自洁式过滤器在气流干燥中应用优势

2020-07-25田仁平徐文范焦艳虎

化工生产与技术 2020年1期

田仁平，张鹏，徐文范，焦艳虎

（浙江巨化股份有限公司氟聚合物事业部，浙江衢州324004）

干燥技术的应用对于人类文明的进步起到了不可替代的作用。如农业方面，谷物干燥的好坏决定了保存周期的长短及其营养价值的高低；化工方面，干燥的是否彻底对于安全生产具有决定性作用等。现代化的干燥技术如喷雾干燥、真空冷冻干燥、辐射干燥等也广泛应用于工业生产中[1-3]。气流干燥作为一种现代化干燥技术，被广泛的应用于化工、医药、食品等领域[4]。

气流干燥是将气态介质加热（或冷却）后，与湿物料（或高温物料）进行混合，从而达到干燥（或冷却）的目的。气态介质的质量对产品的好坏起着决定性的作用[5-6]。通常，气态介质在经过加热（或冷却）前，先是经过几级过滤器进行过滤，将气态介质内的杂质进行滤除。其中，一级过滤器往往最为重要，它将气态介质中的大部分杂质进行滤除，这对后续流程中的过滤器使用周期有着决定性的影响，并且关系到风机长期稳定运行的效率。在工业化的生产中，气流干燥工艺应用的一级过滤器通常为板（袋）式过滤器。板（袋）式过滤器的使用周期较短，如吸风量在13×103m3/h的条件下使用通常不超过1个月。

自洁式过滤器作为一种新型过滤装置，有着同板（袋）式过滤器一样风量大、阻力低等优势，同时有着更高的颗粒过滤效率、长的使用周期以及小的占地面积等特点，在许多地方得到了应用普及[7-9]。本文通过介绍自洁式过滤器在气流干燥中的应用优势，对自洁式过滤器的发展进行初步的预测。

1 自动化

相对于传统的板（袋）式过滤器，自洁式过滤器首要的特点就是自动化运行。在气流干燥的工艺设计中，自洁式过滤器的工作原理类似于除尘器，都是清理吸附在滤棒上的微小颗粒，不同的是除尘器为了再次吸附，而自洁式过滤器是为了稳定风机的引风量。自洁式过滤器是由过滤框架、过滤滤材、仪表原件及控制系统组成。其结构如图1所示。

图1 自洁式过滤器结构Fig 1 The schematic diagram of self-cleaning filter

气态介质（一般为大气）通过自洁式过滤器的吸风口进入过滤器矩阵，经过滤后的气态介质由管道输送至风机，当过滤器矩阵的内外压差达到一定量（一般为800 Pa，具体根据生产需求进行调节）后，自洁式过滤器的自清洁脉冲电磁阀进行动作，将依附在过滤器滤棒上的杂质清除，过滤器矩阵的内外压差降低，当降低到设定的范围后，脉冲电磁阀停止动作，随着过滤器矩阵的内外压差重新上升而进行新一轮的自清洁过程，整个过程通过自洁式过滤器内部的仪表原件将测量结果反馈至控制系统而进行。

自洁式过滤器的应用，在很大程度上减少了因过滤系统压差、清洁问题的拆装而导致系统停车的频次，提高了生产装置总体运行的自动化率，减少了人力成本的投入。随着科技的不断进步，自动化程度的不断加深，自洁式过滤器逐步向智能化转变。相信在气流干燥生产工艺不断更新换代的过程中，将会消除多级过滤的困扰，自洁式过滤器将会发展成为终端过滤系统。

2 良好的清洁度

自洁式过滤器具有自清洁功能，能够长周期的使用。相较置于吸风室内的板（袋）式过滤器一般使用周期为1个月左右，自洁式过滤器能够在1年的时间内稳定运行，而且滤棒内层上几乎没有杂质的附着。通过对过滤后管道内的杂质进行检测（规定时间内检测到的数量），自洁式过滤器与板（袋）式过滤器过滤后的效果几乎没有差异，结果如图2所示。

图2 2种过滤器对1 μm杂质的过滤效果对比Fig 2 Effective comparison of self-cleaning and plate filter on 1 μm particles

从图2 可以看出，经自洁式过滤器或板（袋）式过滤器过滤后，管道内1 μm 的杂质数量均在10个左右浮动。而且，自洁式过滤器的过滤效果在长周期的使用过程中几乎没有波动。吸风室内的板（袋）式过滤器在使用1个月后，内、外层滤布上都有明显的杂质，这不仅增大了风机的吸附阻力，而且继续使用会有将杂质吸入管道带入产品的风险。

板（袋）式过滤器与自洁式过滤器分别使用不同时间后滤布（棒）对比如图3所示。

图3 板式过滤器使用1个月与自洁式过滤器使用1年对比Fig 3 Comparison charts of plate filter after 1 month using and self-cleaning filter after 1 year using on filter cloth(rod)at different times

由图3可以看出,当板（袋）式过滤器使用1个月后，滤布外层颜色已出现明显的变化，滤布内、外层表面可见明显杂质；而自洁式过滤器在使用1 年后，虽然滤棒外层颜色变化如同滤布一样，但滤棒内层滤纸几乎没有变化。在使用时间远多于板（袋）式过滤器的前提下，依然保持良好的洁净度，这与自洁式过滤器的自动化运行密切相关。

3 降噪

在过滤器的使用过程中，由于吸风速度的影响，会造成很大的噪声污染。而且为了延长板（袋）式过滤器的使用周期，通常将其置于具有过滤功能的吸风室内。生产系统在运行的过程中，吸风室内的噪声已超过工业生产的要求，吸风室外的噪声也对周围的生产环境造成了一定的影响。此外，吸风室还会导致紧邻的生产管线出现轻微的振动。

自洁式过滤器是自成一体的生产设备，将其置于室外，不仅简化了工艺布置，而且在生产降噪方面也有一定的作用。2种过滤器的噪声测试结果如图4所示。

图4 自洁式过滤器与板式过滤器噪声对比Fig 4 Results of noise comparison of selfcleaning filter and plate filter

从图4可以看出，自洁式过滤器与板（袋）式过滤器产生的噪声（0 m）都超过了GB 12348－2008规定的工业企业噪声排放标准[10]。当与声源距离1 m时，噪声都有一定程度的下降，而且自洁式过滤器的噪声要求更趋近GB 12348－2008 规定的标准。随着与声源距离的增加，噪声总体呈下降趋势。相对于板（袋）式过滤器，自洁式过滤器的噪声强度有明显的降低，这说明自洁式过滤器在工业生产中有相对降噪的作用。而且自洁式过滤器结构简单，对噪声的进一步减小有非常大的改造空间。

4 其他

自洁式过滤器还有着许多其它的优点。例如占地空间小，在气流干燥工艺中，整体尺寸为30 m×30 m×2.5 m 的自洁式过滤器进气体积流量可以达到500 m3/min，这不仅满足了工艺生产的需求，而且节约生产空间、便于优化设备布置。有良好的环保经济价值，相对于板（袋）式过滤器的滤布（化学纤维）重复利用过程繁琐，自洁式过滤器的滤棒（复合纤维滤纸）在经过长周期的使用后，可以直接进行回收处理，便于重复利用。而且板（袋）式过滤器的拆装更换影响到了系统的开、停车，都不可避免的产生了一定的人力、物力消耗；而自洁式过滤器能够长周期稳定、有效的运行，当其具有运行障碍的风险时，报警系统会将预警信息自动反馈至操作界面，操作人员可以第1时间进行处理，避免造成故障停车等。