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壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源。不理想的是壓縮空氣中含有相當數(shù)量的雜質(zhì)，主要有：固體微粒——在一個典型的大城市環(huán)境中每立方米大氣中約含有1億4千萬個微粒，其中大約80%在尺寸上小于2μm，空壓機吸氣過濾器無力消除。
此外，空壓機系統(tǒng)內(nèi)部也會不斷產(chǎn)生磨屑、銹渣和油的碳化物，它們將加速用氣設(shè)備的磨損，導致密封失效；水分——大氣中相對濕度一般高達65%以上，經(jīng)壓縮冷凝后，即成為濕飽和空氣，并夾帶大量的液態(tài)水滴，它們是設(shè)備、管道和閥門銹蝕的根本原因，冬天結(jié)冰還會阻塞氣動系統(tǒng)中的小孔通道。
值得注意的是：即使是分離于凈的純飽和空氣，隨著溫度的降低，仍會有冷凝水析出，大約每降低10℃，其飽和含水量將下降50%，即有一半的水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水滴（見表1）。所以在壓縮空氣系統(tǒng)中采用多級分離過濾裝置或?qū)嚎s空氣預處理成具有一定相對濕度的于燥氣是很必要的；油份——高速、高溫運轉(zhuǎn)的空壓機采用潤滑油可起到潤滑、密封及冷卻作用，但污染了壓縮空氣。采用自潤滑材料發(fā)展的少油機、半無油機和全無油機雖然降低了壓縮空氣中的含油量，但也隨之產(chǎn)生了易損件壽命降低，機器內(nèi)部和管路系統(tǒng)銹蝕以及空壓機在磨合期、磨損期及減荷期含油量上升等副作用。這對于追求高可靠性的自動化生產(chǎn)線無疑是一種威脅。
還應(yīng)強調(diào)指出的是：從空壓機帶到系統(tǒng)中的油在任何情況下都沒有好處。因為經(jīng)過多次高溫氧化和冷凝乳化，油的性能已大幅度降低，且呈酸性，對后續(xù)設(shè)備不僅起不到潤滑作用，反而會破壞正常潤滑；微生物——在制藥、生物工程，食品制造及包裝過程中，細菌和噬菌體的污染是不容忽視的。
綜上所述，壓縮空氣中的污染物若得不到有效清除，其危害是很大的，主要體現(xiàn)在：一、降低產(chǎn)品質(zhì)量（影響加工精度、噴涂、電鍍質(zhì)量，藥品、食品染菌等）；二、造成用氣設(shè)備的性能、壽命下降；三、危害凈化系統(tǒng)（如油能降低吸附劑性能，降低冷干機換熱效率等），此外由于氣動元件的失效造成的停工、維修等間接損失，其代價往往為直接損失的上百、上千倍。
隨著科學技術(shù)的進步和工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，特別是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起，壓縮空氣（氣體）的污染及其凈化技術(shù)引起了各國用氣部門和制造商的重視。具有除油、除水、除塵、除氣味的各種凈化裝置不斷被開發(fā)，市場需求與日俱增。壓縮空氣凈化技術(shù)的發(fā)展不僅為新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)改造提供潔凈、可靠的氣源，而且自身也從高新技術(shù)的發(fā)展中受益匪淺。
一、國外壓縮空氣凈化技術(shù)的發(fā)展動態(tài)
a、新思路、新技術(shù)——開辟以后處理凈化方式獲取無油壓縮空氣的新思路，開發(fā)出高效、低阻型除油過濾器，不僅成為無油潤滑壓縮機的有力競爭對手，而且促進了各種噴油壓縮機（螺桿、蝸旋、轉(zhuǎn)子等）的發(fā)展，該項技術(shù)建立在新型超細纖維過濾材料和凝聚式過濾機理基礎(chǔ)上。
