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)計方法也鮮有介紹。在濾毒通風(fēng)裝置的設(shè)計過程中,高效過濾器的組成和冗余是設(shè)計中重要的內(nèi)容和參數(shù);設(shè)計合理既能夠節(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)的運行。

而在運行中,初效過濾器更換時機至關(guān)重要。在危險化學(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)吸附凈化達標(biāo)后排放。

HEPA高效過濾器的能力計算:
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)劑實驗”結(jié)果,從吸附量和濃度之間的關(guān)系推算出來的。

因為活性炭過濾器與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。活性碳層的長度計算方法如下:

T:吸附時間(h)排出時間是以化學(xué)劑在瞬時充滿某一房間、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,適合多種化學(xué)劑的吸附。HEPA過濾器是為了適應(yīng)對空氣潔凈技術(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)過半年多時間的調(diào)試,在1990年5月16日,操作和維修合同商項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到或超過了陸軍驗收標(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,對系統(tǒng)的冗余性進行研究,確定了活性碳過濾器和HEPA過濾器的冗余計算方法,完成了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

另外,中國在某些危險化學(xué)品生產(chǎn)中也曾經(jīng)使用過比較簡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)計和運用上還比較少,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)保意識的增強,用活性炭和HEPA高效過濾器共同除害的通風(fēng)裝置的運用會越來越廣。

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,使之達到對作業(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)。每個過濾單元由以下幾個部分組成,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)施運行的安全,實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毒劑進行連續(xù)在線監(jiān)測,設(shè)施運行的安全性才能得到充分的保證;由于此項投資太大,一般對過濾器阻力進行測試(主要針對HEPA過濾器)或采樣分析(針對活性炭過濾器)。現(xiàn)場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)場檢測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在試驗檢測系統(tǒng)測得的。但現(xiàn)場的實際條件不可能有生產(chǎn)廠的測試條件。試驗系統(tǒng)為了取得準(zhǔn)確的試驗數(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)場由于場地的要求往往數(shù)據(jù)采集點沒有條件設(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)場采集的數(shù)據(jù)不是很準(zhǔn)確。

而且測量本身的要求隨不同的測試方法而異,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,都會引起測試結(jié)果的不同。這樣運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
在過濾器運行調(diào)試工作中,針對現(xiàn)場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間的現(xiàn)象,要進行長期的試驗和摸索,根據(jù)現(xiàn)場實際經(jīng)驗總結(jié):在安裝過濾器之后,讀取差壓計的讀數(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)達到要求值時,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,在以后的運行中必須加強對過濾器阻力的監(jiān)測和巡檢。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。