近年來我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展，技術(shù)水平顯著提高，隨著我國能源戰(zhàn)略的逐步實(shí)施和調(diào)整，高效節(jié)能環(huán)保已成為發(fā)電廠建設(shè)的新理念。蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一項(xiàng)充分利用可再生能源節(jié)能環(huán)保技術(shù)，已在我國得到廣泛的推廣應(yīng)用，且國家的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)措施等技術(shù)法規(guī)如《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736-2012）、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）中都明確規(guī)定盡量采取這一節(jié)能環(huán)保技術(shù)。?

但是，由于發(fā)電廠所處的空氣環(huán)境較差，為了保證送風(fēng)區(qū)域的清潔要求以及緩解積塵對(duì)蒸發(fā)冷卻器的換熱性能的影響，需要在蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中設(shè)置空氣過濾器。隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展，要了解空氣過濾器的過濾機(jī)理、過濾材料以及類別，再根據(jù)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組在發(fā)電廠中的應(yīng)用，說明正確選用空氣過濾器的重要性。在實(shí)際應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)空氣過濾器的類別和級(jí)數(shù)進(jìn)行合理的選擇。 樹上鳥教育暖通設(shè)計(jì)在線教學(xué)杜老師。

空氣過濾器

空氣過濾器是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，它的性能直接影響蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中空氣和水的熱濕交換性能。近年來，空氣過濾器過濾機(jī)理的研究，過濾材料的開發(fā)以及相關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，使空氣過濾器的開發(fā)與應(yīng)用取得了較大的發(fā)展。

（1）過濾機(jī)理

經(jīng)典過濾理論中，空氣過濾器的機(jī)理主要有五種效應(yīng)：

擴(kuò)散效應(yīng)：塵埃微粒因?yàn)闅怏w分子熱運(yùn)動(dòng)的碰撞產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)，常溫下粒徑為 0.1μm 的微粒擴(kuò)散距離為 17μm，微粒會(huì)運(yùn)動(dòng)到纖維層表面而沉積下來。粒徑大于 0.3μm 的微粒布朗運(yùn)動(dòng)減弱，擴(kuò)散效應(yīng)隨之減弱。

攔截效應(yīng)：纖維層中的纖維排列錯(cuò)綜復(fù)雜，形成了無數(shù)的網(wǎng)格。當(dāng)某一尺寸的塵埃微粒運(yùn)動(dòng)到纖維層表面時(shí)，如果微粒的中心線到纖維表面的距離小于或等于微粒半徑，在纖維表面微粒被攔截。

慣性效應(yīng)：氣流穿過排列復(fù)雜的纖維層時(shí)，流線運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)微粒質(zhì)量或速度較大，流線方向變化時(shí)，微粒由于慣性來不及跟隨流線同時(shí)繞過纖維，會(huì)脫離流線向纖維靠近，從而碰撞在纖維上沉積下來。

重力效應(yīng)：塵埃微粒通過纖維層時(shí)，在重力作用下發(fā)生脫離流線的位移，因重力沉降沉積在纖維上。對(duì)于粒徑小于 0.5μm 的微粒，重力效應(yīng)可以忽略。

靜電效應(yīng)：當(dāng)塵埃微粒隨空氣通過纖維時(shí)，纖維和微粒都可能帶上電荷產(chǎn)生吸引微粒的靜電效應(yīng)。靜電可以使微粒改變流線軌跡沉積下來，還可以使微粒更牢固地粘在纖維層表面，在不增加過濾 器阻力的情況下改善過濾效率。

（2）過濾材料

空氣過濾材料是空氣過濾器的核心部件，《空氣過濾器用濾料》（JG/T 404-2013）中按過濾性能、所用材質(zhì)、用途對(duì)過濾材料進(jìn)行了分類。由過濾性能過濾材料分為超高效、高效、亞高、高中、中效、粗效等 6 種類別；由所用材質(zhì)分為玻璃纖維、合成纖維、天然纖維、復(fù)合材料以及其他材質(zhì)過濾材料；按使用用途分為空調(diào)通風(fēng)凈化用、通風(fēng)除塵用過濾材料。

