Ячейковые электрические фильтры ФЭ

Отличаются относительно низкими эксплуатационные затратами и используются для очистки воздуха практически любой его начальной запыленности. Воздух сначала проходит через ионизационную зону 1 (рис.5.7), представляющую собой решетку из металлических пластинок с натянутыми между ними вертикальными коронирующими электродами из тонкой проволоки. К коронирующим электродам подводится напряжение (постоянный ток) 13 кВ от положительного источника питания 2. В ионизационной зоне частички пыли приобретают электрический заряд. Далее воздух проходит через осадительную зону 3, которая представляет собой пакет металлических пластинок, установленных параллельно друг другу на расстоянии 8-12 мм. К пластинкам через одну, подводится напряжение +6,5 кВ. Пыль осаждается на заземленных пластинках. По мере накопления пыли на пластинках расстояние между ними сокращается, и, если своевременно пластинки не очистить, начинаются электрические пробоя.

Рис. 5.7. Принципиальная схема электрического фильтра

Причиной пробоев может быть так же попадание в осадительную зону волокон или крупных частиц. ВУ результате пробоев происходит лункообразный взрыв отложившейся пыли, которая уносится воздушным потоком, снижая эффективность фильтра. Для улавливания частиц, срывающихся при пробоях, а также срываемых потоком воздуха, за осадительной зоной устанавливают волокнистые или губчатые (упругое стекловолокно ФСВУ или модифицированный пенополиуретан толщиной 10 мм) противоуносные фильтры.

Фильтры ФЭ собираются из унифицированных ячеек двух размеров: 358х250х465 и 965х250х465 мм. Максимальная производительность ячеек соответственно 1200 и 1700 м³/ч. Электрофильтры ввиду их относительной дороговизны и сложности установки широкого применения для очистки воздуха, поступающего в компрессорные установки, не находят.

Таблица 5.13

Технические данные фильтров ФЭ [14]

Наименование характеристик	Ф1Э1	Ф3Э2	Ф5Э3	Ф8Э4	Ф10Э35	Ф14Э6	Ф10Э7
Площадь входного сечения, м² Пропускная способность, тыс. м³/ч при скорости воздуха во входном сечении 2 м/с возд. нагр. 1200 м³/(ч·м³) Напряжение на осадительных пластинах, В Потребляемый ток, мА Потребляемая мощность, Вт Число ячеек шириной, мм: Расход воды, м³/ч для промывки фильтра (при давлении 0,3 МПа)	1,5 -	2,9 -	4,9 -	8,2 5,5	9,8 - 5,5	14,0 - 8,5	18,5 - 8,5

Примечания: 1. Эффективность очистки 90-98%. 2. Начальное сопротивление фильтра соответственно с противоуносным устройством и без него: 3; 0,5. 3. Пылеемкость фильтра с противоуносным фильтром 1500 г/м2.

Влаго- и маслоотделители

Сжатый воздух, выходящий из цилиндров поршневых, ротационных и пластинчатых компрессоров, содержит масло и пары воды. Маслом сжатый воздух загрязняется при попадании смазки в цилиндры.

Масло в сжатом газе содержится в виде капель и пара, так как при высоких температурах более легкие его фракции частично испаряются. Следует отметить, что наличие паров масла в сжатом воздухе опасно возможностью пожара и взрыва.

Обработка воздуха после компрессоров требует отделения от воздуха частиц пара, чтобы он не конденсировался в сети, и как можно более полное удаления масла.

Для очистки газа от масла в парообразном состоянии и частично от влаги применяют его охлаждение в межступенчатых и концевых холодильниках. Удаление конденсирующейся воды и масла при охлаждении сжатого воздуха производится в маслоотделителях, выполняющих одновременно функции влагоотделителей.

После I,II и III ступеней поршневых компрессоров влагомаслоотделители встраивают в холодильники. Для IV ступени компрессора и выше влагомаслоотделители выполняются в виде отдельных аппаратов баллонного типа.

В компрессорных установках с центробежными компрессорами необходимость установки маслоотделителей отсутствует. Действие маслоотделителей основано в основном на инерционном сепарировании масляных и водяных капель, обладающих плотностью, значительно превышающей плотность газа. Капли масла и влаги можно отделить от воздуха четырьмя способами (рис.5.8):

1. Изменение направления потока воздуха с применением динамического удара струи сжатого воздуха о внутренние стенки аппарата или петлеобразным поворотом потока газа.

2. Сепарацией при использовании центробежных сил - изменение прямоугольного движения на вращательное.

