機(jī)械分離系統(tǒng)中油氣分離捕集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

機(jī)械分離系統(tǒng)中油氣分離捕集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

油壓機(jī)械泵從原油中排放的油滴直徑約為0.010.8m。這樣的小油滴不能完全消除一般的織物網(wǎng)絡(luò)離離裝置或油氣分離裝置，需要額外的特殊過濾和收集裝置。由于油滴的布朗運(yùn)動(dòng),在機(jī)械分離系統(tǒng)中,油滴可以通過兩種物理途徑被清除:一種是彼此之間發(fā)生碰撞而合并凝結(jié),形成足夠大的顆粒而發(fā)生重力沉降;另一種是向各種表面遷移而粘附在物體表面發(fā)生擴(kuò)散沉積而被清除。這兩種途徑的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)在于降低被排出氣體的運(yùn)動(dòng)能量即降低被排出氣體的流動(dòng)速度,因此為達(dá)到良好的清除效果,應(yīng)當(dāng)盡量在油霧分離過濾系統(tǒng)內(nèi)建立粘滯流的流態(tài)環(huán)境,并給予油滴盡量長(zhǎng)的沉降時(shí)間來實(shí)現(xiàn)油滴的合并凝結(jié)與擴(kuò)散沉積。但是要完全實(shí)現(xiàn)被排出氣體的流動(dòng)速度為零也是不現(xiàn)實(shí)的,為此在設(shè)計(jì)時(shí)要做到使被排出氣體的流動(dòng)速度盡可能低,在系統(tǒng)中采用高分離效率的機(jī)械分離系統(tǒng)。3.5.2降低噴油量與油氣分離捕集裝置降低油封機(jī)械泵的噴油量是解決問題的根本途徑,降低噴油量就要盡量降低從排氣閥排出的含油氣體的流動(dòng)速度及含油氣體沖擊油箱內(nèi)油面的速度,盡量降低從排氣閥排出的含油氣體的油滴含量,為了降低噴油量就要求對(duì)真空泵設(shè)計(jì)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的過程控制,盡量減少各種不利的影響因素。隨著環(huán)保要求的提高,新型旋片泵一般都在泵的出口設(shè)置油氣分離裝置。防止油霧污染工作環(huán)境有兩種方法:(1)在機(jī)械泵的排氣口接上管道,并通向室外的油氣分離裝置。小型泵可用橡膠管,大型泵用金屬管道。這種方法適用于大型真空設(shè)備,以及機(jī)械泵有固定安裝位置的情況。(2)在機(jī)械泵的排氣口上,安裝分離油霧的捕集器。油霧分離捕集器可以把真空泵油從被抽氣體中分離出來,使泵油重新返回到機(jī)械真空泵的油箱中。油霧捕集器的擋油體是用多孔材料制成的,有一定的消聲作用,可以減小機(jī)械真空泵的排氣噪聲。油封機(jī)械泵的油氣分離捕集系統(tǒng)可如圖29所示,典型的機(jī)械式油氣分離捕集裝置可采用多級(jí)配置,首先在真空泵內(nèi)配有內(nèi)置油氣分離器,有傘型、S型、單罩型、雙罩型及反擊式雙旋風(fēng)型等等,可以將排出氣體中的大油滴與氣體分離。其次是泵外部油氣分離器,可以是旋風(fēng)式分離器或者碰撞罩填料組合結(jié)構(gòu)等等,旋風(fēng)式分離器一般能夠制成大型裝置,而碰撞罩填料組合結(jié)構(gòu)一般僅用于小抽速的機(jī)械真空泵,碰撞罩可以除去較大的油滴,填料用于收集小油滴。第三級(jí)可設(shè)置油霧捕集器,可以由燒結(jié)的多微孔材料制成,用于捕集剩余的微小油滴。為了回收利用排出的油滴,一般都會(huì)設(shè)置回油管將分離收集的真空泵油回流至真空泵內(nèi)循環(huán)使用。圖30給出了兩種油霧分離捕集器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。這兩種油霧分離捕集器均采用過濾分離原理制成的,其主要部件擋油體(過濾元件)是用多孔材科制成的。其中圖30(a)所示結(jié)構(gòu)適用于小型機(jī)械真空泵,可過濾的油滴直徑大約為0.01~0.8μm,這樣小的液滴不能用一般的編織網(wǎng)過濾,而是采用特殊纖維制成過濾裝置來實(shí)現(xiàn)油氣分離,其中要有足夠小的微孔吸收油霧。過濾元件3是用多孔樹脂與玻璃纖維壓成片,然后卷成圓筒制成的,置于圓筒形油霧分離器之中,排出的氣體由泵出口進(jìn)入分離器,氣體經(jīng)過過濾元件后,到達(dá)過濾器出口時(shí)已經(jīng)得到凈化。