壓縮空氣凈化系統(tǒng)流程

一、壓縮空氣中油、塵埃、**、水的由來

我們知道大氣的主要成份是氦氣，約占78%，其次是氧氣，約占21%，二氧化碳占0.25%，其余為其他氣體和雜質等。

其它氣體包含人們常說的氦、氖、氬、氙、氪等微量氣體以及水蒸氣。其它雜質指飄浮于空氣中的灰塵、**、氣溶劑等。

在通常情況下，空氣是無色透明的，我們用肉眼在不經(jīng)意中很難看到空氣中的雜質。如果一縷陽光照射到屋內，此時你可以看到原本透明的空氣，在陽光的照射下，塵埃經(jīng)光線折射、反射等作用，明顯地飄浮于空氣中，大大小小、密密麻麻。經(jīng)科學統(tǒng)計，在室內環(huán)境下，每立方米的空氣中，大于0.5μ以上的塵埃粒子數(shù)大約為4000萬～5000萬個。而依附于塵埃粒子中的**更是不計其數(shù)。

在空壓機的作用下，如果不考慮與外界的熱交換，依據(jù)相關公式的計算，原本常壓狀態(tài)下的4.8米３的空氣，經(jīng)壓縮至0.8Mpa（表壓）時，其體積*終被壓縮成1米３。僅此過程即可得知，經(jīng)壓縮后的0 .8Mpa壓力的氣體，每立方米將會有19200萬～24000萬個大于0.5μ以上的塵埃粒子。

除此之外，大氣在被壓縮的過程中，又帶入了空壓機的潤滑油和機械性磨屑。根據(jù)空氣熱力學原理，經(jīng)壓縮后的空氣將會有大量的過飽和的水蒸氣重新還原成水滴被排出。  

二  壓縮空氣的除水原理 

壓縮空氣中的水分來自大氣。大氣中一般總含有一定量的以汽態(tài)存在的水分，當空氣中的水汽過多，超過其飽和度（即相對濕度大于１００％時，或當空氣冷卻至露點溫度以下時，空氣中的水汽才會凝結成水滴析出?？諝庵械乃值?*含量可用濕含量x表示，其單位是公斤水氣／公斤干空氣，即每公斤干空氣中所含有的公斤水汽數(shù)。空氣的相對濕度φ是以空氣中所含的水汽量與同溫度下空氣的*大（即飽和）含水汽量之比，或空氣中水汽的分壓與同溫度下水的飽和蒸汽壓之比，以％表示?？諝獾穆饵c是使含有一定量水汽的空氣冷卻至相對濕度為１００％，即開始有水滴析出時的溫度。  

 下列諸式可以用來表示空氣中水分的含量
   式中  φ——空氣的相對濕度，%；

            X——空氣的濕含量公斤水汽/公斤干空氣；

           ＰＷ——空氣中的水汽分壓，Pa；

           ＰＳ——與空氣中同溫度的水的飽和蒸汽壓，Pa；

           Ｐ——空氣的總壓強，Pa。

從式（1）看，若空氣中**含量，即濕含量x不變，也即空氣中水汽分壓ＰＷ不變，溫度愈高，ＰＳ值愈大，φ值就愈小。反之溫度愈低，ＰＳ愈小，φ值就愈大；而當φ值為1（100%）時，此時的溫度即為該空氣的露點。

從式（3）可以看出，若空氣的濕含量x及溫度t（也即ＰＳ值）不變，空氣的壓強P愈大，則相對溫度φ也愈大。也可以根據(jù)式（3）在空氣濕含量不變，即x2=x1的條件下，導出下列公式： 

式中 ρ1，ρ2——分別為原始空氣和壓縮空氣的相對濕度，%；

ＰＳ1，ＰＳ2——分別為原始空氣和壓縮空氣溫度下的飽和蒸汽壓，Pa；
        Ｐ1，Ｐ2   ——分別為原始空氣和壓縮空氣的壓強，Pa。 

 從式（5）看，壓縮后空氣的相對濕度φ2除了與原始空氣中的相對濕度φ1，溫度t1（決定ＰＳ1的值）及壓強Ｐ2有關外，也和壓縮后的溫度t2（決定ＰＳ2的值）有關。若將壓縮后的空氣冷卻至原始氣溫，即t2= t1，ＰＳ2=  ＰＳ1  時，壓縮空氣的相對濕度ρ2僅隨壓縮后的壓強Ｐ2有關，如壓縮比（Ｐ2  /Ｐ1）增大多少倍，相對濕度比（φ2/φ1）也增大多少倍?？諝庠趬嚎s后的濕含量即**含量不變，在其未經(jīng)冷卻時，由于溫度很高，所以相對濕度很小，但當其冷卻時，相對濕度就急劇增大。大約每降低10℃，其飽和含水量將下降50%，即有二分之一的水蒸氣轉化為液態(tài)水滴（見表1）。

