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食品行业空气净化系统龙8国际解决方案

压缩空气在食品行业如啤酒、味精、乳酸、饮料、食品发酵等及其他行业的设备中是使用较为广泛的主要动力能源及工艺气源,所有的气动仪表、气动元件、气缸、电磁阀、工艺、发酵都需要压缩空气。但压缩空气中大量的油水混合物给设备及工艺用气造成极大的危害,主要有 固体微粒— —大气中含有大量的尘埃及微生物,经空压机吸气过滤器吸入带到管道}水分— — 大气中相对湿度一般高达75% 以上,经压缩后,即成为湿饱和空气,随着温度的降低, 即由水蒸气转化为液态水滴。另外, 从空压机连杆、活塞带到系统中的油分, 因为经过多次高温氧化和冷凝乳化,油的性能已大幅度降低, 且呈酸性, 对后续设备如气缸不仅起不到润滑作用,反而会破坏正常润滑, 起腐蚀作用。因此,大量经压缩冷凝后的湿饱和空气, 夹带大量的液态油水混台物, 是设备、管道、气动元件, 气缸、阀门锈蚀的根本原因, 亦使工艺及发酵用气经常园杂菌引起污染, 至使发酵倒罐等现象发生, 造成极大的损失。因此,研究气源净化问题也在圆内外引起专家们的重视。在研究和总结国内外有关资料的基础上, 由化工部化工设计公司、化工部第一设计院、石油部洛阳设计院和化工部第二设计院联合研究设计的Qz型外加热(有热)再生干燥装置, 于1 978年在广东省肇庆化工机械厂研制成功,并于1979年12月通过了全国技术鉴定,一致认为该装置“设计先进,性能良好,安装使用方便,操作简单,工作可靠。”从而填补了我国气源净化产品的空白。继后,我国的气源净化领域又相继开发了外加热再生、无热再生、冷冻等型式的干燥装置及除油, 除水、除尘、除菌各种类型净化设备,并在不同行业,不同工艺上得到越来越广泛的应用。

但是, 由于压缩空气气源净化设备是近十年来逐步被人们所注意和认识的,国家对气源质量等级及净化设备尚没有标准要求,加之近年来很多生产厂家为满足其空压机配套的需要,先后效仿和研制出具有各自风格结构、型号规格的净化设备,在实际使用中,大部分产品能够满足工艺,生产和质量的技术需要,但亦有相当部分产品质量差,净化效果不明显,气源质量达不到技术指标,控制阀门, 控翩系统易出毛病, 干燥吸附剂易破碎,粉尘大, 直接影响了生产, 给工厂和生产造成了极大的损失。为此,如何选择配套适台本单位生产设备和工艺要求的优质压缩空气净化设备,已成为龙8国际技术人员和管理技术人员极其关注的问题。

一、净化设备的种类及工作愿理

1.干燥装置

目前,我国生产及使用的压缩空气干燥装置主要有吸附式和冷冻式二种,吸附式是将硅胶、铝胶、分子筛等吸附剂装填在两个干燥器内,工作时当气体经过干燥器时, 吸附干燥剂将水分吸附下来,从而达到干燥的目的。冷冻式是利用氟里昂敛冷的形式将空气中的水分冷凝后分离出来,从而达到干燥(除水)的效果。吸附式干燥装置的吸附剂在工作后,需对吸水的吸附荆进行再生,再生的形式分为: 无热(自热)再生、加(有)热再生两种。加热再生又分为外加热再生, 内热再生、余热再生、微热再生等几种形式。下面简单介绍我国常用的几种再生型式的工作原理。

(1)无热(白热)再生 无热(自热)再生干燥装置是根据变压吸附原理,在加压F吸附水分。吸附是放热过程,解吸是吸热过程, 吸附放出的热量,供给解吸时所需的热量,不霈外供热能。具有体积小.结构简单、操作维护方便等优点。简单解释无热再生工作原理,就是利用lO ~1 5 干燥后的成品气经限流孔板对吸水后的干燥剂进行反吹再生, 除去.所吸Illc的水分, 经消音器放空排出。

(2)外加热再生外加热再生干燥装置是通过风机将外部电加热器加热的空气送入再生的干燥器内,将吸水后饱和的干燥刺烘干进行再生。

(3)余热再生余热再生干燥装置是在有热再生的基础上改进,不用外部电加热器, 而是通过热交换器将工厂的多余蒸气和空压机一级压缩的热能或其他余热的热能转换为再生热能(注 其热量必须达到满足再生的热量180"(3)从而达到节能的效果。