油在分離器中被收集,收集的油量可由觀察窗看到。當(dāng)過濾元件被堵時(shí),壓力將增加。當(dāng)壓力達(dá)到1.5×105Pa時(shí),分離器的安全閥打開,此時(shí)必須清洗或更換過濾元件。圖30(b)所示結(jié)構(gòu)適于大型機(jī)械泵,其主要部件有:擋油過濾元件、單向閥及貯油盤。其擋油過濾元件是由玻璃氈及金屬網(wǎng)構(gòu)成的。油封機(jī)械真空泵工作時(shí),含有油霧的氣流經(jīng)過擋油體過濾后,氣體被排到大氣中去;而油霧被過濾元件分離出來變成油,并集聚在貯油盤中。貯油盤下面裝有單向閥,此閥由閥片及彈簧構(gòu)成,彈簧支撐閥片。彈簧彈力很弱,當(dāng)泵停止排氣時(shí),由于閥片的自重或貯油盤的油壓力均可以使單向閥打開,油經(jīng)過單向閥流回到油箱中。泵排氣時(shí),由于排氣口處的壓力大于大氣壓,因而使單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)中,氣流只有經(jīng)過擋油過濾元件才能到大氣中去,這樣便達(dá)到了分離油霧的目的。3.5.3電子油霧凈化系統(tǒng)電子油霧凈化系統(tǒng)是一種對(duì)機(jī)械真空泵排氣油霧進(jìn)行凈化處理的高效油霧凈化設(shè)備。電子油霧凈化系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵在于利用了常氣壓電暈放電技術(shù)對(duì)油霧進(jìn)行處理。其基本方法是根據(jù)氣溶膠的分化原理,采用兩步法來凈化油霧,首先利用冷卻裝置減低含有油滴氣體的體積及運(yùn)動(dòng)能量,從而增加分子間的吸引力,再利用機(jī)械分離系統(tǒng)分離出較大油滴,然后利用高電壓形成高壓靜電場(chǎng),在大氣壓力下通過高電壓電暈放電作用將氣流中的較小油滴顆粒加以炭化捕集。系統(tǒng)的凈化流程如圖31所示,一般來說電子油霧凈化系統(tǒng)的本體壓力損失不會(huì)大于200Pa,因此并不是所有的系統(tǒng)內(nèi)必須配置抽風(fēng)機(jī),只有在某些排氣阻力太大的系統(tǒng)上才需要設(shè)置。油霧被排出油封機(jī)械泵后,首先經(jīng)過機(jī)械分離系統(tǒng)產(chǎn)生分化,此過程為物理作用過程,油霧中的油滴不發(fā)生化學(xué)變化。機(jī)械分離系統(tǒng)的核心在于迷宮分離系統(tǒng),有時(shí)也輔助以吸附過濾系統(tǒng)。分離系統(tǒng)根據(jù)其每階段構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),采用多種形狀、多層分離板進(jìn)行攔截處理。在減弱油滴的運(yùn)動(dòng)能量后將其攔截在分離板的表面。由于油滴的運(yùn)動(dòng)為布朗運(yùn)動(dòng),油滴會(huì)自動(dòng)擴(kuò)散至整個(gè)機(jī)械分離系統(tǒng)表面,在通過分離系統(tǒng)的不等規(guī)則的間隙后,較大的油滴就會(huì)從氣流中脫離出來,吸附在分離板表面上產(chǎn)生沉積。經(jīng)過機(jī)械分離系統(tǒng)處理過的油霧被轉(zhuǎn)入高壓靜電場(chǎng)多級(jí)發(fā)生器中,多級(jí)發(fā)生器在28~30kV的電壓作用下產(chǎn)生高壓靜電場(chǎng)(在工作時(shí)靜電場(chǎng)產(chǎn)生紫光,由于紫光中含有紫外線,用戶盡量不要長(zhǎng)時(shí)間注視紫光)。通過脈沖、監(jiān)控、自動(dòng)保護(hù)電路產(chǎn)生強(qiáng)有力的瞬間吸放及高電壓電暈放電,空氣中的氧氣(O2)經(jīng)過靜電場(chǎng)時(shí)被荷電,從而被碰撞分離后產(chǎn)生臭氧(O3),在電場(chǎng)力的作用下臭氧及油霧朝集塵極運(yùn)動(dòng),當(dāng)經(jīng)過靜電場(chǎng)的尖端放電處時(shí),油霧中的油滴就被臭氧的極強(qiáng)氧化作用所裂解而產(chǎn)生炭化,同時(shí)在整個(gè)靜電場(chǎng)中炭化的粉末也帶有電荷,在電場(chǎng)力的作用下使炭化粉末朝下一級(jí)的靜電場(chǎng)的集塵極運(yùn)動(dòng),進(jìn)行進(jìn)一步的催化、氧化并徹底分解,從而被吸附、收集,在此過程中,油霧中的油滴被裂解炭化,油滴的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了根本變化。