壓縮空氣知識

1、壓縮空氣知識匯編設備管理部2016 年 4 月 27 日目錄1 . 空氣性質 11.1 空氣與壓縮空氣 11.2 壓力、流量與溫度 21.3 固體雜質 51.4 水 181.4.1 與水有關的概念 51.4.2 露點溫度的測量 111.5 壓縮空氣的質量標準 122 .壓縮空氣干燥凈化技術與設備 152.1 概述 152.1.1 前言 152.1.2 壓縮空氣的干燥、凈化原理簡述 152.1.3 干燥凈化設備的分類 16精品資料2.2.7.2過濾器的配套 282.1.4.1 壓縮空氣干燥工藝 182.1.4.2 壓縮空氣干燥工藝的選擇原則 182.1.4.3 壓縮空氣凈化工藝及選擇 182.1

2、.5干燥凈化設備的布置 182.1.5.1 布置原則 182.1.5.2 布置形式 222.2 過濾凈化 242.2.1 壓縮空氣中油的來源 242.2.2 壓縮空氣中的固體顆粒來源 262.2.3 壓縮空氣過濾器的分類 272.2.4 纖維過濾器的工作原理 212.2.4.1 纖維過濾器濾芯的典型組成 282.2.4.2 纖維過濾器的工作原理 282.2.5 纖維過濾器的工作特點 322.2.6 英國 dh 公司 oil-xplus 過濾器的特點及規(guī)格 332.2.6.1 oil-xplus過濾器濾芯的特點 332.2.6.2 oil-xplus殼體的人性化設計 352.2.6.3 oil-

3、xplus過濾器殼體的防腐性能 272.2.6.4 oil-xplus過濾器過濾等級劃分 362.2.7 過濾器的應用 272.2.7.1 不同等級的過濾器的適用場合 272.2.7.3 過濾器濾芯的更換周期 282.2.7.4 過濾器安裝應注意事項 292.2.7.5 過濾器的配件 292.3 冷凍干燥 382.3.7 冷干機概述（分類及技術參數(shù)） 382.3.8 冷干機工作原理 412.3.9 冷干機的組成 432.3.10 冷干機主要部件及其運行特點 332.3.4.1 預冷器 442.3.4.2 蒸發(fā)器 452.3.4.3 氣水分離器和自動排水器 462.3.4.4 制冷壓縮機 512

4、.3.4.5 冷凝器 532.3.4.6 蒸發(fā)器制冷量的調節(jié)露點溫度的穩(wěn)定手段 402.3.4.7 其他部件 542.3.5 冷干機應用 552.3.5.1 關于冷干機的露點溫度 552.3.5.2 冷干機使用條件 562.3.5.3 冷干機的選型 572.3.5.4 冷干機安裝要求 592.3.5.5 冷干機的其他應用 60精品資料2.4 壓縮空氣吸附干燥技術與設備 602.4.1 概述 602.4.2 吸附工作原理 612.4.2.1 吸附過程 612.4.2.2 再生過程 632.4.3 吸附劑 652.4.3.1 硅膠 662.4.3.2 活性氧化鋁 672.4.3.3 控制系統(tǒng) 67

5、2.4.3.4 吸附劑比較 692.4.4 吸干機結構及運行特點 712.4.4.1 無熱再生 742.4.4.2 有熱再生 802.4.4.3 各種干燥機比較 882.4.5 吸干機應用 892.4.5.1 使用條件 892.4.5.2 選型 932.4.5.3 安裝 933.相關資料 933.1 0.101325mpa （a）壓力下飽和濕空氣含水量（供參考） 933.2 不同壓力、溫度下飽和濕空氣含水量（ g/kg 干空氣）（供參考） 963.3 iso8573.1 壓縮空氣 第一部分 污染物和凈化等級 （節(jié)選 100精品資料精品資料壓縮空氣知識1. 空氣性質1.1 空氣與壓縮空氣在地球引

6、力作用下，大量氣體聚集在地球周圍，形成數(shù)千公里的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來愈稀薄。探空火箭在3000 公里高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣，有人認為，大氣層的上界可能延伸到離地面6400 公里左右。地表大氣平均壓力為 1 個大氣壓，相當于每平方厘米地球表面包圍 1034g 空氣。地球總表面積為510100934平方公里，所以大氣總質量約為 5.2x1015噸，差不多占地球總質量的百萬分之一，大氣隨高度的增加而逐漸稀薄， 50% 的質量集中在 30km 以下的范圍內。高度100km 以上的空氣質量僅是整個大氣圈質量的百萬分之一。地面的大氣是多種氣體的混合物，其中：氮78%、氧 21%、氬

7、0.93% 、二氧化碳 0.03% 、氖 0.0018% ，此外還有其他惰性氣體、臭氧、水氣和塵埃等。由于環(huán)境污染，目前空氣還含有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有毒氣體。干空氣的分子量為 28.96 ，在 0、 760mmhg 柱時的密度為 1.293g/m 3。空氣經(jīng)過機械壓縮以后就成了壓縮空氣， 用作生產壓縮空氣的設備通常稱為空氣壓縮機。人類很早就懂得使用壓縮空氣，現(xiàn)在壓縮空氣已是人類生產、生活中一種不可缺少的動力。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，對壓縮空氣質量的要求也越 來越高，而且呈多樣化?，F(xiàn)代產業(yè)對壓縮空氣的要求可分為以下幾個方面：1 ）壓力、流量的要求：任何需要壓縮空氣的場合對壓縮空氣的壓

