CN114515488B - 一种聚结过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚结过滤器，包括筒体、聚结滤芯、自适应旋转叶轮和驱动件，筒体内部设有隔板，隔板将筒体分割成上腔室和下腔室，且隔板上设有上下贯穿的安装孔，聚结滤芯安装在安装孔处，筒体的上端设有与上腔室内连通的出气口，筒体的下端分别设有与下腔室内连通的进气口和排污口，自适应旋转叶轮置于上腔室内，且其轴端密封延伸至穿出筒体外，驱动件的驱动端与自适应旋转叶轮的轴端传动连接，如此可高效的对气体进行净化处理。
Description
技术领域
本发明涉及气液过滤技术领域，尤其涉及一种聚结过滤器。
背景技术
在当前的天然气运输技术中，管道运输是实现大量天然气资源长距离传输的最佳途径。压缩机站是天然气长输管道的心脏，其核心功能是对管道中输送的天然气加压，提高管道的输送能力，离心压缩机通常用作压缩机单元的核心设备。
为了避免离心压缩机中的气体泄漏，必须在轴端采取密封措施。由于干气密封件具有泄漏少，磨损少和能耗低的特点，因此大多数压缩机制造商目前都使用这种类型的密封件。在干气密封操作期间，两个密封表面之间将形成厚度约为3μm的气膜。该气体膜具有很强的刚性和良好的稳定性，可以防止压缩机内处理的气体流向外部造成泄漏。但是，从地面提取的天然气会在不同程度上夹带一些游离水、润滑油、轻烃凝析液、凝析油等杂质。如果液滴进入干气密封系统，则密封环将磨损、腐蚀或受热应变而失效，这将导致天然气的泄漏和压缩机停止运转，造成严重的运行安全事故并带来重大的经济损失。
为了保证压气站核心设备的正常生产运行，站内通常安装旋风分离器、卧式过滤分离器、聚结过滤器(例如，干气密封过滤器)和燃气过滤器来净化天然气。进入站内的天然气依次经过旋风分离器和过滤器，然后大部分进入压缩机。部分压缩气体作为密封气体被抽出，经干气密封过滤器过滤后输送至压缩机轴端。
其中，干气密封滤芯是干气密封过滤器中的核心部件，是聚结滤芯，对过滤精度要求很高，主要用于去除1μm以下的液滴颗粒，其过滤机理是气体通过聚结滤芯时，滤材中的纤维拦截气体中的液滴，然后小液滴通过液滴之间的碰撞或液滴与纤维的相互作用在滤材中形成较大的液滴，然后在重力作用下从滤芯中排出，过滤后的气体从过滤器出气口排出。
由于聚结过滤器精度高，因此所使用的滤材纤维直径一般较小。当工况出现较大波动，滤芯内部液体不能及时排出，容易堵塞滤材孔隙，导致滤芯压降急速上升，且下游容易出现二次夹带现象，对压缩机组等设备的正常运行造成危害，可能造成重大的经济损失。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能加快排液速度，降低稳态压降，延长聚结滤芯的使用寿命，减少二次夹带现象的聚结过滤器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种聚结过滤器，包括筒体、聚结滤芯、自适应旋转叶轮和驱动件，所述筒体内部设有隔板，所述隔板将所述筒体分割成上腔室和下腔室，且所述隔板上设有上下贯穿的安装孔，所述聚结滤芯安装在所述安装孔处，所述筒体的上端设有与所述上腔室内连通的出气口，所述筒体的下端分别设有与所述下腔室内连通的进气口和排污口，所述自适应旋转叶轮置于所述上腔室内，且其轴端密封延伸至穿出所述筒体外，所述驱动件的驱动端与所述自适应旋转叶轮的轴端传动连接。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得筒体进气口进入的气体在进入到聚结滤芯内后由聚结滤芯对气体中的固态物和液滴(主要为油滴)进行初步滤除，而初步滤除的液滴和固态物沉降到下腔室内，而穿过所述聚结滤芯的固态物和液滴在于自适应旋转叶轮的撞击下沉降至上腔室底部，而沉积的液体经所述聚结滤芯回流至下腔室内，从而实现对气体进行净化处理。
