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空气洁净技术及洁净设计培训教材1

来源:原创 作者:linux 日期:2011-1-22 14:26:29

培训教材——空气洁净技术及洁净设计

一、 空气洁净技术的发展和它的重要性

1、产生时间

空气洁净技术最早发展产生在第二次世界大战期间的美国,当时主要是应用于军事领域,为了适应战争的需要(1939年发现了轴核的裂变,1945年投向日本广岛);空气净化的核心——高效过滤器在当时研制成功。

我国在60年代初期对高效过滤器及层流洁净室研制成功,在1975年以后得到迅猛的发展,产品生产厂家及品种、数量逐步系列配套,一般洁净室所用的材料、配件、设备均实现国产化。

2、应用领域

军事:飞机、军舰、导弹、核武器

工业部门:光学、机械、化工、宇航、半导体、电子

其他:医疗、制药、生物工程、动物饲养

总之随着经济与科学技术的发展,空气洁净技术在各行各业的应用在加大,占据重要的地位。空气洁净技术的水平与应用已成为衡量一个国家和一个地区现代化经济和科技的重要标志。

二、 空气洁净度等级标准及规范

空气洁净标准和规范在经济和科技发达的国家和地区都有自己的标准,都规定了有关的洁净度等级。例如:美国、日本、西欧、北欧、俄罗斯等。我国于1984年颁布《洁净厂房设计规范》(GBJ73-84),1996年该规范进行较大的修改,1990年颁布《洁净室施工及验收规范》(JGJ71-90)以指导施工和验收的重要文件。目前,该规范在重新修订中。

GBJ73-84规定的洁净度等级















美国联邦标准FS209E中的洁净等级



美国宇航局标准NHB5340.2中的洁净等级


日本工业标准JISB-9920-1989中的洁净度等级


三、 洁净室污染源:

1、大气尘(新风)

室外大气的含尘浓度

2、作业人员发尘(主要尘源)

作业人员发尘量(一){粒/(人·min)≥0.5μm}


作业人员发尘量(二){粒/(人·min)≥0.5μm}

序号
工作服型式及材料
动作
坐(四肢、头部自由活动)
走动
1
全套型粗织尼龙工作服

38.3x104
322x104
2
分套型密织尼龙工作服

18.1x104
128x104
3
分套型密织尼龙工作服

内衬的确良工作服

7.2x104
73.8x104
4
棉的确良工作服

20.5x104
108x104
5
电力纺工作服

101x104
677x104
6
普通服装

210x104
300x104

3、建筑围护结构产尘(屋顶、墙、地板)

洁净室建筑表面发尘量{粒/(min·㎡地面)≥0.5μm}

序号
建筑表面发尘量
资料来源
1
(0.8~1)*104

电子部十一院《设计通讯》1975年

2
(0.3~0.9)*104

电子部十一院《苏州半导体器件一厂洁净室测定》1978年

3
0.77*104

电子部十一院《北京西城半导体材料厂水平层流洁净室测定报告》1975

4
4.5*104

电子部十一院《出国考察报告》(74)013 1974年

洁净室建筑表面发尘量与作业人员发尘量的比较

项目
粒径

洁净室建筑表面发尘量
{粒/(min·㎡地面)}
人员发尘量{粒/(人·min)}
静止(基本静止)
人员正常操作
≥0.5μm
1.25*104
10*104
50*104

4、工艺生产过程产尘(与生产设备、生产工艺、生产过程有关,不同的生产过程、工艺产尘量不同)。

四、 关于洁净室方面的几个名词

1、空气洁净度—

指洁净空气环境中空气所含尘埃量多少的程度。在一般情况下,指单位体积的空气中所含大于等于某一粒径粒子的数量。含尘量高则洁净度低。

2、洁净室——

指对空气洁净度、温度、湿度、流速、压力、噪声等参数根据需要都进行控制的密闭性较好的空间。

五、 洁净室的分类

1、按气流形式:乱流、对角流、层流(垂直、水平);

2、按受控粒子的性质:尘埃(工业洁净)、生物(生物洁净)。

生物洁净必须用高温、药物、紫外线等方法灭菌。

六、 洁净室的负荷特点与节能

一般情况下,洁净空调系统的能耗大于普通舒适性空调,产生的原因:

1、由于生产线的排风量比较大,故补充的新风量比较大,从而冷负荷比较大;

2、洁净室的换气次数大于普通空调,故风机的送风量比较大,输送的动力消耗大,风机管道温升高;

3、室内的设备发热量大,消耗的冷量大。

以上三项负荷占总冷量对70~95%。

节能控制的着眼点:

1、 减少新风量;

2、控制送风量(换气次数);

3、充分利用回风量;

4、选用高效低阻的过滤器。

七、 洁净室设计对生产工艺的要求

1、必须满足生产工艺环境的要求;