8、力和流量都是有要求的。目前最普遍的壓力值在0.7mpa （g）左右。在一些特殊場合如玻璃行業(yè)， 對壓縮空氣的壓力要求可能為 0.2-0.4 mpa （g） 左右； 在某些軍工企業(yè)，對壓縮空氣壓力要求可能在幾十 mpa 。 市場上有各種各樣的空氣壓縮機可以來滿足這些要求。2）干燥度（即含水量或露點溫度）的要求：不同的工藝對壓縮空氣露點溫度要求也不同，如用作儀表方面的壓縮空氣壓力露點一般要求在-40 以下，而在半導體芯片廠對壓縮空氣的壓力露點可能要求在-70 ，但在多數(shù)場合，對壓縮空氣的露點溫度要求在0以上就已足夠。壓縮空氣的露點要求通常由干燥機來實現(xiàn)。3）清潔度的要求（相對比較復雜，包括：固體物

9、、油霧、微生物、有害氣體等）：由壓縮空氣過濾器來解決。1.2 壓力、流量與溫度壓力、流量與溫度是壓縮空氣的三個基本指標。由于地球引力的作用， 地球表面的大氣層對地球表面或表面物體所造成的壓力稱為“大氣壓”。 由于地球表面的海拔高度不同， 所處不同高度的空氣密度不同，所以，處在不同高度上的物體受到的大氣壓力的大小也不同。所謂標準大氣壓力是指在攝氏零度（ 0）條件下， 在緯度 45 度的海平面上， 所受到的大氣壓力 （干燥空氣），經(jīng)測量標準大氣壓力等于 760mmhg （汞）/cm2 ，即每平方厘米承受760mmhg 的壓力，我們可以換算為 kgf （千克力）：76cm m3.6gf/cm 3=1

10、033.6gf/cm 2= 1.0336kgf/cm 2。一個標準大氣壓力相當于每平方厘米承受 1.0336kg ，約 1 公斤壓力。壓力的法定單位是帕斯卡（ pa）： 1pa=1n/m 2 （牛頓/平方米）。工程上常用的是兆帕（mpa） : 1mpa=106pa。也有人習慣用kgf/cm2 （千 克力/平方厘米）作壓力單位，而且 f經(jīng)常省略：1kgf/cm2 = 0.098mpa。1 個標準大氣壓力=1.0336 >0.098mpa=0.1012928mpa .1mpa。國外也有用巴（bar）和psi作為壓縮空氣壓力單位的，這些單位與mpa的關系如下：1bar=0.1mpa 1psi=

11、0.006895mpa氣體在容器內的壓力，在實際應用中有兩種不同的表示方法，一種是直接表示氣體施于器壁上的壓力大小的實際數(shù)值，叫做絕對壓力，用符號“ p（a） ”表示；另一種是用壓力表測量壓力值時的顯示值，叫做表壓力，用符號“ p（g） ”表示。當絕對壓力高于當?shù)卮髿鈮簳r，壓力表所指示的數(shù)值為正值，這時：p（a） = b + p（g）（b當?shù)卮髿鈮毫Γ嚎s空氣的流量用nm3/min 或用nm3/h 來表示，通常表示空氣在“空氣壓縮機吸氣狀態(tài)”下的容積流量。國家標準 gb3853 對一般容積式空氣壓縮機的吸氣 狀態(tài)規(guī)定為：空氣溫度t=20c,絕對壓力p=0.1mpa ,相對濕度0=0% （標準狀

12、態(tài)）?？諌簷C廠家對其產品宣傳資料中空壓機的排氣量是基于什么吸氣狀態(tài)下一般都沒有表明。為了與空壓機配套， 壓縮空氣干燥機和過濾器等后處理設備的處理能力都是以空氣標準狀態(tài)下的流量來標注的，單位中的 n 就是表示標準狀態(tài)，不過n 常常被省略。在國外，一些國家習慣用cfm （每分鐘立方英尺）表示壓縮空氣的流量，cfm與 m3/min 的換算關系是： 1m3/min=35.315cfm按照某空壓機制造商提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一臺排氣壓力為 0.7mpa 的空壓機，每馬力 （空壓機之電動機的功率， 1 馬力 =0.75 千瓦） 可生產 0.1416m 3的壓縮空氣，也就是生產1m3、 0.7mpa 的壓縮空氣需

13、要5.3kw 的電能。在壓縮空氣系統(tǒng)中存在壓力降，每0.007mpa 的壓力降，需要損耗0.7% 的功率。溫度反映了物質分子熱運動狀況，溫度單位有“絕對溫度”、“攝氏溫度”和“華氏溫度”三種。絕對溫度： 以氣體分子停止運動時的最低極限溫度為起點的溫度， 以 t 表示，單位為“開（開爾文）”，單位符號為 k 。攝氏溫度：以冰的融點為起點的溫度，單位為“攝氏度”，單位符號為。華氏溫度：一些歐美的習慣用法，單位符號為這三種溫度單位之間的換算關系：t (k) =t (c) + 273.16t(f) = 1.8t() 321.3 固體雜質現(xiàn)在我們周圍的空氣中含有大量的懸浮物，我國的環(huán)境質量空氣標準把懸浮

14、物作為衡量空氣質量的一項重要指標。該標準把當量直徑w100師的所有懸浮物稱為“總懸浮物”，把當量直徑司0師的懸浮物稱為“可吸入顆粒物”?？諝庵械膽腋∥锓N類多樣，但可按照粒子的大小來細分。在流動的空氣中懸浮物不容易沉降，在靜止的空氣中能緩慢沉降。懸浮物的來源很多，如：煙煤燃燒時排出的煙塵、汽車排出的尾氣、建筑工地、工廠等等都可產生懸浮物。人的肉眼能看見的最小的物體為30-40即，人的頭發(fā)直徑為100 gm左右，而空氣中的絕大部分懸浮物人是看不到的。對空氣中的懸浮物我們在過濾器中還有描述。1.4 水1.4.1 與水有關的概念自然界幾乎沒有絕對干燥的空氣。在霧天，空氣中的氣體水凝結成了水霧，并形成了

