压缩空气知识汇集 - 图文

燥净化系统包括：1）气液分离器；2）过滤器；3）干燥设备等设施。 (1) 气水分离器

气液分离器的作用是对压缩空气进行预处理，把压缩空气中的凝结液尽可能100%地分离。气液分离器常安装在压缩空气系统的前部。

根据气液分离的机理，常有旋风分离器、百叶窗式分离器、涡旋式分离器等几种。 (2) 过滤器

过滤器在压缩空气干燥净化系统中具有关键作用。采用不同的过滤器可去除压缩空气中的油（包括液体、气体）、固体杂质、微生物、有害气体等污染物。 在压缩空气干燥净化系统中，过滤器到处存在。

在工业生产中，压缩空气系统使用的过滤器常按其用途分为：除油过滤器、除尘过滤器、除菌过滤器及专用过滤器等几类。

除油过滤器是应用最广泛的过滤器，其主要作用是去除压缩空气中的油雾（胶体）。如英国domnick hunter公司的OIL-X系列过滤器。这一类过滤器也称凝聚式过滤器(Coalescing filter），按其过滤精度（能有效拦截的最大颗粒直径）可分为： 1）初/粗过滤器：过滤精度小于等于25μm；

2）精过滤器：过滤精度小于等于1μm；残余油含量为1.0PPm； 3）高精过滤器：过滤精度小于等于0.1μm，残余油含量为0.1ppm； 4）超级过滤器：过滤精度小于等于 0.01μm，与活性炭过滤器串联使用残油含量≤0.03ppm。 需要指出的是此类过滤器的性能指标中，残余油份指液体油，并不包括气体油。

除尘过滤器，严格的说，除尘过滤器与除油过滤器是同一类型，其区别在于除尘过滤器常用在吸附干燥器的出口处（具体参见有关资料）。

除菌过滤器，是一种卫生级过滤器，主要去除压缩空气中的微生物，需要指出的是除菌过滤器前必须先经过除油过滤器处理。 专用过滤器，最典型的专用过滤器是活性炭过滤器，可把压缩空气中的某些有害气体和异味过滤掉，属于化学过滤器。 (3) 干燥设备

干燥设备是去除水分的设备，常用的有以下几种： 1）吸附干燥设备 2）冷冻干燥设备

3）冷冻和吸附组合的干燥设备

4）其他干燥设备，如膜干燥、化学吸收干燥等。

前三种我们将在以后的章节中讨论。膜干燥设备的特点是消耗电能，由于膜原料的限制，目前无法制造出较大处理量的干燥器（最大的也就是1m3/min左右），另膜干燥器的气损较大，一般会在15%以上。

2.1.4 压缩空气干燥净化工艺选择原则

压缩空气干燥净化工艺因供气气源、用户使用特点、干燥装置的形式、净化方法及其设备配置方式的不同而有较大的差异，其中干燥装置、净化单体的选用和设置、输送管道的设计，将直接影响到干燥净化效果和压缩空气的供气质量。 因此，压缩空气干燥净化工艺应根据所使用的气源参数——压力、温度、湿度及杂质的组成、含量等，需处理的空气量以及用户对压缩空气的要求——允许的阻力损失、露点、过滤精度、残余油分等，经技术经济综合比较后进行确定，选用适宜的干燥净化工艺及其设备，以达到技术可靠，经济合理的目的。 2.1.4.1 压缩空气干燥工艺

如2.1.3节所述，压缩空气干燥工艺分为两大类：吸附干燥和冷冻干燥。 空气的吸附干燥属固气两相传质过程，其过程由吸附和再生两个阶段组成，而其中吸附剂的再生是实现空气干燥的一个很重要的方面，干燥设备所选用的吸附剂及其再生工艺方法及效果，直接影响所处理空气的露点、装置运行的单位能耗和供气持续性，所以结合所采 用的压缩空气供给系统，选用合理的干燥工艺，再生方法及其运行参数，是确定干燥装置的首要条件。

压缩空气吸附干燥设备分为变温吸附和变压吸附两类。它们的特点如下：

变温吸附装置对空气的处理量及压力等参数适应范围宽，运行周期长，操作简单。因变温吸

附装置再 生是利用加热方式实现，所以设备材质、干燥塔密封及阀门应具有相应耐温能力和温度变化 的要求，再生后空气一般放空。

变压吸附装置采用短周期运行方式，与变温吸附装置相比，具有干燥剂用量少，吸附单体尺寸小，设备紧凑、简单、占地面积小的特点。由于压力周期性变化，设备材质、吸附剂性能应满足强度的要求。