上述技术方案中所述聚结滤芯包括滤芯内骨架、滤芯外骨架、滤芯上端盖、滤芯下端盖和聚结层滤材，所述滤芯内骨架和滤芯外骨架均为筒状，且所述滤芯外骨架竖向套设在所述滤芯内骨架外，且二者之间具有环形空间，所述滤芯外骨架和滤芯内骨架夹设在所述滤芯上端盖和滤芯下端盖之间，所述滤芯上端盖、滤芯下端盖、滤芯内骨架和滤芯外骨架共同将所述环形空间围合形成一个环形的安装腔，所述聚结层滤材填充在所述安装腔内，所述滤芯上端盖和滤芯下端盖还分别将所述滤芯内骨架的两端封堵，所述滤芯下端盖的中部设有与所述滤芯内骨架内孔贯通的连接孔，所述聚结滤芯置于所述上腔室内，所述滤芯下端盖安装在所述隔板上，且所述安装孔与所述连接孔241贯通。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且过滤面积大。
上述技术方案中所述聚结层滤材包括多层筒状的非均质滤层，且多层所述非均质滤层沿内外方向依次套合形成。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得其过滤效果更佳。
上述技术方案中位于最内层的所述非均质滤层为亲油滤材，而余下的多层所述非均质滤层的上端为亲油滤材，而下端为疏油滤材，且所述疏油滤材的上端与同一层所述亲油滤材的下端相互连接，且多层所述非均质滤层中亲油滤材的精度由内向外逐渐降低，而疏油滤材的精度由内向外逐渐增加，多层所述非均质滤层中亲油滤材的高度由内向外逐渐减小，而疏油滤材的高度由内向外逐渐增加。
上述技术方案的有益效果在于：如此可防止聚结层内部大片液体区域形成，降低内部液体含量，延缓压降增长，且稳态压降降低。
上述技术方案中所述非均质滤层的层数为N层，多层所述非均质滤层中亲油滤材的高度由内向外的顺序依次递减，且递减量为所述非均质滤层总高度的1/N，多层所述非均质滤层中疏油滤材的高度由内向外的顺序依次递加，且递加量为所述非均质滤层总高度的1/N。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得进入到聚结滤芯内的油气混合物的油在经聚结滤芯由内向外扩散时，由聚结层滤材中的亲油滤材吸油(故由内向外含油量逐渐降低，故多层非均质滤层中的亲油滤材的高度由内向外递减)，而由疏油滤材排油，使得亲油滤材所吸附的油料能便捷的经疏油滤材向下排放至回流至下腔室内(故多层非均质滤层中的疏油滤材的高度由内向外递增，从而可加速排油)。
上述技术方案中所述聚结层滤材还包括设置于所述滤芯外骨架侧壁上的排液滤层。
上述技术方案的有益效果在于：如可由排液滤层来进一步的进行吸湿以使得避免气体中的微液滴渗出至上腔室内。
上述技术方案中所述自适应旋转叶轮包括转轴、安装盘和多片叶片，所述聚结滤芯为圆柱状，所述安装盘水平设置于所述聚结滤芯的上方，且所述安装盘与所述聚结滤芯同轴分布，所述转轴竖直同轴安装在所述安装盘的上端，所述转轴的上端向上延伸至穿出所述筒体外，并与所述筒体上端密封转动连接，所述驱动件与所述转轴的上端传动连接，多个所述叶片竖向设置，并环向间隔均匀的安装在所述安装盘的下端，且所述聚结滤芯位于多个所述叶片之间，每个所述叶片的下端向下延伸至靠近所述隔板的上端。
上述技术方案的有益效果在于：如此由驱动件带动自适应性旋转叶轮转动，并由自适应旋转叶轮的叶轮与气体中的液滴碰撞而使得液滴沉降以与气体分离。
上述技术方案中所述叶片包括叶片本体，所述叶片本体的水平截面为波浪形，每个所述叶片本体的同一侧沿其宽度方向均布有竖向贯通的导流槽，所述叶片本体设有导流槽的一侧还设置有亲油柔性层。