15、氣溶膠。由于空氣中水的存在，因此壓縮空氣中必然也有水。衡量空氣含水量的單位有：水蒸氣分壓力、絕對濕度、相對濕度、含濕量、 露點溫度等，下面我們作一一說明：濕空氣是水蒸氣與干空氣的混合物， 在一定體積的濕空氣里水蒸氣所占的份 量（以重量計）通常比干空氣要少得多，但按“氣體定律”它占有與干空氣相同的 體積，也具有相同的溫度。濕空氣所具有的壓力是各組成氣體（即干空氣與濕空 氣）分壓力的和。濕空氣中水蒸氣所具有的壓力，稱為水蒸氣分壓，記作pw （符 號pw中的w指水（water） , pws中的s指飽和狀態(tài)（saturation ）,下同。）， 其值可反映濕空氣中水蒸氣含量，飽和空氣中水蒸氣分壓力叫飽

16、和水蒸氣分壓， 記作pws。其他表示水在壓縮空氣中含量的參數(shù)都是由水蒸氣分壓計算而得 的。表示空氣干濕程度的物理量叫“濕度”。常用的濕度表示方法有“絕對濕度”、“相 對濕度”和“含濕量”三種。絕對濕度是指空氣中的水蒸氣質量與體積的比率，通常用x表示，單位為 kg/m3或g/m3。我們可用氣體狀態(tài)方程計算:f1.4.1式中：mw水蒸氣質量kg, v濕空氣體積 m3, pw 水蒸氣壓力pa, rw水蒸氣氣體常數(shù)（426.05j/kg k） , t絕又t溫度 k絕對濕度只表明單位體積濕空氣中含有多少水蒸氣，不能表示濕空氣的飽和 程度。從式1.4.1中可以看出，絕對濕度就是濕空氣中水蒸氣的密度。飽和空

17、氣 的絕對濕度（水蒸氣密度）是有極限的。在氣動壓力（ 2mpa）范圍內，可認為 飽和空氣中水蒸氣的密度只取決于溫度的高低而和空氣壓力大小無關，溫度越 高，飽和水蒸氣的密度越大（這是因為壓縮空氣中水蒸氣分壓的大小取決于溫度， 而絕對濕度是通過水蒸氣分壓計算而得）。相對濕度是空氣的絕對濕度與相同壓力、溫度下的飽和絕對濕度之比值。通 常用。表示，單位為。xloo%f1.4.2相對濕度。值在0 100 %之間。在一定壓力和溫度下：。值越小，空氣越干 燥，吸水能力越強。值越大，空氣越潮濕；吸水能力越弱。我們容易得到相對 濕度為100%的空氣，不可能得到相對濕度為 0%的空氣?！昂瑵窳俊笨煞譃椤百|量含濕量

18、”和“容積含濕量”兩kg干空氣含有水蒸氣的 重量叫做“質量含濕量”，常用dm來表示，單位為g/kg （干空氣）或kg/kg （干 空氣），我們可通過水蒸氣分壓計算而得：dm = 0.622，= = = 0 622x_2z_"-八kg/kg（干空氣）f1.4.31m3干空氣中所含有的水蒸氣重量叫做“容積含濕量”，可用dv表示，單位為 g/m3或kg/m3（干空氣）。d釬的小 kg/m3 （干空氣）f1.4.4從式f1.4.3可以看出，質量含濕量dm幾乎同水蒸氣分壓力pw成正比，而同空氣總壓力p成反比。dm確切反映了空氣中含有的水蒸氣量的多少。由于在 某一地區(qū)，大氣壓力基本上是定值，所以

19、空氣含濕量僅同水蒸氣分壓力pw有關。質量含濕量常用在壓縮空氣干燥機的設計計算中， 而容積含濕量常用在銷售 工作中。兩者的關系如式1.4.4所示。按iso8573.1-2001的規(guī)定，壓縮空氣的 標準狀態(tài)為：表1-1標準工況空氣溫度20 c空氣壓力1bar絕對壓力水蒸氣分壓0*1bar=0.1mpa因此按f1.4.3計算所得的質量含濕量，再按 f1.4.4乘上標準狀態(tài)下的空氣密度：1.205kg/m3即得壓縮空氣的容積含濕量， 單位為：kg/m3 （標準工況）。第3章中列出了 0.101325mpa （a）壓力下不同溫度空氣中飽和含水量。一定壓力下，未飽和空氣在保持水蒸氣分壓不變（即保持絕對含水

20、量不變）情況下降低溫度，使之達到飽和狀態(tài)時的溫度叫“露點溫度”。溫度降至露點溫度時，濕空氣中便有凝結水滴析出（稱為“結露”），此時空氣的相對濕度為100%空氣壓力為1個大氣壓時稱為“大氣露點”（也稱“常壓露點”按照iso8573.12.10.1規(guī)定大氣露點不應用在壓縮空氣的干燥方面），壓縮空氣的露點溫度稱為 此壓力下的“壓力露點”。濕空氣的露點溫度與濕空氣中水分含量的多少有關。因此壓力露點溫度是所有壓縮空氣干燥機的一個關鍵性能指標。我們周圍空氣中的水分含量與環(huán)境溫度和相對濕度有關，環(huán)境溫度決定了飽和水蒸氣分壓的大小，相對濕度表明了空氣的飽和程度。每個地區(qū)一年四季空氣中的含水量不同地區(qū)也不一樣。

21、具體參見表1-2。表1-2我國主要城市空氣濕度參數(shù)地名大氣壓力（kpa）室外溫度（c）夏季含量（g/kg 干）冬季含水量（g/kg 干）冬季夏季冬季夏季拉薩65.0065.23-8.0022.805.900.5250烏魯木齊91.9990.67-27.0034.106.900.2576西寧77.5177.35-15.0025.907.800.4939蘭州85.1484.31-13.0030.5010.600.7175呼和浩特90.0988.94-22.0029.9011.600.2962昆明81.1580.801.0025.8012.102.7982銀川89.5788.35-18.0030.6

22、013.200.4507太原93.2991.92-15.0031.2014.700.5248貴陽89.7588.79-3.0030.0014.702.3189哈爾濱100.1598.51-29.0030.3015.300.1746西安97.8795.92-8.0035.2015.301.2569k春99.4097.79-26.0030.5016.500.2421石家莊101.6999.56-11.0035.1018.100.7701沈陽102.08100.07-22.0031.4018.100.3386濟南102.0299.85-10.0034.8018.700.8748北京102.0499.