3. Оседание масла и воды на пористой массе (фильтрация).

4. Пропуск через специальные поглотители (едкий натр, хлористый кальций, активированный уголь).

В реальных условиях эти способы применяются самостоятельно и в различных сочетаниях.

Для полного отделения масла и влаги скорость отходящего потока газа в корпусе маслоотделителя не должна превышать [5]:

ступень низкого давления....................... 1 м/с;

ступень среднего давления..................... 0,5 м/с;

ступень высокого давления.................... 0,3 м/с.

Рис. 5.8. Принципиальные схемы очистки сжатого воздуха от масла и влаги в капельном состоянии:

а - применение отбойной стенки; б - сепарация при использовании центробежных сил; в- пропуск через поглотитель; г - пропуск через пористую массу

Влагомаслоотделитель, реализующий первый способ очистки, представлен на рис.5.9. Сжатый воздух поступает во внутреннюю полость по изогнутому патрубку и, совершив петлеобразный поворот, выходит через второй патрубок.

Маслоотделитель, основанный на применении динамического удара о специальную стенку, изображен на рис.5.10. Воздух проходит через щелевые каналы - пакеты гофрированных пластин и, многократно отражаясь от его поверхности, оставляет на ней частицы масла и воды. Наклонное расположение гофров способствует стеканию капель.

Маслоотделитель, построенный по второму способу, изображен на рис. 5.11. Воздух проходит циклон, огибает его корпус. По действием возникающих центробежных сил он освобождается от масла и воды и выходит по центральному каналу через маслоотбойник.

На рис.5.12 представлен влагомаслоотделитель баллонного типа. Сжатый воздух проходит через тангенциально расположенный патрубок и получает в аппарате винтовое движение. Очищенный воздух выходит вверх по трубе. Петлеобразный поворот потока дополняет действие центробежных сил.

Центробежные маслоотделители по сравнению с другими типами имеют преимущество, заключающееся в более длительном воздействии центробежных сил на поток, что позволяет полнее отделить частицы жидкости и лучше использовать емкость маслоотделителя. Это преимущество важно в маслоотделителях высокого давления, где большая плотность газа затрудняет выделение взвешенных капель.

Маслоотделитель является также ресивером, выравнивающим пульсации давления потока газа. Объем влагомаслоотделителя зависит от величины рабочего объема предыдущей ступени и может быть определен по формуле [5]:

, (5.5)

где: - рабочий объем цилиндра.

Меньшие значения относятся к ступеням низкого давления. Объем влагомаслоотделителя уменьшают, если холодильник имеет значительную емкость.

В днищах влагомаслоотделителей располагаются штуцера для удаления скопившегося масла и конденсата продувкой. Продувка осуществляется через продувочный бак. Продувочный бак воздушных компрессоров сообщается с атмосферой, а газовых - со всасывающей магистралью.

Рис. 5.9. Влагомаслоотделитель с петлеобразным поворотом воздуха

Рис. 5.10. Маслоотделитель с гофрированными пластинами

Рис. 5.11. Маслоотделитель центробежного действия: 1- корпус; 2 - циклон; 3 - маслоотбойник;; 4- выходной патрубок; 5 - входной патрубок; 6 -охлаждающая рубашка.

Рис. 5.12. Влагомаслоотделитель баллонного типа

Осушка воздуха

Способы осушки воздуха

При ограниченном охлаждении воздуха в концевых воздухоохладителях, где в качестве хлад агента применяется вода или атмосферный воздух, достигается первая стадия обезвоживания.

Получаемая в этих условиях степень обезвоживания или точка росы ограничена температурой хлад агента. При использовании в качестве хлад агента воды температура воздуха доводится до величины на 5-15⁰С выше температуры хлад агента. Дальнейшее снижение температуры охлаждаемого воздуха относительно хладагента повлекло бы увеличение расходов на теплообменники, при незначительном уменьшении влажности.

Большая степень обезвоживания по сравнению с полученной после концевого воздухоохладителя называется осушкой сжатого воздуха.

Осушка сжатого воздуха может осуществляться несколькими способами:

1. Поглощение водяного пара гигроскопическими веществами.

2. Охлаждение в холодильной системе до заданной температуры (обычно 3-4 ⁰С).

3. Вымораживание влаги в блоках аммиачного охлаждения.

4. Абсорбция водяного пара при прокачке воздуха через вещество высокой пористости (силикагель, активный глинозем, цеолиты).

5. Комбинация охлаждения воздуха с абсорбцией водяных паров.