b、除水方法和設(shè)備多樣化——凝聚式高效過濾器可幾乎百分之百的分離液態(tài)微滴，獲得該工作溫度下的純飽和空氣;冷凍式干燥器可獲得壓力露點2-10℃的較干燥空氣;吸附式干燥器甚至能達到壓力露點-70℃以下的超干燥空氣。
c、超濾裝置發(fā)展速度極快——當傳統(tǒng)的過濾方法仍維持在幾微米至幾十微米過濾精度時，采用超細纖維、中空纖維、濾膜等新材料的高效、超高效過濾器將過濾精度指標一舉推進到亞微米級，為了獲得高性能的除油或除微生物效果，國外一些名牌產(chǎn)品的商業(yè)性能指標已達到0.01微米，濾效高達99.9999%以上。
d、凈化氣源應(yīng)用范圍日趨擴展，質(zhì)量指標越來越高——有資料顯示，日本壓縮空氣凈化裝置市場需求幾乎每隔五年間就要翻一翻;德國ultrafilter超濾公司在短短五年左右就發(fā)展成為國際性的跨國公司，英國Domnick公司進入九十年代已成為兼有氣、水凈化的跨專業(yè)公司，濾芯已從筒狀發(fā)展為折疊式；凈化氣源不僅成為許多高科技工業(yè)部門的必備生產(chǎn)條件，而且普及到諸如采礦、土木建筑、制鞋、制磚和一般車間用氣這樣一些傳統(tǒng)工業(yè)。在質(zhì)量等級上與國內(nèi)同等應(yīng)用相比，高出1～3個等級。質(zhì)量指標不僅為供氣系統(tǒng)終端所要求，而且出現(xiàn)在凈化系統(tǒng)中。
e、相應(yīng)的標準、試驗方法日趨完善，這從ISO8573六易其稿即可看出。
二、國內(nèi)氣源凈化技術(shù)與設(shè)備現(xiàn)狀
國內(nèi)壓縮空氣凈化技術(shù)及產(chǎn)品性能和普及程度與國外相比，落后10～20年。國外六十年代吸附式干燥器發(fā)展成熟；七十年代中后期，高效過濾器取得明顯進步；八十年代冷凍式干燥器得到普及，超濾技術(shù)發(fā)展引人注目。國內(nèi)從七十年代末開始仿制吸附式干燥器；八十年代末開始仿制高效過濾器;冷凍干燥器近幾年剛開始起步。國內(nèi)外凈化產(chǎn)品性能、普及程度比較見表2。
國內(nèi)壓縮空氣凈化裝置的開發(fā)多從測繪仿制起步，技術(shù)及市場的發(fā)展與引進規(guī)模的增長同步。進入九十年代，自主開發(fā)與技術(shù)引進的步伐加快。目前，國內(nèi)壓縮空氣凈化產(chǎn)品與國外同類型產(chǎn)品相比，品種和質(zhì)量都存在一定差距，有些品種尚屬空白。但這些產(chǎn)品的出現(xiàn)滿足了市場的部分需求，同時對提高國內(nèi)氣源凈化意識起到了明顯的推動作用。
三、凝聚式高效過濾器的機理與結(jié)構(gòu)
由于大氣中水蒸氣的存在和空壓機工作過程中潤滑油的污染，清除壓縮空氣中的油水污染成為后處理凈化的重點和難點。雖然幾乎所有的壓縮空氣中都應(yīng)用了一級或數(shù)級分離、過濾裝置，但由于冷凝作用產(chǎn)生了數(shù)量巨大的懸浮狀油水氣溶膠微粒（例如油的粒徑約為0.01～0.8μm），而傳統(tǒng)的分離、過濾設(shè)備對其無能為力或效率極低，見表3。
凝聚式過濾器是一種可連續(xù)去除壓縮空氣中懸浮液體微粒的高效/超高效過濾器，其工作原理比普通過濾器要復雜一些，主要區(qū)別在于：
a、采用高效/超高效過濾介質(zhì)——超細玻璃纖維濾紙。高效濾紙要求0.3μmDOP效率不低于99.999%，超高效濾紙則要求0.1μmDOP效率不低于99.9999%。超細纖維過濾屬于以擴散、攔截、碰撞等綜合機理共同作用的深層過濾，纖維平均直徑小于1微米。它能有效捕集亞微米級粒子。圖1是美國LYDAIR公司ULPA超低穿透率空氣濾紙在不同比速下的粒子分級透過率曲線。