23、86-12.0033.2019.000.6093重慶99.1297.322.0036.5019.203.5957鄭州101.2899.17-7.0035.6020.201.2654長沙101.9999.94-3.0035.8020.202.4081成都96.3294.771.0031.6020.203.2920南丁101.1499.605.0034.2020.404.1063天津102.66100.48-11.0033.4020.500.7849福州101.2699.64-4.0035.2021.102.0209南昌101.8899.91-3.0035.6021.102.2000廣州101.9

24、5100.455.0033.5021.103.8325合肥102.23100.09-7.0035.0021.201.5818南京102.52100.40-6.0035.0021.301.6520武漢102.33100.17-5.0035.2021.301.9053?？?01.60100.2410.0034.5021.306.5731杭州102.09100.05-4.0035.7021.602.1029上海102.51100.53-4.0034.0021.702.04831.4.2露點溫度的測量壓縮空氣露點溫度用露點儀測量，測量壓縮空氣露點的儀器常用的有以下兩 種：1）鏡面露點儀，其原理是采用制

25、冷方式冷卻被測氣體至一定溫度，其中的 水蒸氣就可結露在鏡面上，采用光學等原理測量出結露時的溫度。該方法從原理 上講只要有足夠的制冷措施，就能測量任意露點溫度。但是這種方法的問題在于： a）對被測氣體要求很高，任何雜質和污染都會導致測量誤差，b）由于采用制冷方式，工作原理相對復雜，而且每測量一次需要一定的時間。因此通常此類露點 儀不用在在線檢測和現(xiàn)場測試，而常在實驗室內等使用。2）電容/電阻露點儀。這類露點儀具有體積小、攜帶方便、測量范圍大的優(yōu) 點，其傳感器通常是氧化鋁傳感器，最低可測到-100 c的露點溫度（如本公司的 md-10pp型露點儀的測量范圍是0-80 c）,這類露點儀的缺點是一般只

26、能測常 壓露點溫度，露點傳感器會產生負偏移，因此需要每年送計量部門鑒定。露點儀制造商比較有名氣的有：英國的 mishell 公司、 shaw 公司、芬蘭vaisala 公司等。1.5 壓縮空氣的質量標準現(xiàn)代產業(yè)使用壓縮空氣時都有一整套設備、設施，我們把由生產、處理和儲存壓縮空氣的設備所組成的系統(tǒng)稱為氣源系統(tǒng)。 典型的氣源系統(tǒng)由下列幾部分組成：空氣壓縮機、后部冷卻器、緩沖罐、過濾器（包括油水分離器、預過濾器、除油過濾器、除臭過濾器、滅菌過濾器等等）、干燥機（冷凍式或吸附式）、穩(wěn)壓儲氣罐、自動排水排污器及輸氣管道、管路閥件、儀表等。上述設備根據(jù)工藝流程的不同需要，組成完整的氣源系統(tǒng)?？諌簷C排出的壓

27、縮空氣是不干凈的，除了含有水（包括水蒸氣、凝結水）和懸浮物外，還有油（包括油霧、油蒸氣）。這些污染物對提高生產效率、降低運行成本、 提高產品質量是不利的， 因此就需要進行干燥凈化處理。 為了統(tǒng)一標準，國際標準組織（ iso ）所屬壓縮機、氣動機械及工具委員會（ tc118 ）在 1986年提出了關于壓縮空氣干燥凈化設備和壓縮空氣品質的國際標準， 其中壓縮空氣質量等級標準 iso8573.1 把壓縮空氣中的污染物分為固體雜質、 水和油三種 （我國等同采用了 iso8573 即國家標準gb/t13277 91 一般用壓縮空氣質量等級），具體如表1-3 。表 1-3 iso8573.1-1質量等級固

28、體顆粒最大直徑（刈）水壓力露點c0.7mpa g油（包括蒸氣）mg/m310.1-700.0121-400.135-201.0415+35540+7256-+ 10-除了上述標準外其他標準名稱如下：iso7183壓縮空氣干燥器規(guī)范與試驗iso8573-1 一般用壓縮空氣iso8573-2 一般用壓縮空氣iso8573-3 一般用壓縮空氣iso8573-4 一般用壓縮空氣iso8573-5 一般用壓縮空氣iso8573-6 一般用壓縮空氣iso8573-7 一般用壓縮空氣第一部分：污染物和質量等級第二部分：懸浮油粒的測試方法第三部分：濕度測量第四部分：固體粒子的測量第五部分：油蒸汽的測量第六部分

29、：氣體污染物的測量第七部分：微生物的測量iso標準組織已著手對iso8573.1進行修改，其主要變化表現(xiàn)在對固體顆粒 的要求上。新標準對固體顆粒的數(shù)量進行了規(guī)定，這一變化是結合了纖維過濾器 的實際性能，而且比較容易檢測。具體內容見 iso8573.1-2001 。表 1-4 iso8573.1 : 2001qualityclasssolid particlesmaximum number of particles perm3water pressuredewpoint c (ppm.vol.)at 7 bar goil(including vapour)mg/m30.1-0.5micron0.

