李芳，尹建平，劉建明

(天偉化工有限公司，新疆 石河子 832000)

雜質(zhì)粒子數(shù)是PVC樹脂的一項重要質(zhì)量指標(biāo)，也是影響眾多PVC廠家優(yōu)等品率的主要因素之一，它對塑料制品性能，尤其是電纜質(zhì)量有很大的影響，也影響透明料的外觀。國內(nèi)PVC生產(chǎn)廠家多采用旋風(fēng)干燥工藝對樹脂進行干燥，然而在PVC干燥過程中，由于空氣中灰塵較多，極易將雜質(zhì)帶入，導(dǎo)致PVC產(chǎn)品雜質(zhì)粒子數(shù)偏高。多數(shù)廠家采用空氣過濾系統(tǒng)對空氣進行過濾后使用，然而多數(shù)空氣過濾系統(tǒng)在用于大型鼓風(fēng)機過濾時，常常會出現(xiàn)過濾不徹底、空氣流量小、濾芯更換不方便、過濾器無法循環(huán)使用、高效過濾器使用時間短等諸多問題。

天偉化工有限公司(以下簡稱天偉化工)經(jīng)過多年的探索和改進，對目前使用的空氣過濾系統(tǒng)進行了優(yōu)化，提高了空氣過濾系統(tǒng)的能力。

1 空氣過濾系統(tǒng)能力下降的原因

(1)過濾器工作阻力大。

新安裝過濾器的阻力稱為“初阻力”，過濾器報廢時或不能再發(fā)揮過濾能力時的阻力稱為“終阻力”?？諝膺^濾器的積灰越多，阻力越高，當(dāng)阻力增大到某一值時，過濾器報廢，需要及時更換。高效過濾器濾網(wǎng)一般由玻璃纖維、聚丙烯等材料制成，屬于一次性使用濾網(wǎng)，不能清洗后重復(fù)利用，更換費用較高，如何增加其使用壽命是PVC 企業(yè)要面對的問題。

當(dāng)過濾器阻力過大時，過濾器濾網(wǎng)受到的拉扯力變大，長時間運行可能會造成過濾器破損或變形。

(2)初效過濾器的過濾效率下降。

初效過濾器的過濾效率低，造成末端高效過濾器處理負荷增加，使用壽命變短。

(3)過濾系統(tǒng)中不同過濾器阻力相差較大。

阻力不一致的過濾器安裝到同一系統(tǒng)當(dāng)中，過濾空氣會優(yōu)先通過阻力低的過濾器，造成阻力低的過濾器風(fēng)速偏高，這些過濾器的過濾效率會因過濾風(fēng)速的增加而降低。承受了較大通風(fēng)負荷的過濾器也會因為積塵速度太快而很快達到壽命，而不得不提前更換，而此時其他的過濾器還沒有得到充分的利用。

(4)過濾系統(tǒng)中過濾器的容塵能力太小。

空氣過濾器在工作時，捕捉到的粉塵大都集中在過濾材料的迎風(fēng)面上，過濾器的有效過濾面積大，能容納的粉塵就多，過濾器的使用壽命就長。有效面積大，穿過單位面積的風(fēng)速就低，過濾器的阻力就小。經(jīng)驗表明：濾料面積增加50%，過濾器的使用壽命會延長70%～80%。

(5)有效過濾面積不足造成過濾風(fēng)速高。

空氣過濾器有效過濾面積不足將會導(dǎo)致系統(tǒng)進風(fēng)量不足，空氣過濾層內(nèi)外壓差增大，使得干燥效率變低，如要保持進風(fēng)量就須提高過濾系統(tǒng)風(fēng)速。一般情況下，過濾系統(tǒng)風(fēng)速越低，過濾器的使用效果越好。過濾系統(tǒng)風(fēng)速越高，阻力就越大。如果過濾器的使用壽命以終阻力為依據(jù)，那么過濾系統(tǒng)風(fēng)速越高，過濾器的使用壽命就越短。

對于高效過濾器，氣流穿過濾網(wǎng)的速度一般在0.01～0.04 m/s，在這個范圍內(nèi)，過濾器的阻力與過濾風(fēng)量成正比關(guān)系。也就是說，在小于額定風(fēng)量的情況下，初阻力與風(fēng)量成線性正比關(guān)系。如果超過額定風(fēng)量，初阻力和風(fēng)量將不再是線性關(guān)系，而是一條上揚的弧線。