從圖中可以看出在0.12微米級粒子穿透率最強（過濾效率最低），即在超高效、超低微粒子的情況下，只要超細纖維濾材能有效捕集0.12微米粒徑粒子，比它更大或更小的粒子更容易被捕集。這是因為超細纖維的綜合過濾機理在起作用，粒子越大，慣性效應(yīng)越強，粒子越小，擴散效應(yīng)越強，在一定比速下，必然有一粒徑成為臨界值，所以超細纖維濾材具有較寬的粒徑范圍，尤其對亞微米級粒子更具有獨特功能。實踐證明，以這類濾紙為主要過濾材料制成的兩種超高效過濾器-除油過濾器和滅菌過濾器，完全有能力捕集微小至0.01μm的油霧粒子和噬菌體。
b、采用組合濾床結(jié)構(gòu)（圖2）。濾床由預過濾層，超細纖維層，過渡層和重力沉降層組成。氣體由里向外流動，表面積逐漸擴大。這也是區(qū)別傳統(tǒng)濾芯與凝聚式濾芯的典型特征之一。圖2右上為凝聚式濾芯，右下為滅菌過濾器濾芯。
污染物中的較大固體顆粒滯留在預過濾層中，并最終阻塞纖維孔隙，導致阻力損失上升，濾芯壽命終結(jié)。呈懸浮狀的液體、固體微粒進入主過濾層—超細纖維床。微小的氣溶膠粒子在密集纖維床的直接攔截、慣性碰撞和布朗擴散等機理的綜合作用下，被收集在一根根超細纖維絲上，并趨于集結(jié)、凝聚。在壓差和氣流的作用下，逐漸向外移動，最后隨氣流一起進入最外層的開孔型泡沫防擴散套。由于這個套具有很大的表面積和大量的蜂窩狀孔隙，凝聚長大的液滴匯集成液膜在重力沉降作用下落入集液槽排出，潔凈空氣在低速下脫離濾芯匯集輸出。
預過濾層和過渡層為高強度的中效化纖濾材，可有效保護夾層中的超細玻璃纖維濾紙，同時還分別承擔了整體預過濾和細小霧滴向液膜的疏導過渡。
c、可通過不同效率和極性材料的組合，使濾芯兼有高效分水、除油、濾塵能力及優(yōu)越的經(jīng)濟、技術(shù)綜合指標(高效、低阻、容塵量大)。濾芯壽命高達12000小時以上，其間不需任何維護，且效率始終不變。
四、壓縮空氣凈化標準與試驗方法
1、介紹一些重要的標準（見表4）
2、凝聚式過濾器的試驗方法
由于凝聚式過濾器可用于液態(tài)油水微粒的連續(xù)過濾，因此在壓縮空氣凈化系統(tǒng)中起著極其重要的作用，其發(fā)展速度相當迅速，應(yīng)用范圍日益擴大。國際上一些比較權(quán)威的組織一直在努力試圖制定出一個較系統(tǒng)的試驗方法，如Pneurop（歐州壓縮機、真空泵和風動工具制造商委員會）在1982年推岀的全流量測試系統(tǒng)和1984年推出的部分流量測試系統(tǒng)以及由ISO/TC118/SC4（國際標準化組織壓縮機、氣動機械及氣動工具委員會所轄第4分技術(shù)委員會）綜合了這兩種測試系統(tǒng)而于1988年提出的ISO/DP8573/2。使壓縮空氣過濾器含油量的取樣和定量分析終于有了統(tǒng)一標準。該標準對壓縮空氣系統(tǒng)中含油量（不包括油蒸氣）的試驗方法和所用設(shè)備進行了詳盡地說明，可測量的油霧濃度為0.01～20mg/m3，測量精度約為±10%。但由于壓縮空氣過濾器性能評定和試驗系統(tǒng)的復雜性，這一試驗方法僅作為ISO的推薦標準，仍有待于完善。
目前，國內(nèi)尚末建立符合該標準的含油量測試系統(tǒng)，但能夠進行該標準中所規(guī)定的相關(guān)性試驗-高效過濾器完整性試驗。即用DOP法或NaCl法對被測過濾器進行包括濾材性能及設(shè)計、制造過程的正確、可靠程度的效率試驗。該方法具有較好的可比性。一般情況下，DOP試驗效率每提高一個“9”，濾后含油量將下降一個數(shù)量級。DOP試驗與含油量試驗的相關(guān)關(guān)系可參見表5、表6，壓縮空氣凈化裝置分類、基本工作原理、結(jié)構(gòu)與在凈化系統(tǒng)中的作用（見表7）。
