關(guān)鍵詞；化纖油劑; 油霧; 纖維空氣過(guò)濾器; 金屬填料空氣過(guò)濾器
中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-4416(2006)02-0074-03
在化纖制造業(yè)中,由于生產(chǎn)工藝需要,在生產(chǎn)過(guò)程中需要噴灑大量的化纖油劑,其中很大部分形成油霧滯留在車間內(nèi),造成車間內(nèi)油霧污染較嚴(yán)重,影響工人身體健康。在去除油霧時(shí),若采用粗效纖維空氣過(guò)濾器(以下簡(jiǎn)稱纖維過(guò)濾器)會(huì)造成空氣的二次污染,而且清洗困難。本文針對(duì)化纖制造業(yè)中存在的油霧污染問(wèn)題,對(duì)用洗滌式金屬填料空氣過(guò)濾器(以下簡(jiǎn)稱金屬填料過(guò)濾器)替代工藝性空調(diào)系統(tǒng)中的纖維過(guò)濾器去除油霧的可行性進(jìn)行分析。
1 金屬填料過(guò)濾器與油霧特性
金屬填料過(guò)濾器是一種自凈式過(guò)濾器,其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。噴淋溶液會(huì)在金屬填料的空隙間形成液滴或水霧,成為捕塵體[1]。當(dāng)塵?；驓馊苣z隨氣流運(yùn)動(dòng)逼近過(guò)濾器時(shí),由于慣性的作用來(lái)不及隨氣流一同轉(zhuǎn)向仍向前運(yùn)動(dòng),被捕塵體捕集后被噴淋溶液帶入蓄液槽。蓄液槽中的噴淋溶液須定期更換,以確保噴淋溶液的清潔。
化纖制造廠長(zhǎng)絲車間內(nèi)噴灑的化纖油劑是一種混合物,由多種不同性能的表面活性劑溶解于不同的油類、醚類及其替代品中,經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)處理而成,其主要組分為潤(rùn)滑劑、乳化劑、抗靜電劑及其他添加劑[2]。美國(guó)國(guó)家工業(yè)衛(wèi)生學(xué)者協(xié)會(huì)(AmericanConferenceofGovernmentIndustrialHygienist,簡(jiǎn)稱ACGIH)、美國(guó)環(huán)?？偸?/span>(AmericanEnvironmentalProtectionAgency,簡(jiǎn)稱EPA)、美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與健康學(xué)會(huì)(NationalInstituteofOccupationalSafetyandHealth,簡(jiǎn)稱NIOSH)等機(jī)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),油霧會(huì)影響車間內(nèi)工人的健康,導(dǎo)致肺炎、支氣管炎、哮喘及接觸性皮炎等疾病。
筆者對(duì)某化纖制造廠的普通車間及長(zhǎng)絲車間內(nèi)的空氣進(jìn)行了取樣,以分析油霧的粒徑分布。將普通車間測(cè)得的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn),經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理,將長(zhǎng)絲車間測(cè)得的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)絲車間內(nèi)油霧粒徑范圍為1～3μm。纖維過(guò)濾器對(duì)于這一粒徑范圍內(nèi)塵粒的除塵效率較低。對(duì)于大氣塵而言,粒徑<10μm的塵粒會(huì)被吸入人體。粒徑為2～5μm的塵粒容易被呼吸道阻留,留在口鼻、氣管、支氣管內(nèi)。粒徑<2μm的塵粒會(huì)直接進(jìn)入肺泡,對(duì)肺部有較大影響[3]。文獻(xiàn)[4]規(guī)定,室內(nèi)化學(xué)性可吸入顆粒物(PM10)的平均質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)為0.15mg/m3。長(zhǎng)絲車間內(nèi)化學(xué)性可吸入顆粒物的平均質(zhì)量濃度明顯超標(biāo),影響車間內(nèi)工人的健康,亟須對(duì)其進(jìn)行凈化處理。
2 可行性分析
本試驗(yàn)以大氣塵作為過(guò)濾對(duì)象進(jìn)行研究,在整理分析試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)采用金屬填料過(guò)濾器去除油霧的可行性進(jìn)行分析。
2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)
在室內(nèi)進(jìn)行,塵源為大氣塵,過(guò)濾后的空氣被排到室外。填料采用規(guī)整式金屬波紋刺孔填料,比表面積為500m2/m3,填料表面經(jīng)過(guò)防腐處理。
試驗(yàn)系統(tǒng)包括風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)及測(cè)量系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)。風(fēng)系統(tǒng)由風(fēng)道、風(fēng)機(jī)、噴嘴流量計(jì)組成,可提供不同的斷面風(fēng)速。水系統(tǒng)由管道、布液器、調(diào)節(jié)閥、浮子流量計(jì)、循環(huán)泵、蓄液槽組成,可提供噴淋溶液體積流量的范圍為0～1m3/h,不同體積流量可提供不同的淋水密度。測(cè)量系統(tǒng)由微壓計(jì)、激光粒子計(jì)數(shù)器組成,以計(jì)算不同試驗(yàn)參數(shù)下金屬填料的阻力及過(guò)濾效率。對(duì)某一粒徑范圍塵粒的過(guò)濾效率的計(jì)算公式為：