关于吸附干燥装置的详细内容见“吸附式压缩空气干燥器”。

空气的冷冻干燥是利用被压缩的湿空气受冷媒（低温水或制冷剂）间接冷却，其中水汽冷凝并 经气液分离器除去析出的冷凝水以达到空气干燥的目的。为实现空气过程的连续性及经济性， 一般制冷剂蒸发温度限制在0℃以上，防止系统因冷凝水结冰引起堵塞而引起中止运行，因此采用冷冻干燥工艺的压缩空气之干燥深度不宜太深，其压力下的露点下限通常控制在+2℃以上。

冷冻干燥工艺对待处理空气的含湿量无限制，对处理高含湿量、大流量的压缩空气其优越性较为显著。

在待处理空气含湿量高，且对处理后空气的含湿量要求严格的场合，常采用冷冻干燥与吸附干燥组合的干燥系统，前者为后者的前级处理，这样相应减轻吸附干燥的负荷及容量，并确保所需要的干燥深度，具有较好的效果。在这一类设备中，本公司制造的RSC型组合式低露点压缩空气干燥机唯一通过省级鉴定的设备。 2.1.4.2 压缩空气干燥工艺的选择原则

选择压缩空气的干燥工艺，往往需要和顾客的实际情况结合，以下只是建议，供参考： （1）对空气压力露点要求大于等于 2℃的系统，通常采用冷冻干燥工艺，反之，则采用吸附干燥工艺；

（2）对空气处理量大，且含湿量高的系统，结合用户要求，进行能耗、设备一次费用等技术经济比较后确定是采用冷冻干燥工艺，还是采用吸附干燥工艺或冷冻、吸附干燥组合工艺。

（3）对无热再生及有热再生吸附干燥，选择时应考虑空气系统供需平衡情况、气源压力、干燥前后的含湿量等参数及用户的要求。 （4）无热再生吸附干燥工艺运行压力不宜低于0.5MPa，当压力过低时会导致再生气量增大，从而增加电耗和运行费用，不经济。当干燥空气露点低于-60℃时，宜采用冷冻干燥与吸附干燥有机组合的工艺，以减少能量消耗且运行管理方便。 （5）当采用无热再生吸附干燥工艺时，待处理压缩空气进入吸附塔前应是无油和液体水的，因此，须在进入吸附干燥装置前采取有效的除油措施。 2.1.4.3 压缩空气净化工艺及选择

压缩空气含有多种杂质，而主要杂质是固体尘粒及油雾，呈气溶胶状态，杂质的含量和 形式随选用的压缩机润滑方式及干燥工艺的不同而不尽相同，压缩空气净化就是根据用户要 求去除这些杂质。

对过滤精度要求高的净化系统，应根据具体要求设置多级过滤器，过滤精度逐级提高，以便在满足用户所需要的过滤效率和精度的同时保持并延长精过滤器使用周期和寿命。为避免过滤元件本身产生的尘埃、内外渗漏而引起系统的二次污染，应选择合适材质和结构的过 滤器，并按供气系统及用户的要求合理选用参数，如过滤精度、阻损、工作压力、工作温度、过滤效率等，不恰当地选用过滤精度过高的过滤器，不仅增加投入费用，而且运行时 增加系统气流阻力，影响过滤器运行周期和使用寿命。

对于压缩空气要求洁净无菌，防止微粒及易产生气味的微生物进入工艺系统，必须设置 可靠的干燥净化设备，为严格清除可能发生的气味及毒性，须增加活性炭吸附净化过滤器， 以满足工艺要求，且过滤器滤芯所选用的材质本身应具有抑制细菌繁殖的特性，避免过滤元 件在使用过程中成为系统的污染源。 2.1.5 干燥净化设备的布置 2.1.5.1 布置原则

压缩空气干燥净化设备的布置原则应遵循《压缩空气站设计规范》、《工业企业设计卫生标准》的相关规定，同时应符合设备制造厂的《使用说明书》的相关要求，设备布置的通用要求一般如下，供参考：

a) 干燥净化设备之间净距一般不小于1.5m，设备与内墙净距不小于0.8m，如尚不能满足设

备零部件抽出、检修所需操作距离时，则净距一般不小于被抽出零部件长度附加0.5m； b) 设备布置应便于操作管理，当双排布置，两排设备间的净距一般为2m； c)对集中的或处理量大的净化设备原则上按上述要求布置，但对分散或小型净化单体则按现场条件，以满足操作维修的要求进行设置为宜。 2.1.5.2 布置形式

在压缩空气系统中干燥净化设备布置的合理与否，是保证压缩空气品质的关键因素之一。 根据工业生产干燥、净化压缩空气供给系统特点和实际情况，干燥、净化设备的布置形式分述如下： a) 干燥设备

——对于向数个车间供应干燥空气，且用户耗气量大，为运行管理方便，直采用空压站内集中设置。

——对于使用压缩空气品质既有一般的又有干燥净化的要求，而其中干燥净化的压缩空气仅为部分或个别设备使用，宜采用车间管道入口处集中布置，这样可以减少室外输配管的投资。