目前，常規(guī)過濾材料向復(fù)合材料、功能性濾料發(fā)展。復(fù)合材料是將不同纖維交織在一起形成的過濾材料，以克服單一材料功能上的缺陷。功能性濾料的前景非常廣闊，主要指某些特殊的、不同于一般過濾材料的、能滿足特定行業(yè)和領(lǐng)域?qū)諝膺^濾材料特殊功能的需求的濾料。

（3）分類

在《空氣過濾器》（GB/T 14295-2008）中，按照空氣過濾器的性能、形式、濾料更換方式進(jìn)行了分類。性能分類中按人工塵計(jì)數(shù)法主要分為亞高效過濾器、高中效過濾器、中效過濾器、粗效過濾器，見表 1。 

其中中效和粗效過濾器按照計(jì)數(shù)效率的不同又分成 3 個(gè)等級(jí)和 4 個(gè)等級(jí)，見表2。

按形式分為平板式、折褶式、袋式、卷繞式、筒式、靜電式等 6 種類型。按濾料更換方式可清洗、可更換以及一次性使用。

在《高效過濾器》（GB/T 13554-2008）中，根據(jù)結(jié)構(gòu)、效率和阻力、耐火程度等進(jìn)行了分類。按過濾器濾芯結(jié)構(gòu)分為有隔板過濾器和無隔板過濾器兩類。

按效率和阻力分類， 通過 GB/T 6165規(guī)定的鈉焰法檢測(cè)的過濾效率不低于 99.9%為高效空氣過濾器，由過濾效率和阻力性能分為 A、B、C 三類；通過 GB/T 6165 規(guī)定的計(jì)數(shù)法檢測(cè)過濾器的過濾效率不低于 99.999%為超高效空氣過濾器，由過濾效率和阻力性能分為 D、E、F 三類。根據(jù)GB 8624 規(guī)定，過濾器按所使用材料的耐火等級(jí)分為 1、2、3 三級(jí)。

發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組空氣過濾器應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組

目前蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外各發(fā)電廠和核電站汽機(jī)房、電氣設(shè)備間、集中控制室以及電子設(shè)備間中。發(fā)電廠通常使用的通風(fēng)和傳統(tǒng)空調(diào)制冷的降溫方式，運(yùn)行過程中存在著諸如室外溫度過高僅靠通風(fēng)不能滿足廠房溫度要求、自然通風(fēng)風(fēng)沙大影響設(shè)備正常運(yùn)行、傳統(tǒng)空調(diào)制冷耗電量大運(yùn)行費(fèi)用高等問題。

蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用主要是為了改善夏季各通風(fēng)房間室內(nèi)溫度過高，且為工藝設(shè)備提供安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

室外空氣經(jīng)過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)過過濾段把空氣中的污染物過濾后，在蒸發(fā)冷卻段空氣和水發(fā)生熱濕交換，使空氣溫度下降。目前已經(jīng)使用或確定使用蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組的發(fā)電廠，蒸發(fā)冷卻段的使用形式一般為直接蒸發(fā)冷卻器，直接-間接蒸發(fā)冷卻器。直接蒸發(fā)冷卻常用的填料有：有機(jī)填料、無機(jī)填料、天然植物纖維填料、金屬填料，填料-高壓微霧復(fù)合式蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組也有使用。

板翅式間接蒸發(fā)冷卻器、管式間接蒸發(fā)冷卻器是間接蒸發(fā)冷卻的主要應(yīng)用形式。經(jīng)過蒸發(fā)冷卻段處理后的空氣經(jīng)由送風(fēng)風(fēng)機(jī)送至通風(fēng)空調(diào)區(qū)域，蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)圖見圖 1。

（2）應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組一般在室外放置，為了保護(hù)蒸發(fā)冷卻器以及送風(fēng)空氣的清潔度，空氣過濾器的設(shè)置十分必要。目前，較多工程項(xiàng)目的蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組在使用中很短時(shí)間內(nèi)就需要更換過濾器，大大增加了用戶運(yùn)行成本，同時(shí)造成了原材料的浪費(fèi)。此外，若不及時(shí)清洗更換過濾器，在濾料上積塵會(huì)越來越多，阻力增加，從而導(dǎo)致送風(fēng)量不足。