30、5-1.0micron1.0-5.0micron110010-70 (0.3)0.012100,0001,00010-40 (16)0.1310,000500-20 (128)1.04-1,000+3 (940)55-20,000+7 (1240)-6-+ 10 (1500)-2.壓縮空氣干燥凈化技術與設備2.1 概述2.1.1 前言在壓縮空氣的用途越來越廣泛的情況下，對壓縮空氣的品質要求也越來越高。為此iso （國際標準組織）也制定了關于壓縮空氣質量的標準一一iso8573 ,并在 2001 年進行了修訂（具體內容見 iso8573-2001 簡介）。壓縮空氣中的污染物比較廣泛，有固體顆粒、

31、水分、油，也有微生物和有害氣體。為了使壓縮空氣的品質達到不同的要求，人們開發(fā)了多種專用設備，通常被分為干燥設備和凈化設備兩大類。我們用干燥設備去除壓縮空氣中的水分，用過濾凈化設備去除壓縮空氣中的其他污染物。2.1.2 壓縮空氣的干燥、凈化原理簡述在本行業(yè)，壓縮空氣的干燥通常指去除空氣中水分的過程，而壓縮空氣的凈化常指去除壓縮空氣中除水以外的其他污染物。壓縮空氣干燥的工作原理雖不盡相同， 但是均以分離出壓縮空氣中的氣體水為目的。常用的干燥原理分為吸附和冷凍兩種。吸附干燥采用氣相或液相分子吸附在固體（即吸附劑）表面的方法來分離出壓縮空氣中的水分，而冷凍干燥通過制冷循環(huán)冷卻壓縮空氣以分離出氣體水。

32、相應地壓縮空氣干燥設備也分為吸附式干燥器和冷凍式干燥機兩種基本類型。壓縮空氣凈化的工作原理雖然隨其凈化機理的不同而不同， 但基本以過濾的形式去除壓縮空氣中存在的游離狀態(tài)的灰塵、微粒、以及氣溶膠狀態(tài)的煙和霧。對于氣態(tài)狀的污染物，如有害氣體，常用化學過濾的方式凈化。壓縮空氣過濾器按過濾機理的不同可分為：表面（ surface ）過濾器：如濾芯為過濾紙或過濾布的過濾器；因為濾材的空隙直徑較大，此類過濾器過濾效率不穩(wěn)定，可以再生。典型的有布袋除塵器。深層 （depth ） 過濾器： 如纖維過濾器， 過濾器效率高， 不可再生。 如 domnickhunter 公司的 oil-xplus 的壓縮空氣過濾器

33、。壓縮空氣中常用的過濾器按過濾材質的不同可分為：纖維（fibre ）過濾器微孔（pore ）過濾器：如膜過濾器，此類過濾器通常為絕對過濾器，常用在過濾器微生物上。粒子過濾器：如活性炭過濾器，其濾芯由活性炭顆粒組成。2.1.3 干燥凈化設備的分類由于壓縮空氣中不可避免地含有固體、 液體、 氣體等雜質， 而且各有其特性，無法用單純的某一種設備就能達到目的，因此壓縮空氣干燥凈化就成為一個系統(tǒng)，一個完整的壓縮空氣干燥凈化系統(tǒng)包括： 1 ）氣液分離器； 2 ）過濾器； 3 ）干燥設備等設施。（1） 氣液分離器把壓縮空氣中的凝結液盡可能氣液分離器的作用是對壓縮空氣進行預處理，100% 地分離。氣液分離器常

34、安裝在壓縮空氣系統(tǒng)的前部。根據(jù)氣液分離的機理，常有旋風分離器、百葉窗式分離器、渦旋式分離器等幾種。（2） 過濾器過濾器在壓縮空氣干燥凈化系統(tǒng)中具有關鍵作用。 采用不同的過濾器可去除壓縮空氣中的油 （包括液體、 氣體） 、 固體雜質、 微生物、 有害氣體等污染物。在壓縮空氣干燥凈化系統(tǒng)中，過濾器到處存在。在工業(yè)生產中，壓縮空氣系統(tǒng)使用的過濾器常按其用途分為：除油過濾器、除塵過濾器、除菌過濾器及專用過濾器等幾類。除油過濾器是應用最廣泛的過濾器，其主要作用是去除壓縮空氣中的油霧（膠體）。如英國 domnick hunter 公司的oil-x 系列過濾器。這一類過濾器也稱凝聚式過濾器（coalesci

35、ng filter ），按其過濾精度（能有效攔截的最大顆粒直徑）可分為：1）初/粗過濾器：過濾精度小于等于25師；2）精過濾器：過濾精度小于等于1師；殘余油含量為1.0ppm ;3）高精過濾器：過濾精度小于等于0.1師，殘余油含量為0.1ppm;4）超級過濾器：過濾精度小于等于0.01 g,與活性炭過濾器串聯(lián)使用殘油含量w0.03ppm。需要指出的是此類過濾器的性能指標中，殘余油份指液體油，不包括氣體油。除塵過濾器，嚴格的說，除塵過濾器與除油過濾器是同一類型，其區(qū)別在于 除塵過濾器常用在吸附干燥器的出口處（具體參見有關資料）。除菌過濾器，是一種衛(wèi)生級過濾器，主要去除壓縮空氣中的微生物，需要指出

