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。
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。
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。
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。
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。