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管理防尘控制性能的三个 E: 接触 (Exposure)、过滤效率 (Efficiency) 和排放 (Emissions)

撰稿人:唐纳森工业空气过滤部门 Chrissy Klocker

在评估除尘系统性能时,行业内有很多种关于滤芯过滤效率的不同说法。 但是除尘器滤芯工作效率的高低只是衡量方法中的一个因素。

换气系统中还有其他两个重要因素需要监控: 接触排放。 现在我将阐述需要有针对性地对每个“E”加以处理的原因,以及这几个因素如何相辅相成,提高整体系统性能。

接触

在我们的生产过程之中及其相关事宜,您需要时刻关注恼人的粉尘接触问题。 其中包括:

  • 您所生产或使用的材料性质,以及
  • 在生产过程中员工有可能接触到这些材料的位置。

一名合格的职业卫生工程师会评审您的设施,查看各个工作职能,并提取员工呼吸的空气样本。 通过这些工作,可以确定员工执行特定工作任务时接触到的杂质浓度平均值和峰值。

通过评审,可以审查整个设施,找到所有未经捕获的粉尘来源,并评估您是否已经安装了合适的通风罩。 通风罩是减少粉尘接触的有效方法,但是只有经过有效的设计,并合理放置于产生粉尘的源头附近,才能发挥作用。 您可能会发现需要对其加以控制新的粉尘产出点。

确定通风罩放置地点后,还需要考虑除通风罩尺寸以外的更多因素。 对于正在使用中的通风罩,需要确定每个排气通风罩是否都具备足够的控制量,或是否需要进行修改。 除尘器只能过滤通过设备的空气流,所以如果通风罩只能捕获百分之二十的粉尘,那么系统最多只能发挥百分之二十的除尘作用,不管您在其他部件上投入多少资金,也不会提高这一结果。

其次,检查管道。 您是否设有合理的管道网络,将粉尘或焊烟从各通风罩输送到除尘器? 管道尺寸是否足够合理,确保达到建议的最低输送速度? 空气量是否充足,能否持续将粉尘输送至除尘器,避免粉尘在管道系统内堆积?

通风罩和管道设计在接触控制方面极其重要,需要重点考量。 除尘器的性能取决于通风罩和管道系统之间相互配合,捕获粉尘并将粉尘从接触区域输送到除尘器的能力。

过滤效率

确定接触区域后,进一步考虑需要何种类型的除尘技术。 一个好的除尘器可以发挥持续、可预测的性能 - 也就是说该设备可有效清除输送到设备内的杂质,同时保持稳定的空气量,并能保持预期的能源消耗量。

除尘器的尺寸和类型会影响风机和保持稳定运行所需的除尘能源量。 需要考虑您所需要的空气量,以及如何获取更加高效的系统来达到目标。 如果您的系统只能勉强保持设计流量,或总是过度进行除尘,可能意味着需要采用新的技术。

评估新的或现有的除尘器时,您需要着重考虑滤芯效率;但切勿单纯依赖于新滤芯的评估结果。 比如,如果滤芯评定为 MERV 14,它只意味着滤芯的在特定的条件下能捕获一定比例的实验粉尘,有可能该条件下根本没有粉尘。 滤芯评级更像是新车辆的 MPG(每加仑汽油行驶的英里数)- 有所了解即可,但几乎很难反映实际情况。

在实际运行中,再生除尘器中的滤芯在高含尘量之下常常采用脉冲除尘方式。 它在处理随时间推移聚积到滤芯上的粉尘(粉饼)的同时,还需要处理新进入除尘器的空气。 当除尘器达到稳定的运行点之后,滤料上粉尘浓度可以达到进口灰尘负载浓度的几千倍。  因此,通过接触和排放测试,使用除尘器在稳定的设定运行点所达到的成绩来评估其性能,能够更好地反映通风系统的运行表现。

排放

通过除尘器的物质即为出口排放。 设想风机从除尘器吸取过滤后的空气,将其送往出料口,有以下几个问题需要考虑: “过滤后的空气(循环排放回建筑物内或排出到室外)质量如何? 气流中除了过滤后的空气外,还存在哪些物质? 是否有残余的颗粒、蒸汽或有毒气体? 其中有哪些需要引起关注? 需要进一步采取哪些行动?”

我们只能从系统测试中寻求可靠的答案。 实行空气质量监控的企业可以执行管道测试来测量除尘器出口的物质排放量和排放浓度。 对于有些设施,EPA 会持续进行排放监督。 对于其他企业,可能适用职业安全与卫生条例 (OSHA) 和其他标准,其中记述了多种测试方法,以及对排放或员工暴露限制。

评定过通风需求并明确排放限制之后,可以与您的除尘器或滤芯供应商进行交流,找到适用于自身生产过程的合适技术。 这些合作伙伴可以帮助您规划出处理含尘量所需的能源和除尘消耗量,以及如何以低成本、高效率的方式达到排放目标。 单独一套可以保证合理滤芯使用寿命的设备初期投入成本较低,但是由于滤芯尺寸要求较大,可能会导致较高的空气压力和除尘成本。 较为适宜的除尘器尺寸将会需要较高的初期投入成本,但是会降低滤芯的清洁频率,从而降低空气压力和能源消耗。 且滤芯清洁频率降低也会使出口排放量随之下降。  


管理三个 E

防尘控制系统的意图在于将接触排放保持在阈值之内,而这些是真正重要的性能指标。 而除尘器和滤芯的过滤效率,是达到这些目标所获得的结果。

由于各个设施的独特性,管理三个“E”可能需要与多位专家进行协同合作:

  • 职业卫生工程师负责评估室内空气质量和潜在的员工暴露,并针对这些问题提出解决建议; 
  • 空气质量监控企业负责测试出口排放,并查看其是否符合质量目标;另外
  • 一名合格的工业通风设计师负责根据美国政府工业卫生工作者会议所出版的《工业通风设计手册》设计除尘系统。

每当设施和生产过程发生变化时,请务必确保这些专家都参与到相关工作当中来。 修改除尘系统可能会打破整个系统内空气量的微妙平衡。 举例来说,在系统内接入的新管道可能会是一条阻力较小的通道,因而改变来自初始来源的空气走向。 工业通风设计师应该就系统修改提供建议。 重新测试接触和排放也能验证改造后的系统是否可按照设计运行。

详情请参阅 Klocker 撰写的文章“除尘工作中的三个 E”,该文章发表于《粉尘和散粒体》 2018 年 2 月版。

Chrissy Klocker 是唐纳森有限公司空气过滤部门的应用工程经理。最近五年来,她一直在位于密执根州兰辛市的工业通风大会接受培训,同时服务于该会议的规划委员会。 Klocker 曾获北达科他州立大学的土木工程理学学士学位,以及明尼苏达州圣保罗市圣托马斯大学的商业通信硕士学位。 

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