2.2 試驗(yàn)參數(shù)
金屬填料過(guò)濾器的阻力和過(guò)濾效率主要取決于金屬填料的比表面積、淋水密度及迎面風(fēng)速。對(duì)比表面積為500m2/m3的金屬填料在不同的淋水密度、迎面風(fēng)速下進(jìn)行試驗(yàn)篩選,選取的淋水密度分別為0.94、2.36kg/(m2·s)。根據(jù)長(zhǎng)絲車間纖維過(guò)濾器前的實(shí)測(cè)風(fēng)速,取迎面風(fēng)速為1.5～2.8m/s。
2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析
由試驗(yàn)結(jié)果可知,金屬填料過(guò)濾器對(duì)于粒徑為1μm的塵粒過(guò)濾效率為25%～40%,對(duì)于粒徑為3μm的塵粒過(guò)濾效率為85%左右,對(duì)于粒徑為5μm的塵粒過(guò)濾效率為90%左右。過(guò)濾器阻力在正常工作范圍內(nèi)(迎面風(fēng)速為1.5～2.8m/s)為40～120Pa,因此金屬填料過(guò)濾器的過(guò)濾效率達(dá)到了中效過(guò)濾器的水平,而阻力只為粗效過(guò)濾器的水平[6]。
2.4 噴淋溶液的改進(jìn)
金屬填料過(guò)濾器對(duì)于粒徑較小的塵粒過(guò)濾效率較低,主要原因?yàn)榻饘偬盍媳砻娴臐?rùn)濕狀態(tài)不佳,導(dǎo)致金屬填料表面形成的液膜不理想。噴淋溶液會(huì)在金屬填料表面經(jīng)常形成股狀流,縮短了在填料表面的停留時(shí)間,甚至部分表面會(huì)形成干斑,使過(guò)濾效率下降。為改善金屬填料表面的潤(rùn)濕狀態(tài),可在噴淋溶液中添加表面活性劑,使液膜的分布更加均勻,增大液膜面積,提高過(guò)濾效率。
本試驗(yàn)中采用的表面活性劑為十二烷基磺酸鈉,是一種陰離子表面活性劑,很低的濃度下就可使噴淋溶液的表面張力達(dá)到zui低,從而有效改善金屬填料表面的潤(rùn)濕狀態(tài)。加入表面活性劑后,金屬填料過(guò)濾器對(duì)于粒徑為1μm的塵粒的過(guò)濾效率大幅度上升,在迎面風(fēng)速為1.5m/s、淋水密度為2.36kg/(m2·s)的條件下,過(guò)濾效率由40%左右上升至70%左右。在迎面風(fēng)速為2.8m/s、淋水密度為2.36kg/(m2·s)條件下,過(guò)濾效率由30%左右上升至60%左右。而對(duì)于粒徑大于3μm的塵粒,添加表面活性劑前后過(guò)濾效率變化不大。
2.5 可行性分析
金屬填料過(guò)濾器與纖維過(guò)濾器相比,過(guò)濾效率更高。尤其在噴淋溶液中添加表面活性劑后,其對(duì)粒徑為1μm的塵粒過(guò)濾效率能達(dá)到70%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于纖維過(guò)濾器,適于油霧的過(guò)濾。與一般的纖維過(guò)濾器相比,金屬填料過(guò)濾器阻力更小。
由于油霧的特殊性,油霧很容易在纖維過(guò)濾器表面聚集,造成過(guò)濾器堵塞,增加系統(tǒng)阻力,導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行成本增加,也很容易造成空氣的二次污染。金屬填料過(guò)濾器避免了傳統(tǒng)過(guò)濾器易積塵且不易清洗的弊病,且捕集的塵?；驓馊苣z會(huì)隨時(shí)被噴淋溶液帶走離開(kāi)填料表面。不但過(guò)濾器對(duì)空氣二次污染的可能性大大降低,而且隨著過(guò)濾器使用時(shí)間的增加,過(guò)濾效率下降及運(yùn)行阻力上升的可能性也大大降低。
由以上分析可知,采用金屬填料過(guò)濾器去除化纖油劑形成的油霧有較高的可行性。
3 結(jié)語(yǔ)
① 下一步試驗(yàn)應(yīng)建立金屬填料過(guò)濾器的過(guò)濾效率、阻力等性能參數(shù)與迎面風(fēng)速、淋水密度等試驗(yàn)參數(shù)的關(guān)系,對(duì)金屬填料過(guò)濾器用于去除油霧進(jìn)行具體研究。
② 要進(jìn)行金屬填料過(guò)濾器去除油霧的試驗(yàn),需要與長(zhǎng)絲生產(chǎn)車間油霧粒徑分布一致的油霧,在油霧發(fā)生過(guò)程中控制油霧粒徑是個(gè)難點(diǎn)。
③ 化纖油劑被捕集后,在噴淋溶液中積聚,當(dāng)被捕集的油劑積聚到一定數(shù)量時(shí),應(yīng)該將噴淋溶液排放掉,更換新液。是與排污系統(tǒng)相連直接排放還是先對(duì)即將排放的噴淋溶液進(jìn)行處理然后排放,采取何種處理方法,都是有待解決的問(wèn)題。
參考文獻(xiàn):
[1] 張歡,由世俊,馬德剛,等.空調(diào)機(jī)組用填料型洗滌式空氣過(guò)濾器的試驗(yàn)研究[J].流體機(jī)械,2004,(4):48-50.
[2] 石銘右.化學(xué)纖維油劑的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展[J].廣西化纖通訊,1993,(2):28-34.
[3] 孫一堅(jiān).工業(yè)通風(fēng)(第三版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994.
[4] GB/T18883—2002,室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].
[5] 趙榮義,范存養(yǎng),薛殿華,等.空氣調(diào)節(jié)(第三版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.[6] GB/T14295—93,空氣過(guò)濾器[S].
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