(4)内热再生内热再生干燥装置是采用远红外线电加热管放置在干燥器的干燥剂内直接加热再生, 不需要风机送风,与现有外加热干燥装置比较, 具有体积小,能耗低,无噪声等特点。

(5)微热再生激热再生干燥装置是在无热再生的基础上, 用小功率的电加热器将再生的空气加热,加快对吸水饱和的干燥剜姑行反吹再生,具有减小再生气量损耗的效果。

2.气渡分离器(净化器)

气体切线进入旋风分离,高教破沫网分离及滤除部分大颗粒水滴。设备通常用在干燥装置前及高效除油器的一级过滤中。

3.高效陆油器

气体通过上述的气液分离旋风分离,直接拦截、惯性碰撞, 实现一、二级预过滤,再进入以超细纤维组合的精滤元件,使超细气潞胶在毛细和弥散过滤作用下彻底除去 精滤元件在湿饱和状态下连续工作。

4.高效除尘过滤器

气体通过超细纤维过滤, 粉尘经截留,扩散等作用牯附在纤维层上或沉积在简体底郏从而达到除尘的目的。

5.高效除菌过滤器

以扩散效应为主, 气体通过超高效过滤元件,滤除空气中的细菌和噬菌体。

二、选择压缩空气净化设备的厦剐

上述我国目前普遍使用的各种型式干燥装置都有一定的特点和不足之处。如何选择、配套适台本单位设备和工艺的技术要求,且性能好,质量可靠的净化设备,是直接关系到生产能否正常进行的关键。因此,在选择使用净化设备时应从下列主要方面考德I

1.根据生产设备和工艺的接术要求

(1)对气体质量无特殊要求有的生产设备和工艺对气体质量无特殊要求,如采矿、凿岩机、制砖,制玻璃机等,可选择气液分离器,高效除油器和带除沫器的缓冲罐和贮气罐, 通过旋风分离及过滤将部分油、 水混台物分离出来。

(2)根据不同的干燥露点要求

① 干燥露点(常篮露点)为t 一15℃ ~一20℃ [含水量1.5~0.9g/m。]。如气动元件、气缸、机床、铸造机械、工业手动工具、焊机等,可选择冷冻干燥装置或无热再生于操装置(减少再生气量5 )

③ 干燥露点(常压露点)为。一40"C~一60℃ (含水量0.1~0.0ig/m ]。如气动仪表、精密(压力,流量)调节器、射流、喷漆(涂)、喷砂、粉状产品输送等, 可选择用吸附式干燥装置。

③ 干燥露点(常压露点)为 一60~C~一70℃ (含水量0.01~0.003g/m )。如摄影胶片生产等, 可选择冷冻干燥器和外加热再生干燥装置,填充分子筛二级处理共同完成高要求的气源质量。

(3) 根据含油量的要求剥要求含油量为:0.1mg/m ~1mg/1TI。的,如:喷漆(涂), 摄影胶片生产, 食品饮料加工,应选择使用无油润滑空压机加高效除油器,配套有热再生或无热再生干燥装置。但不应选 择通旋塞阀形式的干燥装置。因为四通阔转动需黄油进行润滑, 宜选择深吸附的外加热再生干燥装置。

(4)根据含尘量的要求对要求含尘量<1mg/m。,粒径< 1 的,如:仪表、空气轴承、粉状产品输送,食品饮料加工,应配套选择高效除尘过滤器。其中有些干燥装置已具备除尘功能,~IARD系列自热再生干燥装置

(5)根据赊菌的要求对要求赊菌和尘埃粒径<0.3 的,如食品饮料加工,制药, 食品发酵等, 应配套选择高效除菌过滤器或高精度过滤器。

2.根据用气量

根据空压机的排气量以及工厂各种设备、工艺的平均最大用气量来选择干燥装置。因为除冷冻式干燥器不需损耗成品气外,其余各种吸附形式的干燥装置都需要损耗部分成品气,?影响有效的供气量。如:外加热(有热)再生干燥装置、余热再生干燥装置加热再生后, 干燥剂玲吹风需损耗成品气5 , 内热再生干燥装置约损耗成品气8 ,微热再生干燥装置需损耗成品气1 2% ,无热再生干燥装置需损耗成品气15 。因此,要通过台计工艺、设备的用气总耗量及系统泄漏系数, 加上干燥装置的损耗气量,来选择不同形式的干燥装置及空压机的规格。