表1 純水蒸氣的飽和蒸氣壓及濕含量

 

溫度 (℃)	100	90	80	70	60	50	40	30	20
水蒸氣分壓(Pa)	1013.2	701.2	473.7	311.8	199.3	123.4	73.81	42.46	23.39
水蒸氣含量(g/M3)	597.5	423.4	293.4	198.2	130.3	83.08	51.21	30.40	17.31
溫度 (℃)	10	0	-10	-20	-30	-40	-50	-60	-70
水蒸氣分壓(Pa)	12.28	6.108	2.597	1.032	0.3798	0.1283	0.0394	0.0108	0.0026
水蒸氣含量(g/M3)	9.405	4.487	2.139	0.3385	0.3385	0.1192	0.0382	0.0101	0.0028

 由此可知，要去除壓縮空氣中的水分，首先要對壓縮空氣進行冷卻，經(jīng)冷卻處理后，降低了露點，此時會有大量多余的水分析出。盡管如此，壓縮空氣經(jīng)冷卻后，此時壓縮空氣相對濕度仍為100%，雖然有除油水設備，但該設備并不能將水滴全部除凈，此時將壓縮空氣直接送入過濾器等，極易使過濾介質受潮，降低過濾效率，導致過濾失敗。正因如此，對已經(jīng)析出水的壓縮空氣重新加熱，即顯得十分必要。重新加熱后的壓縮空氣，在工況條件下相對濕度可達到60%左右，此時對后面的過濾介質，即**可靠了。
        下面介紹具體的凈化流程。 

 

三、壓縮空氣凈化系統(tǒng)流程 

為了滿足各生產(chǎn)和科研部門對壓縮空氣潔凈等級的**要求，通常對壓縮空氣進行凈化處理。圖1例舉了一般用途的壓縮空氣凈化流程，圖2例舉了應用于不同領域WLKJ-2系列自冷組合式壓縮空氣凈化器傳統(tǒng)式壓縮空氣凈化工藝流程對照。 

以下就圖1發(fā)酵工業(yè)傳統(tǒng)模式壓縮空氣凈化流程為列，簡述如下。 

空壓機（1）采集自然界的大氣，經(jīng)壓縮后高溫高濕的壓縮空氣首先送至貯氣罐（２），貯氣罐的作用一是降低流速，使部分油水、塵埃沉降，并經(jīng)罐底閥排出；二是消除減緩供氣系統(tǒng)內氣流的脈沖，使后置設備更好的發(fā)揮各自的功效。經(jīng)貯氣罐排出的氣體進入**冷卻器（３），降低氣體溫度，使壓縮空氣中過飽和的水汽冷凝析出，并經(jīng)油水分離器（４）分離后排出。同理，**冷卻器（５）及**油水分離器（６）是進一步使空壓氣體降溫，進一步排出油水。接下來，排除油水的壓縮空氣進入除霧器（７），除霧器的作用是將壓縮空氣中油水分離器（４）（６）分離不掉的微細的液態(tài)霧滴，在除霧器（７）除霧絲網(wǎng)的作用下，攔截并重新聚集，使細小的顆粒，重新團聚變大，并在重力的作用下，沉降排除。經(jīng)過除油水的壓縮空氣，雖然已去除了液態(tài)的油水，但此時的空氣濕度仍處于飽和狀態(tài)，即空氣濕度為１００％，此時壓縮空氣直接進入過濾層，如遇溫度下降，仍有可能重新析出水滴，使過濾層受潮，影響凈化效果。經(jīng)過除油水的壓縮空氣，首先進入加熱器（８），經(jīng)電熱或蒸汽加熱（二者取其一），在壓力不變單位體積內含濕量不變的前提下，使空氣溫度升高，此時相對濕度降低，即不會重新出現(xiàn)霧滴或水滴，使空氣在完全干燥的情況下，進入高效過濾器（９）。高效過濾器的作用是，通過填充在高效過濾器中的纖維性濾材、活性碳等，可濾除空氣中的塵埃、雜質、異味等，其過濾原理有：攔截、碰撞、吸附、靜電吸附等。９9％以上幾何尺寸較大的＞０.５μ塵埃粒子均在此被截獲。經(jīng)粗濾器凈化后的壓縮空氣，*后進入**精濾器（１０）。**精濾器內置有超細玻璃纖維過濾介質＞０.０３μ的塵埃粒子的去除率高達９９.９９９％。即可去除壓縮空氣中的塵埃粒子及雜菌。

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