上述技术方案的有益效果在于：通过将叶片本体设置为波浪形，可增大叶片本体与气流的接触面积，而在叶片本体上设置导流槽可有助于聚集在叶片本体上的液体沿导流槽向下排出(避免聚集的液体被再次甩飞)。
上述技术方案中多个所述叶片旋转轨迹的内环至所述聚结滤芯外边缘间距为1-5cm。
上述技术方案的有益效果在于：如此可满足自适应性旋转叶轮与聚结滤芯的装配要求。
上述技术方案中还包括过滤板件，所述过滤板件设置于所述上腔室内，并位于所述安装盘的上方，所述过滤板件将所述上腔室内分割成位于上方的第一上腔室和位于下方的第二上腔室，且所述转轴贯穿所述过滤板件并与所述过滤板件密封转动连接，所述出气口与所述第一上腔室内连通。
上述技术方案的有益效果在于：如此可由过滤板件对聚结滤芯过滤后的气体进行二次过滤，同时可在聚结滤芯过滤失效后进行保护作用。
上述技术方案中所述过滤板件包括疏油分离层和两块板体，所述疏油分离层和两块板体的中部均设有轴孔，所述疏油分离层夹设在两块所述板体之间，并均位于所述安装盘的上方，且所述疏油分离层和两块板体的轴孔相互对齐，两块所述板体上均布有上下贯穿的孔眼，两块所述板体均与所述筒体连接，且所述转轴穿过所述疏油分离层和两块板体的中部均设有轴孔并与两块所述板体密封转动连接。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的整体结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的聚结滤芯的纵向剖视图；
图3是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的聚结滤芯的横向剖视图；
图4是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的多层非均质滤层分布示意图；
图5是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的自适应旋转叶轮的结构示意图；
图6是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的叶片的局部视图；
图7是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的单个叶片的示意图；
图8是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的过滤板件的俯视图；
图9是本发明一个实施例提供的聚结过滤器的过滤板件的剖视图；
图10为预处理气体的颗粒物质量浓度与自适应旋转叶轮转速之间的关系曲线图；
图11为商业滤芯与本实施例中聚结滤芯过滤过程中压降对比曲线图；
图12为商业滤芯的稳态效率曲线图；
图13为本发明实施例中所提供的聚结滤芯的稳态效率曲线图；
图14为商业滤芯与本发明实施例所提供的聚结滤芯下游计数浓度对比曲线图。图中：1筒体、11隔板、111安装孔、12出气口、13进气口、14排污口、2聚结滤芯、21滤芯内骨架、22滤芯外骨架、23滤芯上端盖、24滤芯下端盖、241连接孔、25聚结层滤材、251非均质滤层、2511亲油滤材、2512疏油滤材、252排液滤层、3自适应旋转叶轮、31转轴、32安装盘、33叶片、331叶片本体、332导流槽、333亲油柔性层、4驱动件、5过滤板件、51疏油分离层、52板体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例提了一种聚结过滤器，包括筒体1、聚结滤芯2、自适应旋转叶轮3和驱动件4，所述筒体1内部设有隔板11，所述隔板11将所述筒体1分割成上腔室和下腔室，且所述隔板11上设有上下