直接蒸發(fā)冷卻器（段）是利用淋水填料層直接與待處理空氣接觸來冷卻空氣的；間接蒸發(fā)冷卻器的核心是空氣-空氣換熱器，換熱器的具有兩個(gè)互不連通的通道，通過兩個(gè)通道的間壁進(jìn)行換熱，使一次空氣得到冷卻。若室外空氣沒有經(jīng)過有效的過濾，會(huì)在蒸發(fā)冷卻器的表面積塵，積塵與噴淋水混合后結(jié)垢，嚴(yán)重影響機(jī)組的熱濕交換性能。

新疆某一電廠變頻設(shè)備室采用直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組消除室內(nèi)余熱，機(jī)組放置在設(shè)備室樓頂，機(jī)組實(shí)物如圖 2 所示。西安工程大學(xué)蒸發(fā)冷卻團(tuán)隊(duì)于 2012 年 8 月對(duì)機(jī)組進(jìn)行了測(cè)試，機(jī)組的空氣過濾器表面附著大量積塵，過濾器表面積塵情況如圖示。機(jī)組測(cè)試風(fēng)量為 35000m³/h，經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)送風(fēng)風(fēng)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，后將空氣過濾器拆卸，又經(jīng)過測(cè)試室內(nèi)送風(fēng)風(fēng)量均滿足設(shè)計(jì)要求。

所以，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)工程項(xiàng)目所在地的環(huán)境狀況、過濾器的性能以及清洗更換周期對(duì)過濾器的選擇有一個(gè)科學(xué)合理的掌握。

（3）應(yīng)用形式的選擇及介紹

一般情況下，最末一級(jí)過濾器決定空氣凈化的程度，上游的各級(jí)過濾器只起保護(hù)作用，它保護(hù)下風(fēng)端過濾器以延長其使用壽命，或保護(hù)空調(diào)機(jī)組以確保其正常工作。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)首先根據(jù)用戶的潔凈要求確定最末一級(jí)過濾器的效率，然后，選擇起保護(hù)作用的過濾器，如果這級(jí)過濾器亦需保護(hù)，再在它的上風(fēng)端增設(shè)過濾器。

據(jù)筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組的過濾段一般設(shè)置粗效和中效兩級(jí)過濾器，常用的粗效過濾器的形式有板式、卷繞式等，中效過濾器的常用形式為袋式過濾器。海南某核電站汽機(jī)房和除氧間用直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組過濾段由粗效和中效兩級(jí)構(gòu)成，粗效過濾器為波紋板式過濾器，中效過濾器為袋式過濾器。

目前粗效過濾器一般由中、細(xì)孔泡沫塑料，無紡布，玻璃纖維作為過濾材料，一般制作成板型、卷繞型、抽屜型等形狀。板式過濾器因其價(jià)格低廉、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)作為空調(diào)機(jī)組的粗效過濾器廣泛使用。

自動(dòng)卷繞式空氣過濾器通過過濾器前后壓差轉(zhuǎn)化為傳感電信號(hào)并對(duì)過濾材料進(jìn)行自動(dòng)更換，且過濾材料常采用化學(xué)纖維，可以水洗再生重復(fù)使用。袋式空氣過濾器作為中效過濾器一般設(shè)置在粗效過濾器后被其保護(hù)，濾袋可選用不同的過濾材料并做成不同的長度，可更換清洗。

在山西省西山晉興煤業(yè)斜溝煤礦的變頻機(jī)房內(nèi)原來使用傳統(tǒng)的精密空調(diào)處理機(jī)房內(nèi)的溫濕度，但由于山西地區(qū)的風(fēng)沙大及礦區(qū)空氣中的煤灰、沙塵較多，精密空調(diào)使用沒多久過濾網(wǎng)就嚴(yán)重堵塞，直接影響設(shè)備的降溫效果。

