各種潔凈空調(diào)空氣過濾器的結(jié)構(gòu)與性能

潔凈空氣過濾器的結(jié)構(gòu)與性能目前在國內(nèi)使用濾毒通風(fēng)系統(tǒng)的工業(yè)裝置并不多見。設(shè)計(jì)方法也鮮有介紹。在濾毒通風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)過程中,高效過濾器的組成和冗余是設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容和參數(shù);設(shè)計(jì)合理既能夠節(jié)省投資,又能保證設(shè)施抗擊事故沖擊的能力,使裝置能夠安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

而在運(yùn)行中,初效過濾器更換時(shí)機(jī)至關(guān)重要。在危險(xiǎn)化學(xué)品空調(diào)過濾器生產(chǎn)和銷毀廠房的通風(fēng)設(shè)計(jì)中一定要設(shè)置濾毒裝置,目前在國內(nèi)使用濾毒通風(fēng)系統(tǒng)的工業(yè)裝置并不多見。空調(diào)過濾器的設(shè)計(jì)方法也鮮有介紹。
消除廠房有害氣體和余熱,保障生產(chǎn)安全與工人的勞動(dòng)衛(wèi)生條件,潔凈空調(diào)過濾器的結(jié)構(gòu)與性能車間良好的通風(fēng)換氣措施必不可少。而對(duì)于毒性較大、且易發(fā)生化學(xué)劑泄漏的工廠,在通風(fēng)系統(tǒng)中一定要設(shè)置濾毒裝置,如活性炭過濾器和HEPA高效空氣過濾器等,經(jīng)吸附凈化達(dá)標(biāo)后排放。

HEPA高效過濾器的能力計(jì)算:
HEPA高效空氣過濾器的能力,由HEPA高效空氣過濾器的可捕集量的比率反映。如某過濾系統(tǒng)為N組單元,每一組單元HEPA含16個(gè)原件,每原件捕捉的氣體量為1000g,則系統(tǒng)的最大捕集量為16 N 1000g。該數(shù)值除以化學(xué)劑的泄漏量則為HEPA高效空氣過濾器的可捕集量的比率。數(shù)值越大,冗余性越高。

活性碳過濾器的能力計(jì)算:
定義的必要活性碳層長度,是指吸附化學(xué)劑的總量假設(shè)均被吸附在飽和吸附帶時(shí)的活性碳層長度。這一長度要求至少要小于活性碳層厚度。

這一必要活性碳層長度的計(jì)算方法如下:
必要活性碳層長度(m)=G T/Gs/A其中,G:過濾器入口化學(xué)劑量(g/h)由化學(xué)劑氣體泄漏量與活性碳過濾器入口的氣體風(fēng)量計(jì)算得出。飽和吸附量(g/m3)表示活性碳單位容積能夠吸附化學(xué)劑的最大量,取決于活性碳過濾器入口化學(xué)劑氣體濃度。飽和吸附量因活性碳種類和氣體條件的不同而有所差異,“用活性碳吸附化學(xué)劑實(shí)驗(yàn)”結(jié)果,從吸附量和濃度之間的關(guān)系推算出來的。

因?yàn)榛钚蕴窟^濾器與HEPA過濾器結(jié)構(gòu)不一樣,考察能力的形式也可不一樣。活性碳過濾器的能力可用所用活性碳層的長度(50mm)與必要活性碳層的長度的比率來表示;比值也大,能力越強(qiáng)。活性碳層的長度計(jì)算方法如下:

T:吸附時(shí)間(h)排出時(shí)間是以化學(xué)劑在瞬時(shí)充滿某一房間、然后用通風(fēng)氣體活塞流通將其從房間排出為假定條件求出的。例如:假定房間容積為1,680m3、通風(fēng)量為166,900m3/h,所以要把全部的化學(xué)劑排出的時(shí)間為1,680/166,900 60分鐘=0.6分鐘。
A:活性碳過濾器的截面積(m2)

活性碳過濾器概況:
活性炭主要用于空氣與水的凈化和軍事化學(xué)防護(hù),適合多種化學(xué)劑的吸附。HEPA過濾器是為了適應(yīng)對(duì)空氣潔凈技術(shù)提出越來越高的要求這種發(fā)展需要,近代開發(fā)出的各種結(jié)構(gòu)、效率及性能的高效過濾器,適合于微粒的吸附。

上世紀(jì)90年代初,美國在約翰斯頓環(huán)礁的化學(xué)毒劑通風(fēng)系統(tǒng)使用了活性炭和HEPA過濾器。為增加原有過濾器的安全性,操作和維修合同商向空氣過濾器供應(yīng)商追加了投資;經(jīng)過半年多時(shí)間的調(diào)試,在1990年5月16日,操作和維修合同商項(xiàng)目主管和陸軍官員簽署了備忘錄,指出所有空氣過濾器已達(dá)到或超過了陸軍驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
2005年中日兩國專家決定在日遺化武哈爾巴嶺銷毀設(shè)施的通風(fēng)中使用活性碳和HEPA過濾器組合的過濾系統(tǒng)。經(jīng)過分析各種預(yù)想事故,對(duì)系統(tǒng)的冗余性進(jìn)行研究,確定了活性碳過濾器和HEPA過濾器的冗余計(jì)算方法,完成了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

