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综上所述,压缩空气中的污染物若得不到有效清除,其危害是很大的,主要体现在:一、降低主品质量(影响加工精度、喷涂、电镀质量,药品、食品染菌等);二、造成用气设备的性能、寿命下降;三、危害净化系统(如油能降低吸附剂性能,降低冷干机换热效率等),此外由于气动元件的失效造成的停工、维修等间接损失,其代价往往为直接损失的上百、上千倍。
随着科学技术的进步和工业现代化的发展,特别是高技术产业的兴起,压缩空气(气体)的污染及其净化技术引起了各国用气部门和制造商的重视。具有除油、除水、除尘、除气味的各种净化装置不断被开发,市场需求奔与日俱增。压缩空气净化技术的发展不仅为新兴的高技术产业和传统工业改造提供洁净、可靠的气源,而且自身也从高新技术的发展中受益匪浅。
2. 国外压缩空气净化技术的发展动态
a) 新思路、新技术--开辟以后处理净化方式获取无油压缩空气新思路,开发出高效、低阻型除油过滤器,不仅成为无油润滑压缩机的有力竞争对手,而且促进了各种喷油压缩机(螺杆、蜗旋、转子等)的发展,该项技术建立在新型超细纤维过滤材料和凝聚式过滤机理基础上。
b) 除水方法和设备多样化--凝聚式高效过滤器可几乎百分之百的分离液态微滴,获得该工作温度下的纯饱和空气;冷冻式干燥器可获得压力露点2-10℃的较干燥空气;吸附式干燥器甚至能达到压力露点-70℃以下的超干燥空气。
c) 超滤装置发展速度极快--当传统的过滤方法仍维持在几微米至几十微米过滤精度时,采用超细纤维、中空纤维、滤膜等新材料的高效、超高效过滤器将过滤精度指标一举推进到亚微米级,为了获得高性能的除油或除微生物效果,国外一些名牌产品的商业性能指标已达到0.01微米,滤效高达99.9999%以上。
d) 净化气源应用范围日趋扩展,质量指标赿来赿高--据资料介绍日本压缩空气净化装置市场需求几乎每隔五年间就要翻一翻;德国ultrafilter超滤公司在短短五年间就发展成为国际性的跨国公司,英国Domnick公司进入九十年代已成为兼有气、水净化的跨专业公司,滤芯已从筒状发展为折叠式;净化气源不仅成为许多高科技工业部门的必备生产条件,而且普及到诸如采矿、土木建筑、制鞋、制砖和一般车间用气这样一些传统工业。在质量等级上与国内同等应用相比,高岀1~3个等级(见附件)。质量指标不仅为供气系统终端所要求,而且岀现在净化系统中。
e) 相应的标准、试验方法日趋完善,这从ISO8573六易其稿即可看岀。
3. 国内气源净化技术与设备现状
国内压缩空气净化技术及产品性能和普及程度与国外相比,落后10~20年。国外六十年代吸附式干燥器发展成熟;七十年代中后期,高效过滤器取得明显进步;八十年代冷冻式干燥器得到普及,超滤技术发展引人注目。国内从七十年代末开始仿制吸附式干燥器;八十年代末开始仿制高效过滤器;冷冻干燥器近几年刚开始起步。国内外净化产品性能、普及程度比较见表2。
国内压缩空气净化装置的开发多从测绘仿制起步,技术及市场的发展与引进规模的增长同步。进入九十年代,自主开发与技术引进的步伐加快。目前,国内压缩空气净化产品与国外同类型产品相比,品种和质量都存在一定差距,有些品种尚属空白。但这些产品的岀现满足了市场的部分需求,同时对提高国内气源净化意识起到了明显的推动作用。
4. 凝聚式高效过滤器的机理与结构
由于大气中水蒸气的存在和空压机工作过程中润滑油的污染,清除压缩空气中的油水污染成为后处理净化的重点和难点。虽然几乎所有的压缩空气中都应用了一级或数级分离、过滤装置,但由于冷凝作用产生了数量巨大的悬浮状油水气溶胶微粒(例如油的粒径约为0.01~0.8μm),而传统的分离、过滤设备对其无能为力或效率极低(见表3)。
凝聚式过滤器是一种可连续去除压缩空气中悬浮液体微粒的高效/超高效过滤器,其工作原理比普通过滤器要复杂一些,主要区别在于:
a) 采用高效/超高效过滤介质--超细玻璃纤维滤纸。高效滤纸要求0.3μmDOP效率不低于99.999%,超高效滤纸则要求0.1μmDOP效率不低于99.9999%。超细纤维过滤属于以扩散、拦截、碰撞等综合机理共同作用的深层过滤,纤维平均直径小于1微米。它能有效捕集亚微米级粒子。图1是美国LYDAIR公司ULPA超低穿透率空气滤纸在不同比速下的粒子分级透过率曲线。