贯穿的安装孔111，所述聚结滤芯2安装在所述安装孔111处，所述筒体1的上端设有与所述上腔室内连通的出气口12，所述筒体1的下端分别设有与所述下腔室内连通的进气口13和排污口14(所述排污口处设有阀门)，所述自适应旋转叶轮3置于所述上腔室内，且其轴端密封延伸至穿出所述筒体1外，所述驱动件4的驱动端与所述自适应旋转叶轮3的轴端传动连接，如此使得筒体进气口进入的气体在进入到聚结滤芯内后由聚结滤芯对气体中的固态物和液滴进行初步滤除，而初步滤除的液滴和固态物沉降到下腔室内，而经过所述穿过所述聚结滤芯的固态物和液滴在于自适应旋转叶轮的撞击下沉降至上腔室底部，并经所述聚结滤芯回流至下腔室内，从而实现对气体进行净化处理。
如图2和图3所示，上述技术方案中所述聚结滤芯2包括滤芯内骨架21、滤芯外骨架22、滤芯上端盖23、滤芯下端盖24和聚结层滤材25，所述滤芯内骨架21和滤芯外骨架22均为筒状，且所述滤芯外骨架22竖向套设在所述滤芯内骨架21外，且二者之间具有环形空间，所述滤芯外骨架22和滤芯内骨架21夹设在所述滤芯上端盖23和滤芯下端盖24之间，所述滤芯上端盖23、滤芯下端盖24、滤芯内骨架21和滤芯外骨架22共同将所述环形空间围合形成一个环形的安装腔，所述聚结层滤材25填充在所述安装腔内，所述滤芯上端盖23和滤芯下端盖24还分别将所述滤芯内骨架21的两端封堵，所述滤芯下端盖24的中部设有与所述滤芯内骨架21内孔贯通的连接孔241，所述聚结滤芯2置于所述上腔室内，所述滤芯下端盖24安装在所述隔板11上，且所述安装孔111与所述连接孔241贯通，其结构简单，且过滤面积大。
其中，所述滤芯外骨架和滤芯内骨架均可采用侧壁上布满通孔的不锈钢筒。
如图3和图4所示，上述技术方案中所述聚结层滤材25包括多层筒状的非均质滤层251，且多层所述非均质滤层251沿内外方向依次套合形成，如此使得其过滤效果更佳。
详见图4，上述技术方案中位于最内层的所述非均质滤层251为亲油滤材2511，而余下的多层所述非均质滤层251的上端为亲油滤材2511，而下端为疏油滤材2512，且所述疏油滤材2512的上端与同一层所述亲油滤材2511的下端相互连接，且多层所述非均质滤层251中亲油滤材2511的精度由内向外逐渐降低，而疏油滤材2512的精度由内向外逐渐增加，多层所述非均质滤层251中亲油滤材2511的高度由内向外逐渐减小，而疏油滤材2512的高度由内向外逐渐增加，如此可防止聚结层内部大片液体区域形成，降低内部液体含量，延缓压降增长。其中，亲油滤材是由亲油材质的纤维编织而成，而疏油滤材是由疏油材质的纤维编织而成，而亲油滤材和疏油滤材的精度均与其对应的纤维直径呈负相关。亲油滤材和疏油滤材的原材料都是玻璃纤维，区分的条件油和它们的接触角不同，接触角大于90°纤维制备的为疏油滤材，接触角小于90°纤维制备的为亲油滤材。
上述技术方案中所述非均质滤层251的层数为N层(N为正整数)，多层所述非均质滤层251中亲油滤材2511的高度由内向外的顺序依次递减，且递减量为所述非均质滤层251总高度的1/N，多层所述非均质滤层251中疏油滤材2512的高度由内向外的顺序依次递加，且递加量为所述非均质滤层251总高度的1/N，如此使得进入到聚结滤芯内的油气混合物的油在经聚结滤芯由内向外扩散时，由聚结层滤材中的亲油滤材吸油(故由内向外含油量逐渐降低，故多层非均质滤层中的亲油滤材的高度由内向外递减)，而由疏油滤材排油，使得亲油滤材所吸附的油料能便捷的经疏油滤材向下回流至下腔室内(故多层非均质滤层中的疏油滤材的高度由内向外递增，从而可加速排油)。
