防污染真空抽气系统(2)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)浙江真空设备集团有限公司 作者:许涛

3、以液环泵为前级泵的机组

  以液环泵为前级泵可以与大气喷射泵、罗茨泵配成各种真空机组,这些机组的真空度除决定于泵的配置外,液环泵的工作液也有很大影响,它们的工作范围从10-1Pa~105Pa。凡是配置有大气喷射泵的机组,由于已向液环泵内充入了气体,所以不会再发生汽蚀。其它机组应尽量避免在极限压力下工作,否则液环泵会发生汽蚀,必要时可掺入少量气体。

3.1、液环(大气)泵机组

  大气喷射泵(以下简称大气泵)是气体喷射泵的一种,它不能单独工作,必须与水环泵组合才能达到提高真空度,扩展工作范围的目的。有人声称大气泵不需动力,这是不客观的错误的观点,其实只是它的动力来自水环泵,只有水环泵运转产生真空之后,大气泵的工作气体才能籍着压差进入喷嘴,并在喷嘴出口处造成超音速气流,在动能急剧增加的同时压力下降,从而在混合室造成真空,将被抽气体吸入。因此大气泵是以损失水环泵的抽气能力为代价的,不了解这一点就不能正确认识大气泵。

  大气泵的极限压力与大气泵和水环泵的抽速配比有关,两者抽速比一般为0.5~0.6,最大不超过0.65,它与大气泵的结构设计有关。试验表明,大气泵的结构决定之后,抽速比有一个临界点,超过临界点,大气泵的极限压力就会升高并产生波动,进入不稳定工作状态。随着抽速比的继续增加,极限压力的波动会越来越大,直至大气泵失效。此外,大气泵与水环泵匹配时还应考虑水温对水环泵抽速的影响,夏日水温升高导致水环泵抽速下降,从而使上述抽速比增加,有可能引起大气泵进入不稳定工作状态。有必要指出,大气泵的喷嘴口径不能过小,否则容易造成喷嘴堵塞。例如SK-1.5泵所配大气泵的口径只有1.8mm左右,用户使用中经常出现堵塞,导致大气泵失去作用。

  目前市场供应的大气泵的极限压力水平不高,一般均在103Pa左右。究其原因,主要是大气泵与水环泵之抽速配比过大,我们从控制抽速配比着手,使大气泵的极限压力达到(3~4)×102Pa。虽然大气泵与水环泵的组合可将压力降低一个数量级,但抽速只有水环泵的(50~60)%,所以单独使用的很少,往往再配上一个罗茨泵。

3.2、罗茨液环(大气)泵机组

  由于大气泵虽提高真空度,但存在一个低抽速段,因此为提高这个真空范围的抽速,过去曾在前面加一ZJ型罗茨泵(不带溢流阀)。但这种配置必然导致罗茨泵在超过允许工作压力后停止运转,(图4曲线2),仍然存在一个低抽速区段。最好的方法是配置一带溢流阀的ZJP型罗茨泵,它的优点是增加了原低抽速区段(图4阴影部分)的抽速,而且机组不必设置预抽管路和真空继电器。如有必要可以再增配一台ZJP型罗茨泵,使极限压力达到0.3Pa~0.5Pa。

3.3、罗茨液环泵机组

  罗茨泵可以根据工作范围和抽速大小的要求,选择一台、二台甚至三台罗茨泵按不同配比串联起来与液环泵组成机组。使用在各种不同场合。为了保证工作安全可靠和能与液环泵几乎同时起动,一般均采用带溢流阀罗茨泵,如靠近液环泵的罗茨泵承受的压差较大,可以在罗茨泵出口设置冷却器或选用气冷式罗茨泵。

4、防污染真空抽气系统(闭式环液循环真空系统)

  在医药、化工、农药等行业的生产过程中,大都会排放出一些有毒、有异味、有腐蚀性的气体和蒸汽,不但对操作人员的身体造成一定的危害,更重要的是严重污染环境,处理这些排放的有害气体、蒸汽和液体,需要庞大的设备和大量的资金,造成严重的浪费和生产成本的增加。针对这种情况我们推出一种闭式环液循环真空抽气系统,又称防污染真空抽气系统,此系统可以使用工艺流程中所采用的任何液体和工艺流程中产生的任何气态凝结液作为环液,并可对蒸汽溶液进行回收,冷却水没被污染不必再进行处理,所以该系统所附加的费用可以很快从经济效益中收回,并可将有害气体(蒸汽)和液体对环境的污染降到最低。

4.1、高沸点闭式环液循环系统

  系统设置了环液冷却器,它使液环泵保证有一个良好的抽气性能,主要适用于不以回收为主要目标的场合,此处循环使用的是高沸点环液。

4.2、低沸点闭式环液循环系统

  对低沸点环液而言,仅设置环液冷却器是远远不够的,因为低沸点环液的挥发物会从排气口排出而污染环境。环液的沸点愈低,挥发物愈多,因此必须增设一个排气冷却器,它不但可大大减少有害气体的排放,还可将气体冷凝回收。

  溶液蒸汽的回收率决定于排气冷凝器的工作温度,这个冷凝器的温度也影响到有害气体的排放,并可使排放后的处理费用降至最低。冷凝器的温度应视环液的性质而定,一般而言,对高沸点液体可取饱和蒸汽压为(1~1.3)×103Pa时的温度,对低沸点液体则可取饱和蒸汽压为(2~2.6)×103Pa时的温度。例如丙酮可取(-15~-17)℃,甲醇可取(-5~-7)℃,而甲苯则宜取(8~10)℃。配备了有效的环液和气体冷却系统可使排放气体损失减少(40~70)%。

4.3 、系统的运行

  只要在产品的加工过程中使用液体或溶液,而且需在中间产品或最终产品生成之前再除去这些液体,那就可以使用闭式环液循环真空抽气系统。为了确保产品处理的顺利进行,系统必须在低于产品本身的温度下运行,其真空度也处于辅助液体能按其沸腾特性进行蒸发和抽出的范围内。如上述系统真空度还不够,可以再加一级带溢流阀罗茨泵,此时系统极限压力可达到0.3Pa~0.5Pa。
系统运行符合环保要求,有害气体的排放可降到最低限度,冷却水完全没有被污染,可以直接排放,不必再进行处理。

5、结束语

  防污染真空抽气系统是一种非常实用的真空系统,适应各行业各部门对真空度的不同要求。它可以把对环境的污染降到最低,冷却水无公害排放,使排放后处理费用降到最低,并实现溶液蒸汽最大程度的回收,经济效益十分明显。

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