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用，且國家的暖通空調(diào)設(shè)計規(guī)范、節(jié)能標準和技術(shù)措施等技術(shù)法規(guī)如《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50736-2012）、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》（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，為了保證送風區(qū)域的清潔要求以及緩解積塵對蒸發(fā)冷卻器的換熱性能的影響，需要在蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組中設(shè)置空氣過濾器。隨著科學技術(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理、過濾材料以及類別，再根據(jù)蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組在發(fā)電廠中的應用，說明正確選用空氣過濾器的重要性。在實際應用過程中，設(shè)計人員應對空氣過濾器的類別和級數(shù)進行合理的選擇。 樹上鳥教育暖通設(shè)計在線教學杜老師。

空氣過濾器

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

（1）過濾機理

經(jīng)典過濾理論中，空氣過濾器的機理主要有五種效應：

擴散效應：塵埃微粒因為氣體分子熱運動的碰撞產(chǎn)生布朗運動，常溫下粒徑為 0.1μm 的微粒擴散距離為 17μm，微粒會運動到纖維層表面而沉積下來。粒徑大于 0.3μm 的微粒布朗運動減弱，擴散效應隨之減弱。

攔截效應：纖維層中的纖維排列錯綜復雜，形成了無數(shù)的網(wǎng)格。當某一尺寸的塵埃微粒運動到纖維層表面時，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：氣流穿過排列復雜的纖維層時，流線運動方向會發(fā)生改變。當微粒質(zhì)量或速度較大，流線方向變化時，微粒由于慣性來不及跟隨流線同時繞過纖維，會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：塵埃微粒通過纖維層時，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。對于粒徑小于 0.5μm 的微粒，重力效應可以忽略。

靜電效應：當塵埃微粒隨空氣通過纖維時，纖維和微粒都可能帶上電荷產(chǎn)生吸引微粒的靜電效應。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)、用途對過濾材料進行了分類。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)通風凈化用、通風除塵用過濾材料。

目前，常規(guī)過濾材料向復合材料、功能性濾料發(fā)展。復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、濾料更換方式進行了分類。性能分類中按人工塵計數(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數(shù)效率的不同又分成 3 個等級和 4 個等級，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)定的計數(shù)法檢測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分為 1、2、3 三級。

發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組空氣過濾器應用現(xiàn)狀

（1）蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組

目前蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)技術(shù)已廣泛應用在國內(nèi)外各發(fā)電廠和核電站汽機房、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和傳統(tǒng)空調(diào)制冷的降溫方式，運行過程中存在著諸如室外溫度過高僅靠通風不能滿足廠房溫度要求、自然通風風沙大影響設(shè)備正常運行、傳統(tǒng)空調(diào)制冷耗電量大運行費用高等問題。

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

室外空氣經(jīng)過進風口進入，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)冷卻通風空調(diào)機組的發(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：有機填料、無機填料、天然植物纖維填料、金屬填料，填料-高壓微霧復合式蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組也有使用。

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)冷卻的主要應用形式。經(jīng)過蒸發(fā)冷卻段處理后的空氣經(jīng)由送風風機送至通風空調(diào)區(qū)域，蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組的結(jié)構(gòu)圖見圖 1。

（2）應用中出現(xiàn)的問題

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

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，換熱器的具有兩個互不連通的通道，通過兩個通道的間壁進行換熱，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，嚴重影響機組的熱濕交換性能。

新疆某一電廠變頻設(shè)備室采用直接蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組消除室內(nèi)余熱，機組放置在設(shè)備室樓頂，機組實物如圖 2 所示。西安工程大學蒸發(fā)冷卻團隊于 2012 年 8 月對機組進行了測試，機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。機組測試風量為 35000m³/h，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)送風風量達不到設(shè)計要求，后將空氣過濾器拆卸，又經(jīng)過測試室內(nèi)送風風量均滿足設(shè)計要求。

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

（3）應用形式的選擇及介紹

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

據(jù)筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組的過濾段一般設(shè)置粗效和中效兩級過濾器，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。海南某核電站汽機房和除氧間用直接蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組過濾段由粗效和中效兩級構(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。板式過濾器因其價格低廉、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點作為空調(diào)機組的粗效過濾器廣泛使用。

自動卷繞式空氣過濾器通過過濾器前后壓差轉(zhuǎn)化為傳感電信號并對過濾材料進行自動更換，且過濾材料常采用化學纖維，可以水洗再生重復使用。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，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)斜溝煤礦的變頻機房內(nèi)原來使用傳統(tǒng)的精密空調(diào)處理機房內(nèi)的溫濕度，但由于山西地區(qū)的風沙大及礦區(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-直接兩級蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組（如圖 3 所示），為了減少空氣過濾器的維護運行管理工作量，設(shè)計了自動卷繞式空氣過濾器（如圖 4 所示），并采用了直流式全新風空調(diào)送風方式，徹底改善了該變頻機房的工作環(huán)境，收到良好的效果。

實際上在我國西北等地區(qū)的火力發(fā)電廠變頻機房同樣存在著類似的問題，也可推廣應用該技術(shù)，既可電廠變頻機房的工作環(huán)境，又可減輕空調(diào)機組空氣過濾段的維護工作量，還可保護直接（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)機組的換熱效率。 

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

進風筒內(nèi)部為螺旋葉片結(jié)構(gòu)，出風筒為倒錐形，進風筒尾端與出風筒的前端間隙套接，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道相連，沙塵由排塵風機排出。巴基斯坦某核電站汽機房和除鹽水車間使用的直接蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組，是由西安工程大學和南通昆侖空調(diào)有限公司聯(lián)合開發(fā)，機組使用了慣性過濾器和袋式過濾器，機組實物圖和慣性過濾器見圖5、6。

巴基斯坦恰?，敽穗姀S二期工程中使用的蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機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，市場上還有一種針對風沙大地區(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。

在機組設(shè)計過程中選擇空氣過濾器時，在滿足阻力要求的情況下，需要根據(jù)上述應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）運行維護

在機組運行過程中應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裝置，以決定何時清洗或更換過濾器。發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組常用空氣過濾器的更換周期見表 3，僅供參考，必要時根據(jù)實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、維修費用、運行費用方面均為機械制冷的 1/2、1/3、1/4，順應發(fā)電廠高效節(jié)能環(huán)保的理念。為了緩解積塵對蒸發(fā)冷卻器的換熱性能的影響，需要在蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組中設(shè)置空氣過濾器。通過文中對空氣過濾器的過濾機理、過濾材料以及分類的介紹，設(shè)計人員需要科學合理選用空氣過濾器：

（1）在分級設(shè)置空氣過濾器時，兩級過濾器規(guī)格不能相差太大，前一級過濾器應保護后一級過濾器；

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

（3）在風沙較大地區(qū)的發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風空調(diào)機組宜在進風口前設(shè)置慣性過濾器和卷繞式過濾器；

（4）在機組運行過程中，需要對空氣過濾器進行阻力檢查和周期性清洗更換。