实际运行中聚结滤芯的进气侧的气流中含液量最高，因此其最内侧的非均质滤层251(全部为亲油滤材2511)，如此能够更好的捕集和吸收液体，另外沿着气流方向气体中的含液量会逐渐减小，余下的多层非均质滤层中的亲油滤材的高度逐层变短，精度也逐渐降低；对应的从进气侧沿着气流方向所需要排出的液体量会越来越多，疏油滤材高度也由内向外逐渐增长，如此可以极好的避免沿气流方向滤材底部被润湿而产生破裂、导致性能骤减、寿命缩短的潜在威胁。
具体的，所述聚结层滤材25可以包括4-8层非均质滤层251。例如，在本说明书的一个实施方式中，该聚结层滤材25的非均质滤层251可以为8层，当然，该聚结层滤材25的非均质滤层251的层数并不局限于8层，非均质滤层251的层数可根据现场工况进行调整。具体的，非均质滤层251该层数主要是根据预处理气体中颗粒物质量浓度情况来确定，预处理气体中颗粒物浓度高对应的层数就越多。例如，如表1所示，聚结层滤材25中非均质滤层251的层数和预处理气体中颗粒物质量浓度的关系如表1：
表1
| 预处理气体中颗粒物质量浓度 | 层数 |
| ≥50mg/m3 | 8 |
| 40mg/m3-50mg/m3 | 7 |
| 30mg/m3-40mg/m3 | 6 |
| 20mg/m3-30mg/m3 | 5 |
| 0mg/m3-20mg/m3 | 4 |
当该聚结层滤材25的非均质滤层251为8层时，各层非均质滤层中亲油滤材2511和疏油滤材2512的纤维直径变化如下：亲油滤材2511沿气流方向精度逐渐降低，具体如下：进气侧前两层纤维直径1-4μm，第三、四层的纤维直径2-5μm，第五、六层的纤维直径3-6μm，第七、八层的纤维直径4-7μm；疏油滤材2512沿气流方向精度逐渐增加，进气侧前两层的纤维直径4-7μm，第三、四层的纤维直径3-6μm，第五、六层的纤维直径2-5μm，第七、八层的纤维直径1-4μm。
具体的，上述技术方案中所述聚结层滤材25还包括设置于所述滤芯外骨架22侧壁(内壁和/或外壁)上的排液滤层252，如可由排液滤层来进一步的进行吸湿以使得避免气体中的微液滴渗出至上腔室内。由于排液滤层252的厚度比较大，且填充度比较低，为了避免排液滤层与最外层的非均质滤层251接触，此时优选的，可将排液滤层252设置于滤芯外骨架的外侧壁上,从而避免长时间使用后，避免聚结层滤材25经过压缩而导致滤芯外骨架和滤芯内骨架之间缝隙增大，从而对聚结滤芯的性能产生不利影响。所述排液滤层材质为涤纶、芳纶或锦纶材质的针刺毡、水刺毡或编织毡。
如图5所示，上述技术方案中所述自适应旋转叶轮3包括转轴31、安装盘32和多片叶片33，所述聚结滤芯2为圆柱状，所述安装盘32水平设置于所述聚结滤芯2的上方，且所述安装盘32与所述聚结滤芯2同轴分布，所述转轴31竖直同轴安装在所述安装盘32的上端，所述转轴31的上端向上延伸至穿出所述筒体1外，并与所述筒体1上端密封转动连接，所述驱动件4与所述转轴31的上端传动连接，多个所述叶片33竖向设置，并环向间隔均匀的安装在所述安装盘32的下端(叶片的一侧朝向安装盘中部，而另一侧朝向安装盘的边缘)，且所述聚结滤芯2位于多个所述叶片33之间，每个所述叶片33的下端向下延伸至靠近所述隔板11的上端，如此由驱动件带动自适应性旋转叶轮转动，并由自适应旋转叶轮的叶轮与气体中的液滴碰撞而使得液滴沉降以与气体分离。
如图6和图7所示，上述技术方案中所述叶片33包括叶片本体331，所述叶片本体的水平截面为波浪形，优选的，所述叶片本体331的水平截面为“W”形，且其双凹口的一侧与其转动方向一致，且所述叶片本体331双凹口的一侧沿其宽度方向均布有竖向贯通的导流槽332，所述叶片本体331设有导流槽332的一侧还设置有亲油柔性层333(可以是亲油海绵层，从而避免液滴撞击后飞溅，而是能吸附在亲油柔性层上)，通过将叶片本体设置为“W”形，且在叶片本体双凹口的一侧设置导流槽使得叶片本体与气流接触面积增大，另外设置亲油柔性层使得与叶片本体撞击的液滴能吸附在叶片本体上并在聚集后向下沉降中上腔室底部。其中，所述叶片的两个凹口的角度为α(α优选为的75°-85°，进一步优选的，α为80°)。其中，所述导流槽的槽深为2-5mm，而导流槽的槽宽优选的为2-5cm,导流槽的断截面形状可以是矩形或三角形，其中，为了进一步提升该导流槽332的导流效果：亲油柔性层还可以是亲油亲水型纳米纤维膜。