(6)周邊環(huán)境的灰塵含量。

過濾空氣中的灰塵含量對過濾器的使用壽命有直接影響，降低待過濾空氣中的灰塵含量可提升過濾器的使用壽命。

2 提高過濾系統(tǒng)過濾能力的措施

(1)選用阻力在線監(jiān)測裝置。

終阻力要靠儀表來判定，不能靠操作人員檢查得出結(jié)論。過濾器出風(fēng)口應(yīng)安裝阻力監(jiān)測裝置，通過DCS進行實時監(jiān)控并設(shè)定報警值，當(dāng)過濾器阻力達到設(shè)計終點時及時進行更換，防止造成濾網(wǎng)或框體結(jié)構(gòu)變形。

(2)過濾系統(tǒng)中初效過濾器的優(yōu)化。

初效過濾器存在容塵量小、有效過濾面積低等問題，是導(dǎo)致過濾系統(tǒng)過濾能力下降的直接因素。因此選用過濾效率較高的G4金屬網(wǎng)來替代聚酯纖維棉來提高初效過濾器的效率，多采用金屬絲網(wǎng)材質(zhì)的濾網(wǎng)，可重復(fù)清洗使用。

(3)嚴格管控過濾器更換流程。

制定操作規(guī)范和過濾器使用臺賬，更換過濾器時盡量使用同一批次的過濾器，嚴格管控更換流程，不采用新舊過濾器結(jié)合的方式組合使用。如不屬于同一批次的過濾器，應(yīng)根據(jù)過濾器阻力的實測值將阻力相近的過濾器安裝在一起。

(4)提高過濾器容塵量。

在空氣過濾器運行過程中，隨著過濾器濾網(wǎng)攔截灰塵量的增加，灰塵駐留在過濾器的濾網(wǎng)上，并不斷增加其阻力，結(jié)果在同樣的吸入氣流速度條件下，在過濾器內(nèi)產(chǎn)生一個不斷增加的下游真空部分。如果更多的灰塵聚集在過濾器上，那么過濾器的流動阻力將增加，風(fēng)機的進氣量將會減少。當(dāng)阻力增加到一定程度時，過濾器上的積灰會再被氣流帶走，此時雖然阻力不再升高，但過濾效率急劇下降。想要提高過濾器容塵量，只能選擇容塵量高的過濾器或增加過濾器數(shù)量。容塵量高的高效過濾器價格比較昂貴，性價比低，因此天偉化工選擇增加過濾器數(shù)量來提高過濾器整體容塵量。

天偉化工所使用過濾器的各項參數(shù)如表1所示。

表1 天偉化工所使用過濾器各項參數(shù)Table 1 Parameters of filters used in Tianwei Chemical

改造前,初效過濾系統(tǒng)選用的聚酯纖維棉以平面安裝方式進行固定，迎風(fēng)面較小，天偉化工初效過濾系統(tǒng)安裝有22個初效過濾器，高效過濾系統(tǒng)安裝有55個高效過濾器，過濾系統(tǒng)的容塵量分別如下。

初效過濾器容塵量：430×22=9 460 (g)。

高效過濾器容塵量：1 520×55=83 600 (g)。

改進后，天偉化工空氣過濾系統(tǒng)聯(lián)合使用初效G4金屬網(wǎng)過濾器和高效F8過濾器，初效過濾系統(tǒng)共安裝有48個初效過濾器，高效過濾系統(tǒng)共安裝有70個高效過濾器，過濾系統(tǒng)的容塵量分別如下。

初效過濾器容塵量：1 660×48=79 680 (g)。

高效過濾器容塵量：1 520×70=106 400 (g)。

(5)降低過濾風(fēng)速。

增加空氣過濾器有效過濾面積可以降低單位時間通過過濾器的風(fēng)速。降低風(fēng)速更有利于提高過濾器過濾效率。在同等條件下，降低通過過濾器中的過濾空氣流速，空氣在過濾網(wǎng)中停留的時間就會延長，空氣中的灰塵撞擊濾網(wǎng)障礙物的概率增加，因此過濾效率就會得到提高。為了能夠精確地計算出通過過濾器的風(fēng)速和風(fēng)量，天偉化工對目前系統(tǒng)的進風(fēng)量進行了統(tǒng)計，結(jié)果如表2所示。

表2 干燥系統(tǒng)風(fēng)機進口流量Table 1 Inlet flow rate of fan for drying system

通過對干燥工序4條生產(chǎn)線的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前實際生產(chǎn)過程中，過濾空氣流量只有風(fēng)機額定流量的65%。