為了解決這一難題，西安工程大學(xué)與西安井上人工環(huán)境有限公司聯(lián)合開發(fā)了帶有卷繞式空氣過濾器的間接-直接兩級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組（如圖 3 所示），為了減少空氣過濾器的維護(hù)運(yùn)行管理工作量，設(shè)計(jì)了自動(dòng)卷繞式空氣過濾器（如圖 4 所示），并采用了直流式全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)方式，徹底改善了該變頻機(jī)房的工作環(huán)境，收到良好的效果。

實(shí)際上在我國西北等地區(qū)的火力發(fā)電廠變頻機(jī)房同樣存在著類似的問題，也可推廣應(yīng)用該技術(shù)，既可電廠變頻機(jī)房的工作環(huán)境，又可減輕空調(diào)機(jī)組空氣過濾段的維護(hù)工作量，還可保護(hù)直接（間接）蒸發(fā)冷卻器等熱濕交換功能段，提高蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的換熱效率。 

在我國西北及中東等風(fēng)沙大的地區(qū)，可以在蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組前設(shè)置慣性過濾器清除大顆粒沙塵。實(shí)用新型專利“慣性過濾器”（專利號(hào)：201220214971.2）是設(shè)置了外部殼體、進(jìn)風(fēng)筒、出風(fēng)筒的過濾裝置。

進(jìn)風(fēng)筒內(nèi)部為螺旋葉片結(jié)構(gòu)，出風(fēng)筒為倒錐形，進(jìn)風(fēng)筒尾端與出風(fēng)筒的前端間隙套接，在慣性過濾器的底部還設(shè)置有排塵口。一般排塵口跟排塵風(fēng)道相連，沙塵由排塵風(fēng)機(jī)排出。巴基斯坦某核電站汽機(jī)房和除鹽水車間使用的直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組，是由西安工程大學(xué)和南通昆侖空調(diào)有限公司聯(lián)合開發(fā)，機(jī)組使用了慣性過濾器和袋式過濾器，機(jī)組實(shí)物圖和慣性過濾器見圖5、6。

巴基斯坦恰希瑪核電廠二期工程中使用的蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中采用了集成式慣性過濾器和板式過濾器，集成式慣性過濾器類似前述結(jié)構(gòu)。日前，市場(chǎng)上還有一種針對(duì)風(fēng)沙大地區(qū)的慣性過濾器，它由外部殼體、葉片、排塵口組成，相鄰葉片間有一定的夾角。

在機(jī)組設(shè)計(jì)過程中選擇空氣過濾器時(shí)，在滿足阻力要求的情況下，需要根據(jù)上述應(yīng)用形式綜合考慮工程所在地的環(huán)境條件、工程初投資等因素。

（4）運(yùn)行維護(hù)

在機(jī)組運(yùn)行過程中應(yīng)定期檢查過濾器的阻力超出初阻力的情況，這就要求安裝阻力檢測(cè)裝置，以決定何時(shí)清洗或更換過濾器。發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組常用空氣過濾器的更換周期見表 3，僅供參考，必要時(shí)根據(jù)實(shí)際情況確定清洗或更換周期。

結(jié)論

蒸發(fā)冷卻技術(shù)在初投資、維修費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用方面均為機(jī)械制冷的 1/2、1/3、1/4，順應(yīng)發(fā)電廠高效節(jié)能環(huán)保的理念。為了緩解積塵對(duì)蒸發(fā)冷卻器的換熱性能的影響，需要在蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中設(shè)置空氣過濾器。通過文中對(duì)空氣過濾器的過濾機(jī)理、過濾材料以及分類的介紹，設(shè)計(jì)人員需要科學(xué)合理選用空氣過濾器：

（1）在分級(jí)設(shè)置空氣過濾器時(shí)，兩級(jí)過濾器規(guī)格不能相差太大，前一級(jí)過濾器應(yīng)保護(hù)后一級(jí)過濾器；

（2）根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組過濾段一般設(shè)置粗效和中效過濾器；

（3）在風(fēng)沙較大地區(qū)的發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組宜在進(jìn)風(fēng)口前設(shè)置慣性過濾器和卷繞式過濾器；

（4）在機(jī)組運(yùn)行過程中，需要對(duì)空氣過濾器進(jìn)行阻力檢查和周期性清洗更換。