湿法机加工： 通过有效的烟气除尘控制空气质量

作者：唐纳森 Torit 区域经理 Nick Welter

油雾除尘是金属加工行业中一种重要的空气质量控制方法。 湿法机加工过程会产生为满足环境、健康和安全要求而必须除去的油雾滴或液态烟雾。 液态烟雾是湿法机加工过程中最难捕获的副产品。 本文将探讨烟雾及其除尘方法。

烟雾定义

人们一般认为烟雾是篝火、点燃的香烟或金属熔炼产生的黑烟。 湿法机加工中的烟雾类型一般是截然不同的。 出于本文之目的，我们将烟雾定义为：从蒸汽变为液态时冷凝的尺寸一般为 0.7 micron 微米至 1.0 micron 微米的液滴、热生成油雾或油烟。

对液体进行加热和/或高压压缩，使之变成蒸汽，蒸汽再冷凝成云雾，进而产生这种液态烟雾。 产生液态烟雾的金属加工应用一般包括： 冷镦、使用纯油冷却剂对硬金属合金进行机加工、大型发电机上的滑润油箱、热处理和/或塑性成形。   

捕获烟雾

要正确捕获液态烟雾，您需要了解烟雾与油雾之间的本质区别。 油雾是由液滴组成，尺寸一般小于 20 microns 微米。（为提供比较，人类头发直径约为 40 microns 微米。） 油雾是由水溶性油基润滑剂或冷却剂产生的，输送头或机加工过程对这些冷却剂施加的热量和/或压力越高，产生的油雾滴就越小。 如果对冷却剂施加足够高的热量或压力，油雾滴就会非常小，从而产生液态烟雾。 液态烟雾的尺寸为 0.7 microns 微米，比平均油雾滴尺寸小了几乎 30 倍。 我们可以想象，必须使用非常高效的油雾除尘器才能捕获这种极小的液滴。

虽然液态烟雾较容易捕获，但一般最好首先限制您的过程所产生的烟雾量。 限制工艺烟雾量的第一种方法，就是冷却工艺。 如上所述，液态烟雾通常是由热量产生的，因此，如果对油雾除尘器之前的工艺进行冷却，则烟雾就能有机会冷凝成液体。 通过向工艺气流中引入冷空气，即可达到这一目的。 建议在除尘器之前至少十五英尺处将空气冷却至 105°F 华氏度（40.56°C 摄氏度，华氏度 = 摄氏度*1.8+32）以下。 这可确保油雾除尘器之后的烟雾不会冷凝，否则就可能产生效率低下的表象。

减慢风道系统中气流速度，也会使除尘器之前的烟雾进行更完全的冷凝，如果速度达到每分钟 2500 feet 英尺，一般就能有充分的时间进行更完全的冷凝。 进一步减慢风道速度会带来问题，这是因为，如果速度减的太多，油雾就会附着并淤积在风道中。 常规做法是，始终在管道中保持较小的坡度，最大限度减少油雾在管道中的“淤积”。

如果即使采取上述改动措施之后集尘器仍排出烟雾，最好的策略可能就是专注于最终过滤。 在确定您的策略时，应考虑排出烟雾总量。 如果产生的烟雾量较大，多级油雾除尘器可能是较好的选择。 但是，如果烟雾量较少，则典型策略就是在初级过滤器之后安装二次过滤器。

二次过滤器

湿法机加工应用中有两种常用的二次过滤器： 高效过滤或 95% DOP 滤芯。 顾名思义，高效过滤滤芯针对尺寸为 0.3 microns 微米的物料的过滤效率可达 99.97%。 使用高效过滤滤芯的一个缺点在于，过滤保持能力受到限制。 95% DOP 滤芯的使用寿命可达高效过滤滤芯的五倍，但是，它对 0.3 microns 微米物料的过滤效率仅为 95%。 经验表明，95% DOP 滤芯一般就令人满意了，因为多数油烟的平均直径为 0.7 microns 微米。 针对 0.7 microns 微米物料，95% DOP 滤芯的过滤效率可达 98% 至 99%。 这一效率水平可使油雾除尘器产生的空气质量达到联邦、州或地方标准。 最后，95% DOP 滤芯的成本一般与高效过滤滤芯相同，但前者的使用寿命一般更长。 这些属性解释了 95% DOP 滤芯的明显优势，及其在过去几年来日益受到欢迎的原因。

如果湿法机加工过程产生大量烟雾，在二次过滤器之前对烟雾进行有效的捕获和去除，就是实现经济运行的最好选择。 要在二次过滤器之前捕获烟雾，就必须了解业内常用油雾除尘设备的效率。

油雾除尘器

一种非常常见的油雾除尘设备就是离心式油雾除尘器。 离心式油雾除尘器一般尺寸较小，价格相对较低，通常极少需要更换滤芯。 很多离心式油雾除尘器甚至还可与二次过滤器安装在一起。 典型离心式除尘器针对 1 micron 微米物料的过滤效率约达 98% 左右。 物料尺寸越小，该效率越低。 由于油烟的平均尺寸为 0.7 microns 微米，离心式除尘器的效率可能达不到标准，此时有必要安装二次过滤器。 离心式除尘器的另一个缺点在于，气流量比较有限。 典型离心式除尘器的气流量一般在 500 CFM 立方英尺/分钟（1 立方英尺 = 0.0283 立方米）或以下。

屏障过滤器是另一种常见的油雾过滤形式（图 1）。 屏障过滤除尘器一般由用于厚重油雾大颗粒的铝制网筛，以及一系列聚酯型滤板或滤筒组成。 当工艺产生大量烟雾时，屏障过滤器可以提供比离心式除尘器更高的过滤效率和气流。 例如，交叉流纤维过滤器允许肮脏空气通过过滤器筒壁以水平方向流入，并使收集的油雾从滤芯中排出。 在外部静压为 4" 英寸、最大气流为 1000 cfm 立方英尺/分钟的条件下，该选择针对 1.2 micron 微米物料的过滤效率可达 99.3%。 对于离心式除尘器而言，这些性能水平很难达到，达到的成本也更高。 这种除尘器设计可延长滤芯寿命并降低维护成本。

总之，捕获液态烟雾的挑战性很大。 尽管如此，只要我们了解了产生烟雾的过程，一般就能较容易地找到一种过滤解决方案。 保持适当的管道速度、使管道保持坡度、降低管道内部温度等，都将有助于简化液态烟雾过滤难题。 最后，应对这种棘手的物料时，一般均应考虑二次过滤器。  

通过为您的湿法机加工过程选择合适的过滤设备，应该使您能够降低系统运行成本，同时帮助您清除气流中的问题物料。