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金属丝网过滤器及其性能影响因素研究(下)

(六)压降的影响因素

整个过滤介质的压降由三部分组成:流体在纯流体区的压降、在丝网介质中的压降以及在滤饼中的压降。流体区的压降变化很小,与其他两项压降损失相比所占比例小;

1.过滤速度:随着过滤流速的增加,压降增加的速度也逐渐加快。这是由于提高流速的过滤初始滤饼形成阶段,会有更多的颗粒堵塞滤芯的孔隙,直到滤饼形成时压降已经很高了,所以提高过滤速度要以压降的急剧升高为代价。有关文献指出,常温下,滤速对烧结金属丝网过滤效率的影响不大,随着滤速的增加,烧结金属丝网过滤效率略有提高,因此,适合于在高滤速下工作,滤速的增加不会带来过滤效率的降低。

2.流体浓度:在同一流速下,流体浓度越大,压差升高得越快。因为浓度的提高,在相同的过滤速度下,颗粒堵塞孔隙的几率越大,造成过滤压差增加变快。

3.流体温度:相关文献指出,对于金属过滤器,压降与过滤流体的温度有关。温度升高时,由于热胀冷缩,导致孔径增大,压降降低。

4.颗粒粒径:对于粒径越小的颗粒,压降增长得越快。因为固体颗粒粒径越小,越容易进入过滤介质内部,堵塞滤芯内的孔隙,过滤通道减小,导致过滤压降升高。相反,粒径较大的颗粒,越容易在滤芯表面形成架桥,而阻止小颗粒进入介质内部形成绝对的堵塞。压差增加得比较缓慢,有利于过滤过程的进行。

5.滤饼的可压缩性:对于不可压缩滤饼,压降在过滤初始阶段增加得比较快,之后随着滤饼弧度的增加而线性增加。这是因为金属丝网在过滤初始的滤饼形成阶段,由于颗粒直接堵塞滤芯内部的孔隙,而导致压差增长很快。在滤饼形成后,压差的增长主要是由于滤饼的不断增厚而导致的,所以增长速度变缓。对于可压缩滤饼,压降则呈指数增加,并很快达到最大允许压降,而且循环周期非常短,过滤器寿命也变短。

(七)残余压降的影响因素

残余压降是由于过滤器再生之后,残留在过滤介质内部深处无法彻底清除的杂质颗粒引起的。滤饼的可压缩性是残余压降的主要因素,此外还包括最大允许压降、过滤速度等。

1.滤饼的可压缩性:可压缩滤饼的过滤行为比不可压缩滤饼要复杂得多。对于不可压缩滤饼、残余压降一般保持在一个较低值,且在循环过程中基本恒定。而对于可压缩滤饼,由于粒子间的作用力相对较小,几个过滤再生循环之后,残余压降升高非常快。

2.最大允许压降Pmax:过滤过程结束之后,过滤器需要再生时的压降即为最大允许压降Pmax。最大允许压降较高时,过滤时间相对较长,形成的滤饼更厚,过滤介质内部产生的压缩应力更大。这意味着,增加Pmax将导致过滤介质内部颗粒的压缩,即导致更高的残余压降。

3.反吹压力:反吹压力是指利用储气罐的高压气体反吹时的压力。有关文献对五种不同反吹压力进行了对比实验,发现反吹压力越高,残余压降上升得越缓慢。但若反吹压力过高,会造成二次卷吸。另一方面,若反吹压力刚刚达到再生要求,随着循环次数的增加,从某一时刻起,丝网表面某些区域堆积的粉尘会迅速增厚,导致丝网内外压差增大而使反吹压力达不到此时的再生要求。因此,应选择一个恰当的反吹压力,既能保证过滤器的长周期稳定云顶,又能节省反吹气体的耗量。

4.过滤速度:过滤速度对残余压降的影响包括两个方面。首先,过滤速度增加时,滤饼层压降也增加,总压降更高,即压缩应力也会更高,残余压降将升高。其次,过滤速度的增加将提高过滤效率,这意味着更多的过滤介质的上部将有更多的杂质颗粒被拦截,而渗透至过滤介质深处的杂质颗粒将减少。残余压降将降低。实际上,这两个方面密不可分。

(八)结论

通过分析金属丝网过滤器的过滤行为,研究得出影响过滤性能的主要因素有颗粒粒径与丝网孔径之比、过滤再生循环次数、过滤速度、流体浓度及温度、滤饼的可压缩性、最大允许压降、反吹压力等。因此,在过滤过滤中,须综合考虑以上因素,不能单独追求过高的过滤效率而忽略压降和残余压降的变化,否则会导致运行成本过高而且缩短过滤器的寿命。

 

 

 

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