上述技术方案中多个所述叶片33旋转轨迹的内环至所述聚结滤芯2外边缘间距为1-5cm，如此可满足自适应性旋转叶轮与聚结滤芯的装配要求。
进一步优选的，多个所述叶片(竖向倾斜设置)的下端均朝向同侧倾斜(叶片双凹口的一侧倾斜朝下)，其与水平面的夹角小于30°，如此使得其叶片捕集的液滴能便捷的导流槽向下沉降。
其中，优选的，相邻两个叶片之间最小间距位置处的间距为2-10mm，以保证过滤后的气流可以顺畅通过，而优选的，所述自适应旋转叶轮旋转轨迹的外边缘与筒体的内侧壁的间距为5-10cm,从而避免筒体干扰自适应旋转叶轮正常转动。
如图8和图9所示，上述技术方案中还包括过滤板件5，所述过滤板件5设置于所述上腔室内，并位于所述安装盘32的上方，所述过滤板件5将所述上腔室内分割成位于上方的第一上腔室和位于下方的第二上腔室，且所述转轴31贯穿所述过滤板件5并与所述过滤板件5密封转动连接，所述出气口12与所述第一上腔室内连通，如此可由过滤板件对聚结滤芯过滤后的气体进行二次过滤，同时可在聚结滤芯过滤失效后进行保护作用。
上述技术方案中所述过滤板件5包括疏油分离层51和两块板体52，所述疏油分离层51(疏油分离层51材质与疏油滤材的材质一致)和两块板体52的中部均设有轴孔，所述疏油分离层51夹设在两块所述板体52之间，并均位于所述安装盘32的上方，且所述疏油分离层51和两块板体52的轴孔相互对齐，两块所述板体52上均布有上下贯穿的孔眼，两块所述板体52均与所述筒体1连接，且所述转轴31穿过所述疏油分离层51和两块板体52的中部均设有轴孔并与两块所述板体52密封转动连接，其结构简单，其中孔眼的直径优选的为1-3cm)，进一步优选的，两块板体上的孔眼部分或全部上下重合，且所有的孔眼均位于疏油分离层的正上方或正下方，如此使得其过滤效果佳。
该疏油分离层51具体可以为具有一定厚度的疏油型滤材(其由疏油纤维编织而成，其纤维的直径可以是2-7μm)，疏油分离层的厚度可以是0.4-0.6mm。
所述自适应旋转叶轮的转速y(单位，r/min)和预处理气体中颗粒物质量浓度x(单位，mg/m3)之间的关系如下：
其中：A1、A2、x0、dx为根据工况条件进行选取的已知量。具体的，上述参数的选取和工况条件相关，在目前的实验条件下，A1＝77、A2＝3440、x0＝26.7、dx＝5.4，具体的自适应旋转叶轮的转速与预处理气体中颗粒物质量浓度的关系可参考如表2：
表2
| 现场颗粒物质量浓度 | 转速 |
| 40mg/m3-60mg/m3 | 3600r/min |
| 20mg/m3-40mg/m3 | 2400r/min |
| 0mg/m3-20mg/m3 | 1000r/min |
所述自适应性旋转叶轮的转速与预处理气体中颗粒物质量浓度具体可参阅图10所示。
本实施例所提供的聚结滤芯(即附图中的研发滤芯)的稳态压降较市面上现有的聚结滤芯(即附图中的原有滤芯，为现有市面上的商业滤芯)相比可下降2-3kPa，到达稳态压降所需的时间是原有滤芯的2-3倍(见图11)，相比原有滤芯稳态效率基本维持99.9％以上(见图12和图13)，1μm以下颗粒物低于10P/cm3，最易穿透粒径(0.24μm)处计数浓度下降97.4％，且下游基本上不出现1μm以上颗粒物(见图14)。
