各種潔凈空調空氣過濾器的結構與性能

潔凈空氣過濾器的結構與性能目前在國內使用濾毒通風系統的工業裝置并不多見。設計方法也鮮有介紹。在濾毒通風裝置的設計過程中,高效過濾器的組成和冗余是設計中重要的內容和參數;設計合理既能夠節省投資,又能保證設施抗擊事故沖擊的能力,使裝置能夠安全平穩的運行。

而在運行中,初效過濾器更換時機至關重要。在危險化學品空調過濾器生產和銷毀廠房的通風設計中一定要設置濾毒裝置,目前在國內使用濾毒通風系統的工業裝置并不多見。空調過濾器的設計方法也鮮有介紹。
消除廠房有害氣體和余熱,保障生產安全與工人的勞動衛生條件,潔凈空調過濾器的結構與性能車間良好的通風換氣措施必不可少。而對于毒性較大、且易發生化學劑泄漏的工廠,在通風系統中一定要設置濾毒裝置,如活性炭過濾器和HEPA高效空氣過濾器等,經吸附凈化達標后排放。

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,則系統的最大捕集量為16 N 1000g。該數值除以化學劑的泄漏量則為HEPA高效空氣過濾器的可捕集量的比率。數值越大,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,是指吸附化學劑的總量假設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:過濾器入口化學劑量(g/h)由化學劑氣體泄漏量與活性碳過濾器入口的氣體風量計算得出。飽和吸附量(g/m3)表示活性碳單位容積能夠吸附化學劑的最大量,取決于活性碳過濾器入口化學劑氣體濃度。飽和吸附量因活性碳種類和氣體條件的不同而有所差異,“用活性碳吸附化學劑實驗”結果,從吸附量和濃度之間的關系推算出來的。

因為活性炭過濾器與HEPA過濾器結構不一樣,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)排出時間是以化學劑在瞬時充滿某一房間、然后用通風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、通風量為166,900m3/h,所以要把全部的化學劑排出的時間為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防護,適合多種化學劑的吸附。HEPA過濾器是為了適應對空氣潔凈技術提出越來越高的要求這種發展需要,近代開發出的各種結構、效率及性能的高效過濾器,適合于微粒的吸附。

上世紀90年代初,美國在約翰斯頓環礁的化學毒劑通風系統使用了活性炭和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商追加了投資;經過半年多時間的調試,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準。
2005年中日兩國專家決定在日遺化武哈爾巴嶺銷毀設施的通風中使用活性碳和HEPA過濾器組合的過濾系統。經過分析各種預想事故,對系統的冗余性進行研究,確定了活性碳過濾器和HEPA過濾器的冗余計算方法,完成了系統的結構設計。

另外,中國在某些危險化學品生產中也曾經使用過比較簡單的整體式活性碳過濾器。雖然我國濾毒通風系統在設計和運用上還比較少,但是活性碳過濾器和HEPA過濾器生產技術還是比較成熟的,生產過濾器廠家也較多,如山西的新華化工廠。今后隨著人們環保意識的增強,用活性炭和HEPA高效過濾器共同除害的通風裝置的運用會越來越廣。

潔凈空調過濾器的結構與性能濾毒系統的結構:
過濾系統降低排風中毒劑的濃度,使之達到對作業人員、環境和附近居民無害的濃度水平。過濾系統可由多個過濾單元組成,根據需要組成串聯或并聯結構。每個過濾單元由以下幾個部分組成,以下是典型的通風濾毒裝置的結構圖,如圖1示。
(1)預過濾器,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沾染物質。

濾毒系統的除害能力:
濾毒系統的除害能力用冗余性來表示。濾毒系統的冗余性是為了確保設施運行的安全,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在線監測,設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。

通風過濾器的效率和初阻力是逐臺在試驗檢測系統測得的。但現場的實際條件不可能有生產廠的測試條件。試驗系統為了取得準確的試驗數據,系統管道都是按標準專設在比較穩定氣流管段,取得的數據是比較準確的。
而現場由于場地的要求往往數據采集點沒有條件設置在穩定氣流階段,而是設置在紊流管段處,這樣就造成現場采集的數據不是很準確。

而且測量本身的要求隨不同的測試方法而異,諸如風量及風速的穩定性和均勻性,上下測試管路的相差參數以及溫濕度的糾正往往都是不一樣的,都會引起測試結果的不同。這樣運行和維修人員無法根據過濾器的壓差正確判斷過濾器的使用狀況。導致預過濾器和高效過濾器的阻力快速上升而吹破,造成生產和周邊環境的污染。
結束語
在過濾器運行調試工作中,針對現場過濾器壓差指示不準確,無法正確判定過濾器更換確切時間的現象,要進行長期的試驗和摸索,根據現場實際經驗總結:在安裝過濾器之后,讀取差壓計的讀數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以上方法確定。當達到要求值時,維修人員檢查過濾器是否需要更換。確認需要更換后,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測和巡檢。一旦需要更換,記錄當前的過濾器終阻力,以此值作為該過濾器的更換參考值。