1组反吹,由PLC系统控制。过滤器有两种运行模式,一种是按时间反吹控制模式,另外一种是按压差反吹控制模式。空分车间氮氧站采用时间反吹控制模式,每分钟切换1次,进行反吹。
    2007年7月2日,累计运行12300小时(约2年)后第一次更换全部24个滤筒,其中一个有约15 cm2的破洞,其余完好,但表面灰尘较多。更换时过滤器真空度压差为400~500 Pa,空压机电流为75A,更换后过滤器真空度压差为130 Pa。此压差为过滤器初始压差,随着使用时间的延长,压差会逐渐增加。
    1·2 板式高效过滤器使用情况
    C55M×3型离心空压机的入口使用板式高效过滤器,排气量也为9000 m3/h, 3个进风口,每个进风口有2级过滤,初级为中效过滤器,材料为毛毡,清洗后可以重复使用。末级为高效过滤器,材料为纸质,中间用锡箔隔开做骨架,不能重复使用。外部加装一个过滤室房屋,窗户装有30 mm厚、1·5m×2 m的海绵共6张,事先阻隔灰尘。过滤器使用过程中,如果堵塞严重,会有一个入口真空度压差急剧下降的过程(入口真空度压差正常为500~1000 Pa),这时候就需要更换过滤器,否则会影响空压机进气。根据之前的使用状况,空分车间规定,空压机入口真空度压差达到1500 Pa时更换初级中效过滤器,如果更换初级过滤器后,入口真空度压差还是大于1000 Pa,则需要更换末级高效过滤器。
    2 两种过滤器比较
    2·1 经济性比较
    2·1·1 自洁式过滤器更换周期和成本
    自洁式过滤器采用定时反吹模式,更换时间需要根据具体使用情况来定。厂家建议每两年全部更换1次过滤器芯,但在空分车间氮氧站使用约两年后更换时,过滤器芯表面灰尘很多,而且有一个过滤器芯有约15 cm2的破洞。由于空压机及过滤器所处环境恶劣,空气里富含火炬燃烧后残余硫化物等腐蚀性气体,加上武钢矿渣厂粉尘多等原因,两年更换1次周期太长。空分车间决定缩短更换周期至一年。
    如按照每年更换1次计算,过滤器芯单价为430元/个, 24个共430×24=10320元,每年配件费用为10320元,加上少量反吹净化风成本和电耗约4000元,则每年的使用成本为10320+4000=14320元。人工成本比较低,忽略不计。
    由于自洁式过滤器采用PLC系统控制,可以手动临时暂停反吹,更换过滤器芯时不必停止空压机运行,对空分设备工况基本没有影响。
    2·1·2 板式高效过滤器更换周期和成本
    板式高效过滤器采用的是压差更换模式,当入口真空度压差达到一定数值时才进行更换。平均每个月清洗1次初级过滤器,每3个月更换1次初级过滤器和过滤室海绵,每3个月停机更换1次末级过滤器。
    初级过滤器价格为370元/个,末级过滤器为1240元/个,海绵为80元/张,则每年配件费用为(370×3+1240×3+80×6)×4=21240元。更换次数多于自洁式过滤器,人工成本相对较高。
    更换末级过滤器时,为防止异物被吸入空压机,必须暂时停止空压机进气约1小时,空分设备工况受到一定影响。但由于空分设备平时会因其他原因临时停工检、维修,实际生产中,专门停运空分设备更换末级过滤器的次数并不很多,空分车间经常利用停工检、维修的机会更换末级过滤器。而更换初级过滤器和过滤室海绵不影响空压机正常运行,所以实际生产中,板式高效过滤器的更换对空分设备工况的影响比较小。
    2·2 使用效果比较
    安装过滤器是为保证空压机入口空气的洁净,使空压机能长周期正常运行。空压机一般要求入口过滤器过滤精度为:能阻止99·97%以上大于或等于2μm的固体颗粒通过。生产中由于没有实际测量手段,所以空压机入口真空度压差、转子等结垢程度以及冷却器堵塞状况是衡量空气过滤器效果的重要指标。若过滤面积相同,入口管道阻力一致,则初始真空度压差越大,说明过滤器过滤精度越高。由于过滤器入口真空度压差随着使用时间延长会逐渐增大,所以需要以刚更换上新过滤器芯时的初始压差为准。同等状况下相同的使用时间,若转子结垢严重,冷却器堵塞越严重,则过滤器效果越差。
    2·2·1 入口过滤网的比较
    从入口管道来看:氮氧站2台空压机入口过滤器安装高度相同,都安装在压缩机房顶部,入口管道材质均为不锈钢,外形基本一致,弯头数量一致,直径均为600 mm,入口管道阻力一致。因此可认为入口管道不会对过滤器的本身效果造成不一致影响。
    从过滤网过滤面积来看: C55M×3型离心空压机板式高效过滤器3个进气口,单个过滤面积为595×595=354025 mm2,总过滤面积为3×354025=1062075 mm2。C95055 M×3型离心空压机使用的自洁式过滤器滤筒有24个,单个过滤面积为650×(3·14×320) =653120 mm2,总过滤面积为15674880 mm2。自洁式过滤器过滤面积远大于板式高效过滤器,自洁式过滤器的入口真空度压差小于板式高效过滤器,相应排气量C95055M×3型空压机略大于C55M×3型空压机,这与实际情况相符合。