36、的是除菌過濾器前必須先經(jīng)過除油過濾器處理。專用過濾器，最典型的專用過濾器是活性炭過濾器，可把壓縮空氣中的某些有害氣體和異味過濾掉，屬于化學過濾器。（3） 干燥設備干燥設備是去除水分的設備，常用的有以下幾種：1 ）吸附干燥設備2）冷凍干燥設備3）冷凍和吸附組合的干燥設備4）其他干燥設備，如膜干燥、化學吸收干燥等。前三種我們將在以后的章節(jié)中討論。膜干燥設備的特點是消耗電能，由于膜原料的限制，目前無法制造出較大處理量的干燥器（最大的也就是1m3/min 左右），另外膜干燥器的氣損較大，一般會在15% 以上。2.1.4 壓縮空氣干燥凈化工藝選擇原則壓縮空氣干燥凈化工藝因供氣氣源、用戶使用特點、干燥裝置

37、的形式、凈化方法及其設備配置方式的不同而有較大的差異，其中干燥裝置、凈化單體的選用和設置、 輸送管道的設計， 將直接影響到干燥凈化效果和壓縮空氣的供氣質量。因此，壓縮空氣干燥凈化工藝應根據(jù)所使用的氣源參數(shù)壓力、溫度、濕度及雜質的組成、含量等，需處理的空氣量以及用戶對壓縮空氣的要求允許的阻力損失、露點、過濾精度、殘余油分等，經(jīng)技術經(jīng)濟綜合比較后進行確定，選用適宜的干燥凈化工藝及其設備，以達到技術可靠，經(jīng)濟合理的目的。2.1.4.1 壓縮空氣干燥工藝如 2.1.3 節(jié)所述，壓縮空氣干燥工藝分為兩大類：吸附干燥和冷凍干燥。空氣的吸附干燥屬固氣兩相傳質過程，其過程由吸附和再生兩個階段組成，而其中吸附劑

38、的再生是實現(xiàn)空氣干燥的一個很重要的方面， 干燥設備所選用的吸附劑及其再生工藝方法及效果，直接影響所處理空氣的露點、裝置運行的單位能耗和供氣持續(xù)性，所以結合所采用的壓縮空氣供給系統(tǒng)，選用合理的干燥工藝，再生方法及其運行參數(shù)，是確定干燥裝置的首要條件。壓縮空氣吸附干燥設備分為變溫吸附和變壓吸附兩類。它們的特點如下：變溫吸附裝置對空氣的處理量及壓力等參數(shù)適應范圍寬，運行周期長，操作簡單。因變溫吸附裝置再生是利用加熱方式實現(xiàn)，所以設備材質、干燥塔密封及閥門應具有相應耐溫能力和溫度變化的要求，再生后空氣一般放空。變壓吸附裝置采用短周期運行方式，與變溫吸附裝置相比，具有干燥劑用量少，吸附單體尺寸小，設備緊

39、湊、簡單、占地面積小的特點。由于壓力周期性變化，設備材質、吸附劑性能應滿足強度的要求。關于吸附干燥裝置的詳細內容見“吸附式壓縮空氣干燥器”?？諝獾睦鋬龈稍锸抢帽粔嚎s的濕空氣受冷媒 （低溫水或制冷劑） 間接冷卻，其中水汽冷凝并經(jīng)氣液分離器除去析出的冷凝水以達到空氣干燥的目的。 為實現(xiàn)空氣過程的連續(xù)性及經(jīng)濟性，一般制冷劑蒸發(fā)溫度限制在0以上，防止系統(tǒng)因冷凝水結冰引起堵塞而引起中止運行， 因此采用冷凍干燥工藝的壓縮空氣之干燥深度不宜太深，其壓力下的露點下限通?？刂圃?2 以上。冷凍干燥工藝對待處理空氣的含濕量無限制，對處理高含濕量、大流量的壓縮空氣其優(yōu)越性較為顯著。在待處理空氣含濕量高，且對處理后

40、空氣的含濕量要求嚴格的場合，常采用冷凍干燥與吸附干燥組合的干燥系統(tǒng)，前者為后者的前級處理，這樣相應減輕吸附干燥的負荷及容量，并確保所需要的干燥深度，具有較好的效果。在這一類設備中，本公司制造的 rsc 型組合式低露點壓縮空氣干燥機唯一通過省級鑒定的設備。2.1.4.2 壓縮空氣干燥工藝的選擇原則選擇壓縮空氣的干燥工藝， 往往需要和顧客的實際情況結合， 以下只是建議，供參考：（ 1 ）對空氣壓力露點要求大于等于2 的系統(tǒng)，通常采用冷凍干燥工藝，反之，則采用吸附干燥工藝；（ 2 ）對空氣處理量大，且含濕量高的系統(tǒng)，結合用戶要求，進行能耗、設備一次費用等技術經(jīng)濟比較后確定是采用冷凍干燥工藝， 還是采

41、用吸附干燥工藝或冷凍、吸附干燥組合工藝。（ 3 ） 對無熱再生及有熱再生吸附干燥， 選擇時應考慮空氣系統(tǒng)供需平衡情況、氣源壓力、干燥前后的含濕量等參數(shù)及用戶的要求。（4） 無熱再生吸附干燥工藝運行壓力不宜低于 0.5mpa ， 當壓力過低時會導致再生氣量增大， 從而增加電耗和運行費用， 不經(jīng)濟。 當干燥空氣露點低于 -60 時，宜采用冷凍干燥與吸附干燥有機組合的工藝，以減少能量消耗且運行管理方便。（ 5 ）當采用無熱再生吸附干燥工藝時，待處理壓縮空氣進入吸附塔前應是無油和液體水的，因此，須在進入吸附干燥裝置前采取有效的除油措施。2.1.4.3 壓縮空氣凈化工藝及選擇壓縮空氣含有多種雜質，而主要