其中，最易穿透粒径为：过滤过程中，较小的颗粒由于扩散作用容易被纤维捕集，微粒尺寸越小，扩散作用影响越大，越容易被捕集；较大的颗粒由于拦截和惯性作用容易被纤维捕集，微粒尺寸越大，拦截和惯性作用影响越大，微粒越容易被捕集。因此，效率曲线有个最低点，该点对应粒径称为最易穿透粒径。
通过上述对比实验数据可以发现：
原有滤芯的聚结层通常采用精度单一的过滤材料，液体杂质被捕获后润湿滤材，在单层滤材内形成若干液体通道，而后这些液体通道向四周扩散、相互连接形成大片液体区域，从而导致滤芯内部含液量增加，且此时滤芯内部液体不易排出，容易引起滤芯阻力增大，滤芯寿命降低。
较原有滤芯而言，本实施例中的聚结滤芯(研发滤芯)的创新点之一在于聚结层采用非均质材料，过滤材料由多种不同纤维直径的亲疏油玻璃纤维组成，并进行阶梯组合，即先用亲油型滤材捕获、聚集液体，疏油型滤材的递增可实现随气流方向增强排液功能，缓解大片液体区域形成出现的现象，滤芯含液量相比原有滤芯可降低40％-60％以上，含液量降低，液膜厚度变薄，减少气体流动阻碍，使得滤芯压降缓慢增长，聚结滤芯使用寿命是原有聚结滤芯的3-5倍，同时也解决了沿气流方向滤材底部被润湿后产生破裂、导致性能骤减、寿命缩短的潜在威胁。
原有聚结滤芯使用过程中聚结层表面易形成液膜，液膜的存在会造成滤芯压降迅速升高，且当气体通过液膜时，容易吹破液膜，造成管道下游颗粒物浓度增加。
较传统滤芯，本实施例的另一个创新点在于在聚结滤芯配合自适应旋转叶轮使用，当气体通过液膜造成液膜破裂，且下游出现大液滴时，液滴在气流的带动下撞击在旋转的叶片33上，叶片表面的亲油柔性层可对下游出现的1μm以上的颗粒物进行二次捕集，并避免液滴受撞击而产生液滴飞溅。此外，叶片旋转时产生的离心力可以加快叶片表面的液体的排液速度，导流槽也可进一步的加快排液速度。
而在聚结滤芯因变形失效时，聚结滤芯无法为下游设备提供保护作用，管道中的颗粒物会对下游压缩机组等设备正常运行造成危害，而本实施例通过增设过滤板件5可在聚结滤芯失效时对下游设备进行保护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种聚结过滤器，其特征在于，包括筒体(1)、聚结滤芯(2)、自适应旋转叶轮(3)和驱动件(4)，所述筒体(1)内部设有隔板(11)，所述隔板(11)将所述筒体(1)分割成上腔室和下腔室，且所述隔板(11)上设有上下贯穿的安装孔(111)，所述聚结滤芯(2)安装在所述安装孔(111)处，所述筒体(1)的上端设有与所述上腔室内连通的出气口(12)，所述筒体(1)的下端分别设有与所述下腔室内连通的进气口(13)和排污口(14)，所述自适应旋转叶轮(3)置于所述上腔室内，且其轴端密封延伸至穿出所述筒体(1)外，所述驱动件(4)的驱动端与所述自适应旋转叶轮(3)的轴端传动连接；所述聚结滤芯(2)包括滤芯内骨架(21)、滤芯外骨架(22)、滤芯上端盖(23)、滤芯下端盖(24)和聚结层滤材(25)，所述滤芯内骨架(21)和滤芯外骨架(22)均为筒状，且所述滤芯外骨架(22)竖向套设在所述滤芯内骨架(21)外，且二者之间具有环形空间，所述滤芯外骨架(22)和滤芯内骨架(21)夹设在所述滤芯上端盖(23)和滤芯下端盖(24)之间，所述滤芯上端盖(23)、滤芯下端盖(24)、滤芯内骨架(21)和滤芯外骨架(22)共同将所述环形空间围合形成一个环形的安装腔，所述聚结层滤材(25)填充在所述安装腔内，所述滤芯上端盖(23)和滤芯下端盖(24)还分别将所述滤芯内骨架(21)的两端封堵，所述滤芯下端盖(24)的中部设有与所述滤芯内骨架(21)内孔贯通的连接孔(241)，所述聚结滤芯(2)置于所述上腔室内，所述滤芯