一种控制空气过滤元件上水分的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及空气过滤领域。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，空气过滤是将空气通入除尘器，利用除尘器中的过滤元件实现对空气中的悬浮细颗粒物进行拦截以达到空气净化的目的。其中空气中的细颗粒物被拦截下来之后会有部分的细颗粒物附着在过滤元件上形成滤饼。
[0003]在中国专利申请201310024020.8中提到了一种透平式气体压缩机前端除尘器，该除尘器中通过过滤元件及与过滤元件连接的孔板将除尘器壳部件内分隔为待过滤气体所在的第一空间和已过滤气体所在的第二空间，并且采用能将待过滤气体中粒径2 0.5μπι的粉尘去除率在99%以上的滤材组成过滤元件。
[0004]但是发明人发现，在上述除尘器中，往往在工作一段时间后就出现过滤工作能耗陡增的问题，这个问题经常出现在阴雨天气，同时发现阴雨天气中除尘器的运行状态相对不稳定。
[0005]为了进一步探究这个问题存在的原因，发明人采用包括功率表、压力计、温度计、湿度计等在内的多种传感器对除尘器的运行工作进行数据监控，在一段时候后收回数据进行分析时发现，除尘器能耗增加的主要原因是由过滤元件的向风侧和背风侧之间的压力差增大造成的。并且发明人在作进一步比较后发现，压力计所记录的过滤元件向风侧和背风侧之间的压力差在时间上存在夜晚升高、白天降低的波动，并且每当阴雨天气，压力差陡增至数倍于常规值，而在阴雨过后数天中逐渐回落至常规值，但一般会略高于常规值。
[0006]此时，发明人进一步对比湿度数据时，则发现上述压力波动趋势与湿度波动趋势呈现一致性，并且在时间上略微滞后于湿度波动趋势。
[0007]在上述基础上，发明人在进一步试验和研究后发现，导致上述原因的主要问题是由于空气湿度过大时水蒸气相变成液态水附着在过滤元件表面，而过滤元件表面中又是存在着由过滤拦截的尘粒构成滤饼。这样，当滤饼与液态水接触之后可能会形成气体不易通过的湿润结垢附着在过滤元件上将滤膜微孔堵塞，从而造成除尘器过滤压力升高、能耗增大甚至于过滤元件损坏破裂的问题。
[0008]并且发明人在经过进一步的研究后发现，空气湿度较大而造成的过滤元件过滤压差增大、过滤工作能耗增大的问题不仅仅是存在于上述的除尘器中，这个问题而是广泛存在于各种采用不同结构和滤材的过滤元件中。
【发明内容】
[0009]本发明提供的一种控制空气过滤元件上水分的方法旨在能够有效地将水分子从过滤元件上抽离，从而使过滤元件表面的滤饼保持干态透气。该方法能够很好地预防或者解决滤饼在过滤元件表面形成湿润结垢的问题，避免所述的滤饼湿润结构造成过空气过滤器能耗增加、运行不稳定。
[0010]为实现上述目的，本发明提供的一种控制空气过滤元件上水分的方法，该方法依赖于设置在空气过滤器上的能量输出装置来实现，步骤包括:1)判断空气过滤器中的过滤元件上是否产生或可能产生液态水;2)若步骤1)判断为是，则通过能量输出装置向用于形成所述液态水的水分子传送能量进而促进这些水分子与过滤元件分离;3)将与过滤元件分离的水分子抽离过滤元件。
[0011 ]在本发明中提供的控制空气过滤元件上水分的方法，实现的技术效果可以是以下两种但不仅限于以下两种:
[0012]第一种技术效果，是通过本发明的方法将过滤元件上滤饼形成的湿润结垢中的水分去除。当过滤元件上已经含有较多液态水时，这些液态水已经能够和滤饼形成将滤膜微孔堵塞的湿润结垢时。此时通过能量输出装置对这些液态水分子输送能量，进而促进这些水分子与过滤元件分离，也就实现了将液态水分子从滤饼中除去，破坏原本滤饼和水形成的湿润结垢，从而将水分子从过滤元件上分离。
[0013]第二种技术效果，是通过本发明的方法预防水分在过滤元件上积累使滤饼形成湿润结垢。当滤饼中不含有水分或者含有的水分较少时，此时过滤元件上的液态水还不足以使滤饼形成将滤膜微孔堵塞的湿润结垢时，此时通过能量输出装置实现加速水分从滤饼中除去，降低滤饼中含带液体水的量，同时也通过能量输出装置的作用，促进待过滤空气中含带的水在气态和液态之间的动态平衡向液态向气态方向移动。
[0014]发明人发现在上述的两种技术效果中，在同样的能量输出下，预防水分积累形成湿润结垢时相对于去除湿润结垢中的水分时更容易将水分子抽离过滤元件，这是因为当过滤元件上已经形成湿润结垢时，液态水与滤饼之间可能会发生水合反应，从而需要更多的能量将水分从湿润结垢中除去。但是发明人也发现，将水分从湿润结垢中分离后，原来滤饼中不易沉降的细小粉尘往往会聚集成颗粒更大的粉尘，有利于空气过滤器中过滤元件的清理再生。