其次,空氣中的氧氣被高壓電暈放電氧化而產(chǎn)生的臭氧本身具有殺菌、消毒的作用,因此在一定程度上經(jīng)過油霧凈化系統(tǒng)處理的氣體會(huì)被殺菌消毒,在一定程度上這種消毒作用會(huì)給用戶帶來工作環(huán)境上的凈化,用戶使用時(shí)最終會(huì)得到干凈清潔的空氣。對(duì)于液滴氣溶膠,當(dāng)液滴上的電荷數(shù)增加而使得電荷相互排斥的力大于液滴的表面張力時(shí),液滴在此作用下則會(huì)破裂,形成更小的液滴。因此一般來說,在油霧凈化系統(tǒng)電場(chǎng)內(nèi)的油滴直徑要小于0.1μm。對(duì)于小于0.1μm的粒子,由于單極性離子擴(kuò)散而產(chǎn)生的油滴及炭化粉末擴(kuò)散帶電為荷電的主要形式。因此如何使帶電油滴及炭化粉末與系統(tǒng)產(chǎn)生的臭氧發(fā)生充分混合后產(chǎn)生充分碳化就成為了關(guān)鍵因素。提高系統(tǒng)的后級(jí)凈化效率的關(guān)鍵也在于此,因此在設(shè)計(jì)上應(yīng)保證能產(chǎn)生足夠濃度的臭氧并保證帶電油滴及炭化粉末與臭氧的混合比。3.5.3.2電子油霧凈化系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)(1)由于電子油霧凈化系統(tǒng)的原理為常氣壓電暈放電技術(shù),所以當(dāng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)定型后,凈化系統(tǒng)在一定時(shí)間段內(nèi)只能對(duì)一定量的油霧進(jìn)行處理,也就是說在一定時(shí)間段內(nèi),凈化系統(tǒng)并不能無限制地進(jìn)行凈化處理,因此在實(shí)際使用時(shí)為達(dá)到良好的效果,系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)配合以重力油氣分離裝置,如旋風(fēng)分離器等,盡量不要單獨(dú)使用電子油霧凈化系統(tǒng)來處理油霧(參見圖31)。這時(shí)重力油氣分離裝置起油氣分離預(yù)處理的作用,電子油霧凈化系統(tǒng)僅僅當(dāng)作油霧捕集器使用,在實(shí)際應(yīng)用過程中二者配合使用后對(duì)油霧的去除效率可以達(dá)到令人滿意的水平。(2)同大多數(shù)機(jī)電一體化設(shè)備一樣,電子油霧凈化裝置同樣需要進(jìn)行周期性的清洗維護(hù),否則油霧凈化的效果會(huì)大大降低。一般來說凈化裝置應(yīng)當(dāng)每二個(gè)月清洗一次,主要為檢查器件及清洗油污;另一方面,如果用戶使用油氣分離裝置預(yù)先去除大部分的油滴,則進(jìn)入電子油霧凈化系統(tǒng)的油滴可相應(yīng)減少,凈化系統(tǒng)的處理負(fù)荷也大大減輕,顯而易見在這種情況下,維護(hù)的時(shí)間間隔可以大大延長(zhǎng)。(3)電子油霧凈化裝置也有它的適用范圍與適用場(chǎng)合。在高壓靜電場(chǎng)內(nèi)存在電暈放電過程,在某些情況(例如絕緣失效)下極有可能會(huì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生火花放電,此時(shí)如果被排出氣體為易燃易爆氣體,則火花放電極有可能會(huì)導(dǎo)致易燃易爆氣體產(chǎn)生起燃或爆炸,因此此系統(tǒng)不適合在存在易燃易爆氣體的場(chǎng)合應(yīng)用,用戶在選型時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意到這一點(diǎn)。3.6在泵內(nèi),泵腔內(nèi)拉傷泵腔及轉(zhuǎn)動(dòng)元件,導(dǎo)致泵極限真空機(jī)械真空泵如果在運(yùn)行中遇到如下情況,則造會(huì)成泵的損壞:(1)在泵的運(yùn)行過程中油中混入大量的水,使泵的潤滑和密封性能變壞,入口真空度上不去。如果繼續(xù)運(yùn)行會(huì)使泵溫升得很高,拉傷泵腔及泵腔內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)元件,甚至卡死。(2)一些粉塵狀雜質(zhì)