Выбор того или иного способа осушки определяется технологическими требованиями потребителей сжатого воздуха к величине точки росы. Так, второй способ применяется на компрессорных станциях и станциях осушки общепромышленного назначения. Ниже приводится расчет-обоснование оптимальной точки росы для компрессорных станций такого типа. Третий и четвертый способы находят применение при подготовке воздуха для специальных потребителей, например воздухоразделительных станций.

Оптимальная точка росы

Вопрос о выборе оптимальной точки росы должен решаться на основании технико-экономического обоснования. От правильного решения данного вопроса зависит экономичность последующего применения сжатого воздуха.

Если сжатый воздух используется для химических процессов, для транспортирования гигроскопичных веществ и т.п., его точка росы должна удовлетворять специфическим требованиям таких технологических процессов.

Так, автомобилестроение в соответствии с ГОСТ [19] ограничивает влагосодержание воздуха с давлением 0,6 МПа значением 1,6 г/м³.

Температуры точки росы оговариваются ГОСТ [19], который распространяется на сжатый воздух для питания пневматических устройств и систем, работающих при давлении до 2,5 МПа. В пересчете на влагосодержание сжатого (Р=0,9 МПа) воздуха при температуре 20⁰С ГОСТ [19] устанавливает для классов загрязненности 0 и 1 влажность , а для классов 3, 5, 7, 9, 11 и 13 - . Для остальных классов точка росы не регламентируется.

При применении сжатого воздуха в машиностроительной, металлургической и горнодобывающей промышленности важно, чтобы отсутствовала конденсация водяного пара во время транспортировки сжатого воздуха от компрессорной станции до потребляющего оборудования и во время работы самого оборудования. Необходимо, чтобы возможная минимальная температура воздуха в пневмосети оказывалась выше точки росы осушенного воздуха.

Если трубопроводы сжатого воздуха проходят в отапливаемых помещениях и температура окружающей среды не достигает слишком низких значений, то считается экономически приемлемой точка росы от 2 до 3⁰С под рабочим давлением. Такая степень осушки принята повсеместно во всех машиностроительных, неметаллургических и горнодобывающих предприятиях. Более низкая степень осушки повлечет за собой увеличение капиталовложений и эксплуатационных расходов и ухудшение технико-экономических показателей.

В жарком климате оптимальная точка росы была принята несколько выше, около +10⁰С.

Для расчета процесса сжатия и осушки воздуха служит психрометрическая номограмма (рис.5.13).

Диаграмма разделена на 2 сектора. Верхний сектор относится к сжатому воздуху. По оси абсцисс откладывается давление сжатого воздуха, выраженное в абсолютных атмосферах. По оси ординат - содержание воды во всасываемом воздухе в г/м³. Наклонные прямые определяют температуру сжатого воздуха. Нижний сектор относится к атмосферному воздуху. По абсциссам откладывается относительная влажность, %. По ординатам - содержание воды, г/м³.

Допустим, что компрессор всасывает воздух при температуре 20⁰С и относительной влажности 70%, при этом содержание воды в виде пара составит 11 г/м³. Точка росы для такого воздуха находится при12,5⁰С. Предположим, что конечное давление равно 9 ат, а температура - 140⁰С. При сжатии воздуха относительная влажность воздуха уменьшается, но выпадение влаги не происходит, т.к. точка росы для сжатого воздуха давлением 9 ат находится при температуре 52⁰С.

Первый этап осушки происходит в концевом воздухоохладителе, где воздух охлаждается при постоянном давлении обычно до температуры 35⁰С.

Рис. 5.13. Психометрическая монограмма

Если на диаграмме идти по линии постоянного давления до пересечения с линией температуры +35⁰С, то получим состояние воздуха после концевого воздухоохладителя. Воздух будет содержать 4,8 г/м³ Н₂О. Применение концевого воздухоохладителя позволяет удалить 11-4,8=6,2 г/м³ воды. В воздухе остается 4,8 г/м³ избыточной воды.

Для компрессора К-250 при производительности порядка 360000 м³/сут в пневмосистему одним компрессором будет подано 17280 литров воды, что не допустимо. Дальнейшая осушка воздуха должна осуществляться методом охлаждения. Воздух охлаждается до температуры +4⁰С при постоянном давлении. При таком охлаждении в воздухе останется 0,8 г/м³ воды.

При рассмотренной системе охлаждения из 11 г/м³ воды, присутствующей в воздухе, 10,3 г удаляются, что составляет 94%. В концевом воздухоохладителе отбирается 58% влаги, в системе осушки охлаждением отбирается 36% влаги.