42、雜質是固體塵粒及油霧，呈氣溶膠狀態(tài)，雜質的含量和形式隨選用的壓縮機潤滑方式及干燥工藝的不同而不盡相同， 壓縮空氣凈化就是根據(jù)用戶要求去除這些雜質。對過濾精度要求高的凈化系統(tǒng)，應根據(jù)具體要求設置多級過濾器，過濾精度逐級提高， 以便在滿足用戶所需要的過濾效率和精度的同時保持并延長精過濾器使用周期和壽命。為避免過濾元件本身產生的塵埃、內外滲漏而引起系統(tǒng)的二次污染，應選擇合適材質和結構的過濾器，并按供氣系統(tǒng)及用戶的要求合理選用參數(shù)，如過濾精度、阻損、工作壓力、工作溫度、過濾效率等，不恰當?shù)剡x用過濾精度過高的過濾器，不僅增加投入費用，而且運行時 增加系統(tǒng)氣流阻力，影響 過濾器運行周期和使用壽命。對于壓縮

43、空氣要求潔凈無菌，防止微粒及易產生氣味的微生物進入工藝系統(tǒng)，必須設置可靠的干燥凈化設備，為嚴格清除可能發(fā)生的氣味及毒性，須增加活性炭吸附凈化過濾器，以滿足工藝要求，且過濾器濾芯所選用的材質本身應具有抑制細菌繁殖的特性，避免過濾元件在使用過程中成為系統(tǒng)的污染源。2.1.5 干燥凈化設備的布置2.1.5.1 布置原則壓縮空氣干燥凈化設備的布置原則應遵循壓縮空氣站設計規(guī)范、工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準的相關規(guī)定，同時應符合設備制造廠的使用說明書的相關要求，設備布置的通用要求一般如下，供參考：a）干燥凈化設備之間凈距一般不小于1.5m ,設備與內墻凈距不小于0.8m ,如尚不能滿足設備零部件抽出、檢修所需操作

44、距離時，則凈距一般不小于被抽出零部件長度附加 0.5m ；b）設備布置應便于操作管理，當雙排布置，兩排設備間的凈距一般為2m;c）對集中的或處理量大的凈化設備原則上按上述要求布置，但對分散或小型凈化單體則按現(xiàn)場條件，以滿足操作維修的要求進行設置為宜。2.1.5.2 布置形式在壓縮空氣系統(tǒng)中干燥凈化設備布置的合理與否， 是保證壓縮空氣品質的關鍵因素之一。根據(jù)工業(yè)生產干燥、凈化壓縮空氣供給系統(tǒng)特點和實際情況，干燥、凈化設備的布置形式分述如下：a) 干燥設備對于向數(shù)個車間供應干燥空氣，且用戶耗氣量大，為運行管理方便，宜采用空壓站內集中設置。對于使用壓縮空氣品質既有一般的又有干燥凈化的要求， 而其中干

45、燥凈化的壓縮空氣僅為部分或個別設備使用，宜采用車間管道入口處集中布置，這樣可以減少室外輸配管的投資。對干燥空氣使用點不多或工藝設備用氣干燥度有特殊要求的場合， 為確保工藝設備的運行和產品質量，宜采用分散設置，將干燥設備布置于工藝設備體附近。干燥凈化設備的二級設置。其方式屬集中及分散設置的綜合形式，主要用于對壓縮空氣干燥度參數(shù)有兩種或兩種以上的用戶。b) 凈化設備凈化過濾的設置和布置要求如下：當儀表、測量、控制系統(tǒng)使用有凈化要求的壓縮空氣時，應設置過濾器，過濾精度一般小于等于1師。在吸附型干燥器之后設過濾器對系統(tǒng)有分級過濾要求的場合，應設置多級過濾器。用于工藝設備保護及產品對空氣雜質有嚴格要求的

46、場合， 應在工藝設備使用點處設置相應過濾精度的終端過濾器。凈化過濾設備布置也分為集中、使用車間、分散、及多級串聯(lián)等四種形式。2.2 過濾凈化2.2.1 壓縮空氣中油的來源在第 1 章中我們已經(jīng)知道壓縮空氣的污染物有三類，即水、油和塵，這三種污染物的來源是不同的：水分：是自然界空氣所固有的；油份：絕大部分是來自空壓機（在空氣污染嚴重的地區(qū)的空氣中也會含有微量油污）；固體顆粒：部分來自空氣，部分來自壓縮空氣系統(tǒng)內部。壓縮空氣干燥設備（如冷干機、吸干機等）可去除壓縮空氣中的水份，而其中的油份和固體顆?？捎蓧嚎s空氣過濾器去除。在壓縮空氣中的油污呈弱酸性，因此它非但不能起到對用氣設備的潤滑作用，反而會起

47、腐蝕作用，一定時期內會導致用氣設備的故障。在一些要求嚴格的地方，比如氣動控制系統(tǒng)中，一滴油能改變氣孔的狀況，使原本正常自動運行的生產線癱瘓。有時，油還會將氣動閥門的密封圈和主體脹大，造成操作遲緩，嚴重的甚至堵塞。在由空氣完成的工序中，如吹形件，油還會造成產品外形缺陷或外表污染。圖2-1噴油螺桿壓縮機工作流程壓縮空氣是由壓縮機生產的，大部分空壓機是采用潤滑油來潤滑和冷卻其運動部件（如螺桿、活塞等）的。在空壓機內潤滑油與高溫的壓縮空氣直接接觸。壓縮空氣中的油污以“油滴”、“油航溶膠）”和“油蒸氣”三種形式存在。圖2-1所示為有油螺桿壓縮機的工作流程：空氣被吸進空壓機時，首先經(jīng)過吸氣過濾器（1）,接