另外,中國在某些危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)中也曾經(jīng)使用過比較簡(jiǎn)單的整體式活性碳過濾器。雖然我國濾毒通風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)用上還比較少,但是活性碳過濾器和HEPA過濾器生產(chǎn)技術(shù)還是比較成熟的,生產(chǎn)過濾器廠家也較多,如山西的新華化工廠。今后隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),用活性炭和HEPA高效過濾器共同除害的通風(fēng)裝置的運(yùn)用會(huì)越來越廣。

潔凈空調(diào)過濾器的結(jié)構(gòu)與性能濾毒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):
過濾系統(tǒng)降低排風(fēng)中毒劑的濃度,使之達(dá)到對(duì)作業(yè)人員、環(huán)境和附近居民無害的濃度水平。過濾系統(tǒng)可由多個(gè)過濾單元組成,根據(jù)需要組成串聯(lián)或并聯(lián)結(jié)構(gòu)。每個(gè)過濾單元由以下幾個(gè)部分組成,以下是典型的通風(fēng)濾毒裝置的結(jié)構(gòu)圖,如圖1示。
(1)預(yù)過濾器,去除粗的顆粒物,如粉塵;
(2)高效空氣過濾器,除去粒徑大于微米的顆粒物;
(3)活性炭過濾器,通過吸附過程除去化學(xué)沾染物質(zhì)。

濾毒系統(tǒng)的除害能力:
濾毒系統(tǒng)的除害能力用冗余性來表示。濾毒系統(tǒng)的冗余性是為了確保設(shè)施運(yùn)行的安全,實(shí)際配置的過濾器超過理論所需的過濾器所富余的程度。

初效過濾器的性能:
如果能在過濾器的中部對(duì)毒劑進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè),設(shè)施運(yùn)行的安全性才能得到充分的保證;由于此項(xiàng)投資太大,一般對(duì)過濾器阻力進(jìn)行測(cè)試(主要針對(duì)HEPA過濾器)或采樣分析(針對(duì)活性炭過濾器)。現(xiàn)場(chǎng)過濾器阻力的確定有著非常重要的意義,一般過濾器的終阻力是初阻力2～3倍,就要更換過濾器。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過濾器的阻力是判定是否更換HEPA過濾器的重要依據(jù)。

通風(fēng)過濾器的效率和初阻力是逐臺(tái)在試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的。但現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件不可能有生產(chǎn)廠的測(cè)試條件。試驗(yàn)系統(tǒng)為了取得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù),系統(tǒng)管道都是按標(biāo)準(zhǔn)專設(shè)在比較穩(wěn)定氣流管段,取得的數(shù)據(jù)是比較準(zhǔn)確的。
而現(xiàn)場(chǎng)由于場(chǎng)地的要求往往數(shù)據(jù)采集點(diǎn)沒有條件設(shè)置在穩(wěn)定氣流階段,而是設(shè)置在紊流管段處,這樣就造成現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)不是很準(zhǔn)確。

而且測(cè)量本身的要求隨不同的測(cè)試方法而異,諸如風(fēng)量及風(fēng)速的穩(wěn)定性和均勻性,上下測(cè)試管路的相差參數(shù)以及溫濕度的糾正往往都是不一樣的,都會(huì)引起測(cè)試結(jié)果的不同。這樣運(yùn)行和維修人員無法根據(jù)過濾器的壓差正確判斷過濾器的使用狀況。導(dǎo)致預(yù)過濾器和高效過濾器的阻力快速上升而吹破,造成生產(chǎn)和周邊環(huán)境的污染。
結(jié)束語
在過濾器運(yùn)行調(diào)試工作中,針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過濾器壓差指示不準(zhǔn)確,無法正確判定過濾器更換確切時(shí)間的現(xiàn)象,要進(jìn)行長期的試驗(yàn)和摸索,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié):在安裝過濾器之后,讀取差壓計(jì)的讀數(shù)P1作為初阻力,從而確定過濾器的更換阻力P2:P2=2P1。
從過濾器安裝運(yùn)行開始,過濾器的更換終阻力首先根據(jù)以上方法確定。當(dāng)達(dá)到要求值時(shí),維修人員檢查過濾器是否需要更換。確認(rèn)需要更換后,即確定該過濾器以后的更換值為此定值。

如果還不需要更換,在以后的運(yùn)行中必須加強(qiáng)對(duì)過濾器阻力的監(jiān)測(cè)和巡檢。一旦需要更換,記錄當(dāng)前的過濾器終阻力,以此值作為該過濾器的更換參考值。