3.根据空压机的种类及性能

(1)空压机的种类使用有油润猎压缩机或无油润滑压缩机,其含油量指标>15mg/m 时, (一般无油机含油量在5~8 mg/m。),应配套高教赊油器和选择外加热(有热)再生干燥装置。因为无热再生干燥装置是靠15 的成品干燥气作降压,至0.035MPa后, 将吸水后的干燥剂进行反吹再生,若空气中含有油则干燥剂被污染不能再生,使之中毒失敢。随着工作时间的增加,直接影响其干燥效果及气源的质量。有热再生是通过高温脱附,而且吸附剂填充量较大,能深度吸附。实践证明, 当进气含油量<15m苦/m。时,还能保证气体的质量。

(2)空压机的排气温度和排气压力

应根据使用空压机的排气温度和排气压力来选择干燥装置和配套设备。食品, 发酵行业普遍使用的空压机, 排气压力在O.4MPa以下。由于压力低,使用后冷却器的散热面积不够, (配用0.8MPaI作压力相同处理量后冷却器)。出来的气体温度一般在8O℃ 左右,而空气中温度越高含水量越大。 饱和空气随着温度的降低,仍会有玲凝水折出,大约每降低1O℃ ,其饱和空气的含水量将下降50%,即有一半的水蒸气转化为液态水滴。因此,应选择多级或加大一档的后冷却器, 将气体的温度降低至4O℃ 以下, 实现预分离部分水分, 以适应高教除油器及干燥装置的工作要求。

目前我国普遍设计及生产的压缩空气净化设备操作压力普遍在0.8MPa,适应0.6~0.8MPa的工作压力范围。由于食品如发酵行业普遍使用排气压力0.4MPa以下的空压机, 因此,在选择配套除油器和干燥装置时应注意选择太一倍的处理量, 减少压力的损失,保证能够得到较好的净化效果。

4.根据工厂的资金、场地和使用环境

(1)资金投资从设备所需的资金来看,使用高效除油器及无热再生干燥装置比冷冻式及有热再生等其它几种形式干燥装置的一次性投资少。

(2)运行费用根据有关专家统计,由于无热再生干燥装置需损耗15% 的成品气,对处理量>40m /rain的干燥装置而言,其用于再生损耗的空气能耗(空压机能耗)将大于有热再生电加热的能耗,在处理量<40m /mi.时基本相等,而冷冻干燥装置的能耗最低。

(3)工作场地冷冻式、无热再生干燥装置与其它加热形式的干燥装置相比,具有体积小, 占地面积小的优点。

(4)使用环境外加热(有热和余热)再生干燥装置,由于是利用罗菠鼓风机输送热风到干燥器内对吸附剂进行干燥再生,因此,风机的噪声较大(尤其是大规袼,如40m /rain),约80dB,直接影晌车间的工作环境。’如乌鲁术齐石化总厂聚酯龙8国际就要将7台QZ40/S#~,加热再生干燥装置的罗茨鼓风机集中安装在一间房子内,以防止噪声的影响。亦有部分产舳, 采用喷射器送热风,取代风机, 减少噪声。在选择干燥器时, 其出H的压力露点应当比工厂曾有过的环境最低温度低10"C。因为玲冻式干燥器工作压力7Kg时的压力露点为+4℃ ,所以, 冷冻式干燥器的使用环境温度应高于零度以上,故北方冬天不适宜使用该形式的产品。

5.根据干燥装置的结构原理及产品质量 使用寿命

(1)冷冻式

冷冻干燥装置是国外使 用较为普遍的一种产晶,具有体积小,能耗低的优点,但由于我国制冷技术还存在一定的差距,产品的使用寿命和维修技术还存在一定的问题, 故造成推广及使用上的一定困难。

(2)程序控制

我国使用较为广泛的吸附式无(自)热再生干燥装置的程序控制系统,一般分为机械凸轮式、集成电路式、微电脑(单片机)、气动式等四种形式。目前,我国大多数厂家生产的无热再生干燥装置都是采用机械凸轮式。该型式结构简单,检查、维修方便。但因为有些地区经常缺电,造成电压、电流不够稳定, 故使镦动开关的触点容易烧蚀。集成电路和微电脑控制系统克服了上述的缺点,但其本身电路原理复杂,维修技术非一般工厂的电工、维修工所能掌握,故造成推广的一定困难。