——对干燥空气使用点不多或工艺设备用气干燥度有特殊要求的场合，为确保工艺设备的运行和产品质量，宜采用分散设置，将干燥设备布置于工艺设备体附近。 ——干燥净化设备的二级设置。其方式属集中及分散设置的综合形式，主要用于对压缩空气干燥度参数有两种或两种以上的用户。 b) 净化设备

净化过滤的设置和布置要求如下：

——当仪表、测量、控制系统使用有净化要求的压缩空气时，应设置过滤器，过滤精度一般小于等于1μm。

——在吸附型干燥器之后设过滤器。

——对系统有分级过滤要求的场合，应设置多级过滤器。 ——用于工艺设备保护及产品对空气杂质有严格要求的场合，应在工艺设备使用点处设置相应过滤精度的终端过滤器。

——净化过滤设备布置也分为集中、使用车间、分散、及多级串联等四种形式。 2.2 过滤净化

2.2.1 压缩空气中油的来源

在第1章中我们已经知道压缩空气的污染物有三类，即水、油和尘，这三种污染物的来源是不同的：

——水分：是自然界空气所固有的； ——油份：绝大部分是来自空压机（在空气污染严重的地区的空气中也会含有微量油污）； ——固体颗粒：部分来自空气，部分来自压缩空气系统内部。

压缩空气干燥设备（如冷干机、吸干机等）可去除压缩空气中的水份，而其中的油份和固体颗粒可由压缩空气过滤器去除。 在压缩空气中的油污呈弱酸性，因此它非但不能起到对用气设备的润滑作用，反而会起腐蚀作用，一定时期内会导致用气设备的故障。

在一些要求严格的地方，比如气动控制系统中，一滴油能改变气孔的状况，使原本正常自动运行的生产线瘫痪。有时，油还会将气动阀门的密封圈和拄体胀大，造成操作迟缓，严重的甚至堵塞。在由空气完成的工序中，如吹形件，油还会造成产品外形缺陷或外表污染。

图2-1 喷油螺杆压缩机工作流程

压缩空气是由压缩机生产的，大部分空压机是采用润滑油来润滑和冷却其运动部件（如螺杆、活塞等）的。在空压机内润滑油与高温的压缩空气直接接触。

压缩空气中的油污以“油滴”、“油雾(气溶胶)”和“油蒸气”三种形式存在。 图2-1所示为有油螺杆压缩机的工作流程：

空气被吸进空压机时，首先经过吸气过滤器（1），接着进入压缩腔（2）被压缩，达到一定压力的压缩空气进入油气分离器（5），（此时，压缩空气的温度为100℃左右）压缩空气中的润滑油被回收利用，分离后的压缩空气进入后部冷却器（3）被冷却水或风冷却至40℃左右，凝结液通过自动排水器（6）排出。 在压缩空气的同时，润滑油被喷注入压缩腔以润滑和冷却螺杆，这些润滑油与压缩空气一起进入油气分离器，被分离的润滑油排入油冷却器（7），被冷却后再次被注入压缩腔内，循环使用。

虽然所有有油空压机内都有“油气分离器”，但进入“油气分离器”的压缩空气温度较高，即油蒸气分压力也较高，而油蒸气是无法在“油气分离器”内被分离的；压缩空气经后部冷却器冷却后，压缩空气中油蒸气分压降低，部分油蒸气凝结为油雾。因此，有油螺杆压缩机所排出压缩空气中的含有一定的油份。我们可以从空压机在一定的时间内需要补充润滑油侧面证实这一点。

压缩空气中的油污含量并不高，所以一般采用mg/m3来表示（即每立方米压缩空气中含有的油污量），也有用ppmw（重量比）和ppmv（体积比）表示。 压缩空气中的油份除了来自于空压机外，有很少的部分来自于周围环境的空气中，由于空气污染的原因，空气中约含有0.05ppm到0.25ppm的油份，严格地讲无油空压机排出的压缩空气中是含油的。

2.2.2 压缩空气中的固体颗粒来源

压缩空气中固体颗粒的来源也有两个方面： ——周围空气

我们周围的空气中含有大量的悬浮颗粒物。根据GB3095-1996《环境空气质量标准》规定工业区内环境空气中总悬浮颗粒物（≤100μm）的年平均浓度不超过0.5mg/m3（标准状态）。按照业内通行的说法，这些悬浮颗粒物中有80%左右其当量直径小于2μm。一般来说，空压机的进气滤清器的过滤器精度也在2μm（2μm的过滤精度对保护其运动部件已经足够，而且过滤精度太高可能会产生压降而导致负压），因此估计有0.4mg/m3的悬浮颗粒物进入了压缩空气系统。 ——系统内部 在多数场合，压缩空气系统内产生的固体颗粒才是致命的。我国多数空压站采用普通碳钢管