工藝空調在線除塵過濾網材料的研究及應用

劉庚 金偉 曹凱

摘 要：卷煙企業為保障卷煙產品質量，對環境溫濕度的控制有較高要求，通常采用組合空調系統來維持一個恒濕恒溫與潔凈的環境，系統需長時間運行，因此組合空調系統是卷煙企業重要的輔助保障設備。組合空調系統主要包括新風段、回風段、過濾段、表冷段、加熱段、加濕段和送風段，車間空氣的清潔主要依靠過濾段保障。部分空調區域由于工作場所灰塵過大導致過濾器頻繁阻塞，也是煙草行業存在的共性問題。一方面過濾網堵塞造成空調能力下降，影響工藝指標的穩定性；另一方面空調設備運行環境變差，電機運行負荷增大，降低設備使用壽命。要解決過濾網堵塞問題，首先要找到一種適用于在線除塵裝置的過濾材料。本文著重介紹一種工藝空調在線除塵過濾網材料以及該材料在卷煙企業工藝空調除塵段的應用。

關鍵詞：工藝空調；在線除塵；過濾網；材料

1 引言

因社會實踐機緣，本人有幸參與了《一種工業中央空調初效前置過濾除塵裝置》的研發，對此裝置所用過濾網材料做了實驗和研究，濾材的最終選用滿足了工藝空調過濾效果。

卷煙企業為保障卷煙產品質量，對環境溫濕度的控制有較高要求，通常采用組合空調系統來維持一個恒濕恒溫與潔凈的環境，系統需長時間運行，因此組合空調系統是卷煙企業重要的輔助耗能設備。組合空調系統主要包括新風段、回風段、過濾段、表冷段、加熱段、加濕段和送風段，車間空氣的清潔主要依靠過濾段保障。部分空調區域由于工作場所灰塵過大導致過濾器頻繁阻塞，一般1-2天就會造成過濾堵塞報警，需要人工時刻關注，及時清理，也是煙草行業存在的共性問題。一方面過濾網堵塞造成空調能力下降，影響工藝指標的穩定性；另一方面空調設備運行環境變差，電機運行負荷增大，降低設備使用壽命。為解決過濾網堵塞問題，首要問題是研究一種能適用于在線除塵裝置的過濾材料，以滿足在線除塵設備運行及空調過濾需求。本文著重介紹一種適用于工藝空調在線除塵裝置過濾網材料的研究及應用。

2 工藝空調過濾的理論基礎研究

卷煙企業為保障卷煙產品質量，對環境溫濕度及含塵量的控制有較高要求，通常采用組合空調系統來維持一個恒濕恒溫與潔凈的環境，工藝空調過濾段主要保證車間空氣的過濾。一般工藝空調過濾分為三類：

初效過濾：適用于空調系統的初級過濾，主要用于過濾 5μm 以上塵埃粒子。初效過濾器有板式、折疊式、袋式三種樣式，外框材料有紙框、鋁框、鍍鋅鐵框，過濾材料有無紡布、尼龍網、活性碳濾材、金屬孔網等，防護網有雙面噴塑鐵絲網和雙面鍍鋅鐵絲網。

中效過濾：中效過濾器主要用于中央空調和集中送風系統。中效空氣過濾器，主要用于捕集1-5μm的顆粒灰塵及各種上懸浮物，廣泛應用于各種空調設備及空調系統中，在對空氣凈化潔凈度要求不嚴格的場所，經中效過濾器處理后的空氣可直接送至用戶。中效袋式過濾器（bag filter）邊框有冷板噴塑、鍍鋅板等形式，過濾材料有無紡布、玻璃纖維等，過濾效率60～95%。

高效過濾：高效空氣過濾器主要用于微電子工業、精密儀器儀表、醫療衛生、生物工程、制藥及食品等行業使用和各類潔凈室、潔凈隧道、高效送風口、凈化工作臺、風淋室等凈化設備中的空氣末級過濾。該產品采用超細玻璃纖維濾料，熱溶膠為分隔物，專用鋁型材外框，聚氨酯雙組份密封膠，閉孔海綿密封條，噴塑鋼網勻流板等經過嚴格的工藝精制而成，捕集0.1～0.5um的細小微粒。

3 在線除塵過濾材料的研究

在線除塵裝置內置于工藝空調箱體內除塵段，在空調運行過程中，除塵裝置運行，通過過濾網的不斷移動，保持過濾段前后壓差小于限定值。在線除塵過濾材料需要具備以下幾項特征：一是材料為阻燃或非燃材料；二是具備抗拉性能。三是過濾網目數能滿足壓差與過濾需要。