[0015]在上述方法的基础上，可以进一步通过过滤工作中的过滤气流将上述的水分子从过滤元件抽离。
[0016]在本发明中提供的控制空气过滤元件上水分的方法，其原理主要是从两个方面实现:
[0017]第一，通过能量输出装置输送的能量提高过滤元件的热能和滤饼的热能，通过增加过滤元件上水分的分子间动能，从而促进过滤元件表面和滤饼中的固态或者液态水分相变为气态被待过滤空气带走。
[0018]第二，通过能量输出装置输送的热能也自然能够实现经过过滤元件的待过滤空气的温度升高，这样相当于增加了待过滤空气的不饱和程度。
[0019]综上可知，本发明中的降低滤饼中水分的方法能够加快过滤元件表面滤饼中的水分随着过滤气流带走，预防滤饼与液态水结合在过滤元件表面形成待过滤空气难以通过的湿润结垢；以及，当过滤元件表面已经存在滤饼与液态水结合形成湿润结垢时，通过能量输出装置将能量传送至湿润结垢中的水分子，从而将过滤元件上的水分子从过滤元件上分离。上述方法加快与滤饼结合的液相水为水蒸气被带走，将原本滤饼与液态水在过滤元件表面上形成的气体无法通过的湿润结垢破坏掉，使得过滤元件上的滤饼重新形成待过滤空气可以通过的气体通道。这样，本发明中所提供的方法能够解决的技术问题是预防或者解决过滤元件上出现的滤饼湿润结垢而造成的过滤元件能耗增加、工作效率降低的问题。
[0020]为实现上述方法，可以采用设置有能量输出装置采用热传递来实现，或者可以采用分子共振来实现，其中能量输出装置可以直接将热能作用于过滤元件上，能量输出装置也可以将输出的热能作用于过滤元件前端的待过滤空气。
[0021]需要说明的是，在现有技术中，对于空气过滤器中的空气除湿技术主要是从两个方面入手:
[0022]第一种是吸附法将待过滤空气中的水蒸气吸附，这是采用渗透压高的物质或是能与水发生反应的物质将空气中的水蒸气进行吸附拦截。但是所述的吸附法需要经常更换吸附剂，并且有可能会产生废液或者废渣，普遍而言，具有较高的成本。
[0023]第二种是冷凝法将待过滤空气中的水蒸气冷凝，这是根据干燥空气含带水蒸气的能力是随空气的温度升高而增加:譬如在标准大气压(0.1013MPa)下，温度为-20°C时，空气中含带的水蒸气达到饱和时为1.07kg/m3，0°C时，空气中含带的水蒸气达到饱和时为4.85kg/m3，20°C时，空气中含带的水蒸气达到饱和时为17.3kg/m3，50°C时，空气中含带的水蒸气达到饱和时为82.8kg/m3。这样就看出，将湿空气的温度降低，能够将湿空气中带有的水蒸气析出。冷凝法是目前技术中空气除湿的常用技术。
[0024]这就可以看出，目前本领域技术人员考虑的都是如何将过滤元件前端待过滤空气中的水分去除，降低待过滤空气的含水量。尤其是上述的冷凝法，需要将待过滤空气的温度降低，这恰恰与本发明中采用的技术手段背道而驰。
[0025]所以发明人也就发现，尽管现有技术中的方法能够有效降低过滤元件前端待过滤空气中的水分，但是并不是所有情况下都能实现本发明所要解决的液态水和滤饼在过滤元件上形成湿润结垢的技术问题。
[0026]这是因为待过滤空气中的水蒸气在过滤元件表面相变为液态水析出，这不仅仅与空气中的含水量有关，还与空气的相对湿度有关，这样也就说明，在本发明中的控制空气过滤元件上水分的方法是通过加热实现的，这种加热无论是作用于过滤元件还是过滤元件前端的待过滤空气，都必然能够直接或者间接地导致通过过滤元件的待过滤空气的温度升高，而当待过滤空气的温度升高之后，在相同工作压力下，温度升高后的待过滤空气的饱和绝对湿度增大，而此时空气中的含水量保持不变，故而温度升高后待过滤空气的相对湿度降低。
[0027]这就是当待过滤空气的相对湿度降低之后，待过滤空气中带有的水蒸气也可以理解为更加地不饱和，从而首先待过滤空气在通过过滤元件时，空气中带有的水蒸气更加地不容易从空气中析出而附着在过滤元件上；同时，待过滤空气在通过过滤元件的时候，能够更加容易地将过滤元件上的液态水相变为水蒸气带走。
[0028]此外，本发明中所采用降低滤饼中水分的方法还附带着能解决另外一个问题。发明人还发现，当空气温度低于相应的冰点温度时，空气中依然是可以带有一定量的水蒸气的，但是这些水蒸气一旦在过滤元件上析出，则很容易直接凝结为固态，而固态的冰本身就能够在过滤元件上形成一层致密的不透气层，造成对过滤元件的堵塞、造成过滤压差陡增；同时，固态冰是一种硬度较大的晶体，容易划损或者刺透过滤元件，对过滤元件造成许多微小的机械损伤，难以修复。而在上述方法中，通过能量输出装置，则可以很好地解决这个问题，不仅仅能够将滤