壓縮空氣凈化系統(tǒng)典型工藝流程及所能達到的凈化指標見圖3。
對于一般用途的壓縮空氣凈化系統(tǒng)參照ISO8573推薦的典型應(yīng)用和質(zhì)量分級表配置系統(tǒng)?，F(xiàn)代工業(yè)裝置上一些特殊工藝流程所需要的潔凈壓縮空氣亦可參照圖3及選擇凈化設(shè)備和系統(tǒng)相關(guān)標準。
目前，國內(nèi)實際應(yīng)用中的壓縮空氣質(zhì)量等級一般都達不到附件的推薦值，其原因除了國產(chǎn)凈化裝置的品種和質(zhì)量不足外，使用單位的重視程度和財力也是一個重要制約因素。但從國內(nèi)近幾年推廣應(yīng)用情況看，國內(nèi)市場正在形成，壓縮空氣凈化裝置已在許多新建項目中得到應(yīng)用，一些用戶的氣源質(zhì)量已達到或接近國外水平，并為用戶產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益。
五、技術(shù)改進與發(fā)展方向
過濾器：超濾技術(shù)仍在持續(xù)發(fā)展，如超濾膜和反滲透膜的孔徑范圍已相互銜接，并有較大區(qū)域的重疊，九十年代上市的膜式干燥器即是一例。
由于高速、高效、低阻濾材的應(yīng)用，除油過濾器的凈化指標已達0.01mg/m3，幾乎比無油活塞壓縮機的性能提高一百倍，但體積卻小巧到能直接懸掛在管線上。德國ultrafilter公司的耐高溫、耐酸、堿除油濾芯，可推廣應(yīng)用至任何需要無油工藝氣體之系統(tǒng)。由超細玻璃纖維和折疊膜構(gòu)成的兩種滅菌過濾器，以其各自的優(yōu)點競相比美，廣泛應(yīng)用于制藥、生物工程，有機酸、酶制劑、啤酒等發(fā)酵工藝或其它無菌系統(tǒng)。
冷凍式干燥器：國外近期推出的第三代板式換熱器和蓄能型循環(huán)式冷干機，其能耗僅為國產(chǎn)機的一半；無公害制冷劑（R134a）也為許多廠家所采用。
吸附式干燥器：采用傳感器與自控技術(shù)相結(jié)合的智能型控制器能根據(jù)用戶的實際露點要求和工況變化及時調(diào)整干燥器的吸附、再生和均壓時間，其節(jié)能效果可達30～50%。此外，綜合變壓吸附（PSA）和變溫吸附（TSA）之優(yōu)勢，避其劣勢的微熱再生型干燥器以及零排放（不消耗產(chǎn)品氣）和利用壓縮機余熱再生等新型吸附式干燥器紛紛上市。為高壓、特殊工藝氣體（如氫氣、二氧化碳、天然氣等），專門設(shè)計的吸附式干燥器也得到廣泛應(yīng)用。
綜上所述，目前國內(nèi)壓縮空氣（氣體）凈化技術(shù)及應(yīng)用水平與國外先進水平仍有較大差距，市場潛力頗大。由于潔凈技術(shù)中融入眾多高科技成份，單純依靠自主開發(fā)和國產(chǎn)化，將有可能貽誤時機，拉大本已存在的距離，因此，國內(nèi)已有數(shù)家凈化器廠商采用引進技術(shù)，利用外資、進口關(guān)鍵零部件和自主開發(fā)，國產(chǎn)化相結(jié)合方式，組建獨資、合資、合作型企業(yè)，以兩個掛靠，即技術(shù)向國際水平掛靠，經(jīng)營向國際市場掛靠，步入蓬勃發(fā)展的凈化技術(shù)市場。
此外，德、英、美、意、日等國的凈化器制造廠商也紛紛進入中國市場。事實上，目前國內(nèi)凈化行業(yè)的競爭在相當程度上反映了國外著名凈化器制造廠商在中國大陸市場的競爭。當然，在合作與競爭中，最終受益的是各行各業(yè)的用戶。
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