(3)控制切换阀门干燥装置的切换控制阀门

长期处在大量含水、含尘的恶劣环境下工作,如果阀门的结构、材料不适应,则比较容易损坏。由于无热再生干燥装置采用变压吸附原理, 每5min~要为两个干燥器作一次工作、再生的转换, 故阀门切换频繁。因此,对切换控制阎门的质量和使用寿命要求较高,而阀门的结构质量、寿命也直 接反映了无热再生干燥装置的好坏。下面介绍我国目前无热再生干燥装置主要使用的几种控制切换阀门。

① 四通旋塞阀其优点是结构简单、紧凑。缺点是阀芯为生铁铸造,与阀体成锥面睽擦接触,虽然有些厂家在其阀体镶了尼龙衬套,但在含水含尘的环境下频繁地转动,阀芯容易磨损,在停机后容易生锈,造成卡死或漏气及串气等现象发生,与四通球阎的原理大致相同。

② 电磁阀其阀芯为铸钢,在含水、含尘的环境下工作,阀芯和弹簧容易生锈或卡死,扳易造成线圈烧蚀, 阀门失灵。

③ 气动薄膜切断阀该结构是近几年来才兴起的新产品。该阀的阀杆为不锈钢材料, 阀座镶聚四氟乙烯, 阀门的动作是气开或气关。因此,磨损的机会较少,在干燥装置内含水、含尘的环境下亦能保证寿命长、密封性能好。缺点是每个气动薄膜切断阀都要增加一个电磁先导阀作控制阀门, 比上述的四通阀和电磁阀形式的产品增加了阀门和成本。因为电磁先导阀的控制气源是在净化后的管遘上日l取,所以保证了该阀门的使用寿命。大量的用户信息反馈和市场调查表骐,气动薄膜切断阀在干燥装置中的使用寿命比四通阀和电磁阀长10倍以上。如:上海电子管二厂的4台ARD-20/8、云南电视机厂的一台ARD—xz/8自热再生干燥装置,自1986年使用至今,每台干燥装置上的4只气动薄膜切断阀都没有出现任何故障。

(4)使用干燥装置后带来的粉尘问题

使用干燥装置后粉尘较大,主要是因干燥剂破碎引起的, 也可能是干燥吸附剂(硅胶、铝胶、分子筛)的质量问题,但主要与干燥装置的控制结构原理有关。由于无热再生干燥装置中的两个干燥器每5rain要进行一次工作与再生的转换,气}流及气压的变化较大,转换较频繁,容易引起吸附干燥剂破碎。另外,一些厂家选用硅胶和本身产品的原理结构也有联系。

① 梭阀结构lT燥装置灶干可用两个] 燥器的压力差来改变进气阀一梭闽的运动和关阿方向,故使两个干燥器切换时的气流、气压变化较大, 造成吸附干燥剂易破碎。

② 四通旋塞阀结构干燥装置虽然在切换前通过二通阔对再生的干燥器进行充压, 但四通旋塞阀转换较快,两个干燥器未经过压力均等就转换过来,故使两个干燥器切换时气流、气压变化较大,造成吸附干燥剂易破碎,加上早期生产的部分无热再生干燥器没有在后部设置粉尘过滤器, 使大量粉尘直接带进管道及设备,致使气源质量较差。

③ 气动薄膜切断阎结构干燥装置, 该工作原理和结构有效地解决了上述干燥吸尉剂易破碎、粉尘大的缺点。真工作原理是在切换前1 min将再生的排气阖关阀, 由于压力差,气体经再生的限流孔板缓慢地对再生的干燥器进行充压,待两个干燥器的压力相等后, 同时开启原再生干燥器的进气阀进行均压, 再进行由再生到工作的转换, 故使气流和气压变化较小,加上填充强度较高的铝胶,使干燥吸附剂的使用寿命较长,不易破碎。另外, 该产品在干燥器的后部设置了一个粉尘过滤器, 使气源的质量得到较好的保证。

三、结论

凡有使用空气压缩机的地方都需要配套气源净化设备,但在选择、配套使用压缩空气净化设备时,应根据本单位用气设备及工艺的气流质量要求、空压机的种类、排气温度, 排气压力,工作环境及净化设备的产品结构,质量、特点、经济性等因素,进行必要的技术经济比较,全面考虑,才能确定选择适合本单位或设计的各种不同型号、规格的净化设备, 以满足生产与设备的需要。

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