    从过滤器密封效果来看:板式高效过滤器有3级过滤,过滤室粗过滤海绵密封不够严实,海绵与窗户之间有少量缝隙。板式高效过滤器初级过滤器芯四周与外壳有安装缝隙,密封效果一般。末级过滤器芯四周边与外壳密封条贴合紧密,密封效果很好。过滤器外壳焊缝严实,且因在过滤室内,基本没有腐蚀,不存在空气未经过滤就直接进入空压机的情况。总体来看,板式高效过滤器由于密封级数多,密封点较少,密封效果较好。
    自洁式过滤器的过滤器芯,由于数量较多(24个),虽然单个器芯可以密封较好,但由于密封点多,安装不太方便等原因,总体密封效果并不很好。拆下的橡胶密封圈处有灰尘痕迹,就证明了这一点。此外, C95055M×3型离心空压机的自洁式过滤器金属外壳设计制造上存在问题,反吹控制电磁阀安装在外壳内部,若电磁阀出现故障,需要打开外壳,存在泄漏隐患。且运行两年后,金属外壳出现明显腐蚀现象,少数部位甚至出现穿孔泄漏,使空气未经过滤短路进入空压机。可见,自洁式过滤器由于密封点多,外壳存在泄漏、设计制造及安装上的问题等,密封效果较差。
    2·2·2 入口真空度压差的比较
    C95055M×3型离心空压机使用的自洁式过滤器,初始入口真空度压差为140~180 Pa。C55M×3型离心空压机使用的板式高效过滤器,初始入口真空度压差为500~700 Pa。板式高效过滤器真空度压差明显高于自洁式过滤器,但由于自洁式过滤器过滤面积远大于板式高效过滤器,故不能完全说明板式高效过滤器过滤精度和过滤效果高于自洁式过滤器;板式高效过滤器空压机吸入口阻力相对较大,排气量略小。
    2·2·3 空压机运行状况的比较
    C55M×3型离心空压机自1998年投用以来,运行良好,其间进行过几次检修,最低电流保持在79A以上,排气量基本保持在7000 m3/h以上。转子叶轮、扩压器等基本无腐蚀,冷却器无明显堵塞。该空压机使用的是板式高效过滤器,从以上使用状况来看,该过滤器的过滤效果较好。
    C95055M×3型离心空压机自2005年起正式投用,已进行过多次检修,从检修情况来看,转子叶轮结垢较严重,二、三级转子更为明显。二级扩压器导流叶片腐蚀比较严重。
    自2007年以来, C95055M×3型离心空压机的电流、排气量持续下降。2007年7月,电流最低下降至72 A,低于喘振下限75 A,空压机出现轻微喘振现象。此时入口真空度压差为300 Pa左右,处于较低水平。打开检修时发现一、二级冷却器芯灰尘堵塞严重。更换上备用冷却器芯后,电流上升至85 A,比C55M×3型离心空压机略高。可见,使用自洁式过滤器的空压机冷却器及转子容易积垢并被堵塞,运行状况较差,故障率高,检修频繁。
    由此可见,空分车间氮氧站板式高效过滤器的过滤效果比自洁式过滤器好,对空压机的稳定运行更有利,使其故障率降低,运行状况良好,周期更长。两种过滤器的比较结果见表1。

    由表1可知,自洁式过滤器使用成本稍低,但过滤效果比板式高过滤器差,空压机运行周期短,维修成本比较高。
    3 结 论
    自洁式过滤器对排气量的影响小于板式高效过滤器,但密封效果差。密封效果差是空分车间氮氧站的自洁式过滤器使用效果比板式效过滤器差的主要原因,所以若要提高自洁式过滤器效果,主要从提高其密封效果着手。提高自洁式过滤器密封效果的方法:
    (1)必须保证过滤器芯的过滤精度达到要求。
    (2)可以在自洁式过滤器外部增加过滤室,用海绵等进行粗过滤,使进入过滤器前的空气较洁净,不仅可以提高过滤效果和延长其使用寿命,还能避免过滤器外壳腐蚀泄漏,造成空气未经过滤而短路进入空压机。注意必须保持室内清洁,避免次生灰尘对过滤器造成影响,但这样会提高成本。
    (3)选择设计合理的自洁式过滤器,避免日常维修、维护时打开外壳后施工安装不当造成的人为泄漏。
    (4)在保证满足排气量的要求下,可考虑减少密封点。比如在便于安装的前提下增加单个滤芯长度,增加进气面积,适当减少滤芯数量,从而减少密封点,避免安装不当造成泄漏。但无论如何,密封处必须保证效果。
    此外,选用哪种过滤器需要根据具体情况来决定:
    (1)如果空气质量非常好,显然使用自洁式过滤器更有利,不仅节约更换成本,也可以保证空压机长周期运行。
    (2)如果空气环境极差,则使用板式高效过滤器更有利。能减轻空压机的腐蚀程度,故障率降低,综合成本低。而且在石油化工行业,设备的低故障率、长周期运行是连续性生产的重要保障,所以当首选板式高效过滤器。若要选择自洁式过滤器,可考虑在外部增加过滤室进行粗过滤。
    (3)如果空气质量一般,而且是非连续性生产,首期设备投资不足,则可以考虑选择板式高效过滤器。
参考文献:
[1]熊贤信,陈文宇,曹尚峰,等.固体粉尘对空分设备安全生产的危害性研究[J].深冷技术, 2005 (4):52-56.

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