下端盖(24)安装在所述隔板(11)上，且所述安装孔(111)与所述连接孔(241)贯通；所述聚结层滤材(25)包括多层筒状的非均质滤层(251)，且多层所述非均质滤层(251)沿内外方向依次套合形成；位于最内层的所述非均质滤层(251)为亲油滤材(2511)，而余下的多层所述非均质滤层(251)的上端为亲油滤材(2511)，而下端为疏油滤材(2512)，且所述疏油滤材(2512)的上端与同一层所述亲油滤材(2511)的下端相互连接，且多层所述非均质滤层(251)中亲油滤材(2511)的精度由内向外逐渐降低，而疏油滤材(2512)的精度由内向外逐渐增加，多层所述非均质滤层(251)中亲油滤材(2511)的高度由内向外逐渐减小，而疏油滤材(2512)的高度由内向外逐渐增加；所述聚结层滤材(25)还包括设置于所述滤芯外骨架(22)侧壁上的排液滤层(252)；
所述自适应旋转叶轮(3)包括转轴(31)、安装盘(32)和多片叶片(33)，所述聚结滤芯(2)为圆柱状，所述安装盘(32)水平设置于所述聚结滤芯(2)的上方，且所述安装盘(32)与所述聚结滤芯(2)同轴分布，所述转轴(31)竖直同轴安装在所述安装盘(32)的上端，所述转轴(31)的上端向上延伸至穿出所述筒体(1)外，并与所述筒体(1)上端密封转动连接，所述驱动件(4)与所述转轴(31)的上端传动连接，多个所述叶片(33)竖向设置，并环向间隔均匀的安装在所述安装盘(32)的下端，且所述聚结滤芯(2)位于多个所述叶片(33)之间，每个所述叶片(33)的下端向下延伸至靠近所述隔板(11)的上端；
所述叶片(33)包括叶片本体(331)，所述叶片本体(331)的水平截面为波浪形，每个所述叶片本体(331)的同一侧沿其宽度方向均布有竖向贯通的导流槽(332)，所述叶片本体(331)设有导流槽(332)的一侧还设置有亲油柔性层(333)；
还包括过滤板件(5)，所述过滤板件(5)设置于所述上腔室内，并位于所述安装盘(32)的上方，所述过滤板件(5)将所述上腔室内分割成位于上方的第一上腔室和位于下方的第二上腔室，且所述转轴(31)贯穿所述过滤板件(5)并与所述过滤板件(5)密封转动连接，所述出气口(12)与所述第一上腔室内连通；
所述过滤板件(5)包括疏油分离层(51)和两块板体(52)，所述疏油分离层(51)和两块板体(52)的中部均设有轴孔，所述疏油分离层(51)夹设在两块所述板体(52)之间，并均位于所述安装盘(32)的上方，且所述疏油分离层(51)和两块板体(52)的轴孔相互对齐，两块所述板体(52)上均布有上下贯穿的孔眼，两块所述板体(52)均与所述筒体(1)连接，且所述转轴(31)穿过所述疏油分离层(51)和两块板体(52)的中部均设有轴孔并与两块所述板体(52)密封转动连接；
所述自适应旋转叶轮的转速y和预处理气体中颗粒物质量浓度x之间的关系如下：
其中：A1＝77、A2＝3440、x0＝26.7、dx＝5.4，转速y的单位为r/min,预处理气体中颗粒物质量浓度x的单位为mg/m3。
2.根据权利要求1所述的聚结过滤器，其特征在于，所述非均质滤层(251)的层数为N层，多层所述非均质滤层(251)中亲油滤材(2511)的高度由内向外的顺序依次递减，且递减量为所述非均质滤层(251)总高度的1/N，多层所述非均质滤层(251)中疏油滤材(2512)的高度由内向外的顺序依次递加，且递加量为所述非均质滤层(251)总高度的1/N。
3.根据权利要求1所述的聚结过滤器，其特征在于，多个所述叶片(33)旋转轨迹的内环至所述聚结滤芯(2)外边缘间距为1-5cm。
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