48、著進入壓縮腔（2）被 壓縮，達到一定壓力的壓縮空氣進入油氣分離器（5）,（此時，壓縮空氣的溫 度為100c左右）壓縮空氣中的潤滑油被回收利用，分離后的壓縮空氣進入后部冷卻器 （ 3 ） 被冷卻水或風冷卻至40 左右， 凝結液通過自動排水器（ 6 ） 排出。在壓縮空氣的同時，潤滑油被噴注入壓縮腔以潤滑和冷卻螺桿，這些潤滑油與壓縮空氣一起進入油氣分離器，被分離的潤滑油排入油冷卻器（ 7 ），被冷卻后再次被注入壓縮腔內，循環(huán)使用。雖然所有有油空壓機內都有“油氣分離器”，但進入“油氣分離器”的壓縮空氣溫度較高， 即油蒸氣分壓力也較高， 而油蒸氣是無法在“油氣分離器”內被分離的；壓縮空氣經(jīng)后部冷卻器冷卻

49、后，壓縮空氣中油蒸氣分壓降低，部分油蒸氣凝結為油霧。因此，有油螺桿壓縮機所排出壓縮空氣中的含有一定的油份。我們可以從空壓機在一定的時間內需要補充潤滑油側面證實這一點。壓縮空氣中的油污含量并不高， 所以一般采用 mg/m 3 來表示 （即每立方米壓縮空氣中含有的油污量），也有用ppmw （重量比）和ppmv （體積比）表示。壓縮空氣中的油份除了來自于空壓機外， 有很少的部分來自于周圍環(huán)境的空氣中，由于空氣污染的原因，空氣中約含有0.05ppm 到 0.25ppm 的油份，嚴格地講無油空壓機排出的壓縮空氣中是含油的。2.2.2 壓縮空氣中的固體顆粒來源壓縮空氣中固體顆粒的來源也有兩個方面：周圍空氣

50、我們周圍的空氣中含有大量的懸浮顆粒物。根據(jù)gb3095-1996 環(huán)境空氣質量標準規(guī)定工業(yè)區(qū)內環(huán)境空氣中總懸浮顆粒物（w 100 m）的年平均濃度不超過 0.5mg/m 3 （標準狀態(tài)）。按照業(yè)內通行的說法，這些懸浮顆粒物中有80%左右其當量直徑小于2師。一般來說，空壓機的進氣濾清器的過濾器精度也在2m（2師 的過濾精度對保護其運動部件已經(jīng)足夠，而且過濾精度太高可能會產生壓降而導致負壓），因此估計有0.4mg/m 3 的懸浮顆粒物進入了壓縮空氣系統(tǒng)。系統(tǒng)內部在多數(shù)場合，壓縮空氣系統(tǒng)內產生的固體顆粒才是致命的。我國多數(shù)空壓站采用普通碳鋼管作為壓縮空氣的運輸管。 這些管道閥門可能產生： 鐵銹 /銹

51、泥、 積碳、焊渣等比空氣中的懸浮顆粒物大得多的雜質。在一些要求高的場合如醫(yī)藥、電子等工廠空壓站的壓縮空氣系統(tǒng)采用了不銹鋼材料或紫銅材料， 此時壓縮空氣中的固體常來自大氣和干燥系統(tǒng)（如吸附式干燥機的吸附劑粉塵等）。2.2.3 壓縮空氣過濾器的分類壓縮空氣過濾器按過濾材質的不同可分為：纖維（fibre ）過濾器微孔（pore ）過濾器：如膜過濾器，此類過濾器通常為絕對過濾器，常用在過濾微生物上。粒子過濾器：如活性炭過濾器，其濾芯由活性炭顆粒組成。壓縮空氣過濾器按過濾機理的不同可分為：表面（ surface ）過濾器：如濾芯為過濾紙或過濾布的過濾器，此類過濾器過濾效率不穩(wěn)定，因為濾材的空隙直徑較大，

52、典型的有布代除塵器?？梢栽偕?。深層（depth）過濾器：如纖維過濾器，過濾器效率高，不可再生。如domnickhunter公司的oil-xplus的壓縮空氣過濾器。壓縮空氣凈化處理中常用的過濾器目前，工業(yè)上常用的壓縮空氣過濾器有：纖維過濾器：如 domnick hunter公司的oil-xplus ;活性炭過濾器；膜過濾器：如domnick hunter公司的bio-x。2.2.4 纖維過濾器的工作原理2.2.4.1 纖維過濾器濾芯的典型組成我們以英國domnick hunter公司的oil-xplus壓縮空氣過濾器濾芯為樣本，該過濾器的濾芯由過濾層、上下端蓋和“ o”密封圈三部分組成，其中過

53、濾層由六層組成，外形如圖2-2所示a）第一層（紅色）：具有 pvc涂層的海綿，抗腐蝕能力強。過濾時能形成潮濕帶，主要作用是使過濾下來的凝結液順利排至過濾器底部。b）第二層和第六層：為不銹鋼網(wǎng)，在保證足夠流通面積的前提下，使濾芯能承受較大的壓力降。c）第三層和第五層：無紡布，固定濾材不相對滑動，具有攔截粗顆粒的作用。d）第四層：濾材，domnick hunter公司的oil-xplus濾芯由硼硅酸纖維制 成，具有“空隙率”大、“疏水性”強、質量穩(wěn)定等的特點。濾芯的上端蓋上有“o”型密封圈，當濾芯與殼體連接時可實現(xiàn)很好的密封。 上下端蓋用環(huán)氧樹脂與過濾層結合在一起，保證無側漏。下端蓋上有內螺孔，可 與殼體的螺桿緊密連接。2.2.4.2 纖維過濾器的工作原理纖維過濾器是應用最廣泛的壓縮空氣過濾器之一，圖2-3為domnick hunter公司的oil-xplus螺紋連接過濾器（它由殼體、濾芯、排水器、壓差計等組成），圖2-4為domnick hunter公司的oil-xplus過濾器濾