3.1 過濾材料材質選擇

工業上應用的過濾網按其結構分為撓性介質，剛性介質及松散性過濾介質三大類。由于在線除塵裝置所用過濾網需要進行卷收，因此從撓性介質過濾材料中選取。

毛織與棉質材料：在堿性介質中，濾布會產生溶脹，而工藝空調中，煙草粉塵具有堿性，不宜選用棉質濾布。聚氯乙烯布：對酸，鹽，礦物油，微生物的作用具有穩定能；但受氧化劑，濃堿作用會遭破壞，有光滑的表面，利于卸渣，但只能在60?C以下使用，因此不適用于工藝空調箱體內。聚丙烯布：有很強的耐酸（有機和無機），堿腐蝕能力和彈性。使用溫度最高可達110?C，價格低，但布的強度較弱，安裝在在線除塵裝置不能滿足強度要求。腈綸濾網：耐酸堿性、耐腐蝕性佳，阻力低，可反復清洗，過濾效率不受清洗影響，耐沖擊強度佳。最終選擇腈綸濾網材料。

3.2 過濾材料目數選擇

過濾材料目數對于空調過濾器存在兩方面影響，一是過濾效果，二是過濾材料前后壓差。目數越大，過濾效果越好，但是過濾材料前后壓差越大，目數越小，過濾效果越差，但是過濾材料前后壓差越小，為在過濾效果與過濾壓差之間找到適用于在線除塵裝置的最優效果，通過實驗收集數據并進行了最佳過濾網選擇。

第一項：18目濾材測試，測試初始狀態：濾材前負壓314Pa，濾材后負壓483Pa，初始壓差169Pa。測試時長：24小時；測試結果：空調過濾器壓差增量78Pa，每小時過濾器壓差增量3.25Pa，大于要求2.5Pa。

測試結論：18目濾材雖與空調初效25目接近，但初效為人字瓦楞編織，無法有效過濾煙塵，初效在開機運行后約24小時已見嚴重阻塞。

第二項：40目濾材測試

測試初始狀態：濾材前負壓211Pa，濾材后負壓517Pa，初始壓差306Pa，不滿于要求300Pa。測試時長：24小時。測試結果：空調過濾器壓差增量43Pa，每小時過濾器壓差增量1.79Pa，滿足要求2.5Pa。

測試結論：40目濾材可有效過濾部分煙塵，初效濾網肉眼沒有觀察到煙塵積累，降低初效阻塞情況的設想可以實現，但由于濾網過密，初始風阻過大。

第三項：30目濾材測試

測試初始狀態：濾材前負壓245Pa，濾材后負壓492Pa，初始壓差247Pa，滿足要求。測試時長：24小時。測試結果：空調過濾器壓差增量57Pa，每小時過濾器壓差增量2.37Pa，滿足要求2.5Pa。

測試結論： 30目濾材在經過24小時運行，可部分過濾煙塵，初效表面出現中度煙塵積累，其過濾效果尚可。

結論：選擇30目濾材。

4 在線過濾材料在工藝空調上的應用及效果驗證

測試初始狀態：空調初效過濾器前負壓658Pa，后負壓728Pa.觀察時間：運行24小時10分。

測試結論：初效過濾器前負壓632，濾材后負壓759，30目濾材在經過近24小時運行，過濾器表面出現少許煙塵積累，壓差增量57Pa，小時增量2.37Pa，滿足設計要求小于2.5Pa。

除塵裝置過濾材料壓差在252Pa-318Pa之間波動，滿足運行壓差小于320Pa要求，卷材卷進6.6米，速度控制穩定，運轉狀態良好。

驗證：為驗證設備長期穩定性，10月20日進行試運行開始，一直運行至11月18日，過濾材料壓差最大值達到321Pa停止運行，排除停產時間，在線除塵裝置累計運行524小時，滿足連續運行145小時要求，完成目標。

新型在線除塵過濾網適用于有煙塵較大的組合空調在線除塵裝置，不但可以顯著降低人工清洗頻次，更對設備使用壽命、節能降耗，提升工藝指標保證上有明顯成效。改造完成后單臺空調預計年節約費用為5.4萬元。

5 結論

1）通過在線除塵過濾網材料的研究及應用，實現了工藝空調在線除塵裝置的高效使用，保證了工藝空調過濾效果，同時提高了節能水平，充分滿足煙廠空調過濾除塵的需求。

2）在線除塵過濾材料可廣泛應用于煙廠工藝空調在線除塵工藝段，同時不需要對工藝空調原有結構進行改造。

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