改造前過濾系統(tǒng)的有效過濾面積如下。

初效過濾面積：22×1=22 (m2)。

高效過濾面積：55×22=1 210 (m2)。

改造前通過各過濾器的風(fēng)速和風(fēng)量如下。

過濾空氣通過初效過濾器濾網(wǎng)的風(fēng)速V初：

過濾空氣通過初效過濾器的風(fēng)量Q初：

Q初=70 888÷22=3222.2 (m3/h)。

過濾空氣通過高效過濾器濾網(wǎng)的風(fēng)速V高：

過濾空氣通過單個高效過濾器的風(fēng)量Q高：

Q高=70 888÷55=1 288.9 (m3/h)。

改進后的空氣過濾系統(tǒng)增加了過濾器數(shù)量，兩種過濾器的有效過濾面積分別如下。

初效過濾面積：48×1.05=50.4 (m2)。

高效過濾面積：70×22=1 540 (m2)。

改進后，通過各過濾器的風(fēng)速和分量分別如下。

過濾空氣通過初效過濾器濾網(wǎng)的風(fēng)速V初：

過濾空氣通過單個初效過濾器的風(fēng)量Q初：

Q初=70 888÷48=1 476.8 (m3/h)。

過濾空氣通過高效過濾器濾網(wǎng)的風(fēng)速V高：

過濾空氣通過單個高效過濾器的風(fēng)量Q高：

Q高=70 888÷70=1 012.7 (m3/h)。

由計算可知：兩種過濾器的各項參數(shù)均低于其設(shè)計參數(shù)，對于提高過濾器的使用壽命極有幫助。

(6)控制周圍環(huán)境灰塵含量。

周邊環(huán)境中灰塵含量對過濾器的使用壽命有直接影響，天偉化工采取對風(fēng)房內(nèi)的地面和墻面定期進行清潔，并進行灑水和拖地等措施，最重要的是在風(fēng)房空氣進風(fēng)口加裝一道165 μm(100目)金屬網(wǎng)進行粗過濾，濾除空氣中的灰塵和其他雜質(zhì)，防止進入室內(nèi)。

3 改進前后過濾器的使用壽命

3.1 改進前過濾器的使用壽命

(1)初效過濾器使用壽命。

系統(tǒng)改進前，初效過濾器過濾空氣的含塵量按1.2 mg/m3進行計算，則初效過濾器吸附灰塵至飽和點的使用時間為：

初效過濾系統(tǒng)在改進前，連續(xù)使用5天后其容塵量就達到飽和點，如不及時對初效過濾器進行更換，則會造成干燥系統(tǒng)進風(fēng)量減少和部分灰塵進入后續(xù)高效過濾系統(tǒng)，增加高效過濾系統(tǒng)的除塵負荷。

(2)高效過濾器使用壽命。

系統(tǒng)改進前，經(jīng)初效過濾器過濾后進入高效過濾器的空氣含塵量按0.2 mg/m3計算，則高效過濾器吸附灰塵至飽和點的使用時間為：

由計算可知：在初效過濾系統(tǒng)容塵量未達飽和時，高效過濾系統(tǒng)在使用245天后其容塵量將達到飽和狀態(tài)。如果未能及時進行更換初效過濾器，高效過濾系統(tǒng)的使用時間將會相應(yīng)的縮短。

3.2 改進后過濾器的使用壽命

(1)初效過濾器使用壽命。

空氣過濾系統(tǒng)改進后，假設(shè)過濾空氣的含塵量與改造前一樣按1.2 mg/m3進行計算，則初效過濾器吸附灰塵至飽和點的使用時間為:

由計算可知：由于增加了初級過濾系統(tǒng)的過濾面積和容塵量，初效過濾器的有效使用時間延長至39天。初效過濾器使用39天左右其容塵量將達到飽和狀態(tài)，初效過濾器中吸附的固體灰塵量可達79.6 kg。

(2)高效過濾器使用壽命。

初效過濾器容塵量的增加在一定程度上會緩解高效過濾器的過濾強度。經(jīng)初效過濾器過濾后進入高效過濾器的空氣含塵量按0.2 mg/m3計算，則高效過濾器吸附灰塵至飽和點的使用時間為：

由計算可知：理論上，高效過濾器連續(xù)使用312天后，過濾器中將會產(chǎn)生106.4 kg的固體灰塵。由于改造后初效過濾系統(tǒng)的過濾精度增加及當(dāng)前過濾系統(tǒng)的過濾風(fēng)速遠遠低于其設(shè)計參數(shù)，因此過濾器的使用時間還可延長。

4 結(jié)語

想要延長空氣過濾系統(tǒng)的使用壽命，必須從增加容塵量、降低過濾風(fēng)速等方面入手。在生產(chǎn)過程中,必須定時監(jiān)測過濾器阻力，保持風(fēng)房干凈、無積塵，提高初效過濾器的過濾效率，及時更換、清洗初效過濾器，以保證高效過濾器能夠獲得良好的使用壽命。