需要了解:建筑层高,洁净区域建筑面积,室内温、湿度、洁净度的要求;

2、尽可能将相同级别的洁净室布置在一起,处理排风与正常生产之间的差异。

八、 洁净室设计对建筑的要求

1、围护结构应选用在温度、湿度变化和振动作用下变形小和气密性能好的建筑结构和材料;

2、隔墙采用轻质材料制作;

3、人流、物流要绝对分开,人流方向应由低级别洁净室到高级别洁净室;

4、建筑设计要注意防火,人员疏散线路要清楚,通畅;

九、 洁净室设计基础原始资料

1、建设地区室外大气的气象资料和室外大气的含尘浓度;

2、洁净室的设计参数;

3、生产工艺资料(生产设备产热、产湿量;排风量;排放有害物的品种、性质、浓度和排放量);

4、建筑原始资料;

5、

所需要的冷源、热源、电源的性质。十、 净化空调系统方案

1、气流分布

(1) 送风气流应以最短的距离,不受污染的直接送到工作区,尽量覆盖工作区,使污染物在扩散之前就被携带到回风口;

(2) 尽量减少涡流,避免把工作区以外的污染物携带入工作区;

(3) 尽量控制上升气流的产生,防止灰尘的二次飞扬,减少灰尘对工件的污染;

(4) 工作区的气流力求均匀,工作区的气流速度应满足生产工艺和卫生的要求。

2、气流分布方式

(1) 乱流:稀释原理

1000级:n》50次/h;10000级:n》25次/h;100000级:n》15次/h

(2) 对角流

(3) 层流:置换原理

垂直流断面风速:v》0.25m/s;水平流断面风速:v》0.35m/s

3、送风方案

(1) 集中式送风

空气处理设备和风机均集中设置在空调机房内,高效过滤器布置在末端。

(2) 分散式送风

一般空调环境或低级别净化环境中,

4、集中式送风的净化空调系统方案

1)新风集中处理和新风分散处理

2)单风机系统和双风机系统

3)风机并联系统和风机串联系统

净化空调的运行管理

一、净化空调系统对维护管理的要求

洁净室的净化空气、直接表10-6的规定进么监测。在下列任何一种情况下,应更换高效空气过滤器:

表10-6洁净室的净化空气监测频数
洁净度等级

检测项目

1~3
4~6
7
8、9
温度

循环监测

每班2次
湿度

循环监测

每班2次
压差值

循环监测

每周1次

每月1次
洁净度

循环监测

每周1次

每3个月1次

每6个月1次

1、气流速度降到最低限度。即使更换初效、中效空气过滤器后,气流速度仍不能增加。

2、高效空气过滤器的阻力达到初阻力的1.5倍~2倍。

3、高效空气过滤器出现无法修补的渗漏。

当洁净厂房内采用高效真空吸尘器进行清扫时,必须定期检查吸尘器排气口含尘浓度。二、净化空调的运行管理的日常工作

对净化空调系统、洁净室的运行管理主要应做好以下几项工作:保证洁净室内要求的空气温度和相对湿度;保证洁净室内洁净度;制定严格的管理规章制度。

1、保证洁净内要求的空气温度和相对湿度

在洁净室内,如果空气温度过低,不便于工作的正常进行;如果温度过高,则会使室内工作人员产生过多的汗液,汗液挥发成微小粒子进入空气中,从而增加了洁净室内空气中含尘粒子数,进而使其洁净度级别有所下降,无法保证工艺条件的要求。

因此,保证洁净室内要求的空气温度和相对湿度是空调系统进行的必要条件。

2、保证洁净室内洁净度的措施

要保证洁净室内要求的洁净度,对正常运行的净化空调系统、洁净室,必须做到进入洁净室内的空气是清洁的,进入洁净室内的人和物品就应该经过必要的净化处理,尽量减少人和物带入洁净室内的灰尘量。要保证洁净室内的洁净度应采取以下主要措施:保证人净的措施;保证进入洁净室物料的净化;保证进入洁净室内的空气是洁净的;保证净化空调系统的送风量;按要求保证洁净室内的正静压值;尽量减少洁净室的产尘量;保证对洁净室内的定期清扫。

1) 保证人净的措施

人体散发的污染物质主要有自身产生的污染物和携带物。人净措施主要包括水洗、换鞋和衣服及空气吹淋3个方面:

(1) 水洗。用水洗去手、脸甚至全身体表皮临时附着物和积存的体表排出物。

(2) 换衣、鞋。为了减少从室外带入洁净室的污染物,进入洁净室内的人员一般都在经过换鞋和衣服。至少应将外出鞋、衣服以及多毛的内衣脱掉,对无菌行业还要脱掉全部外出服和内衣、而后换用适合洁净室或无菌室工作的服装。外出鞋携带污染物最多,须在入口处采取水洗、吸尘和粘着等方式进行处理,以免严重污染入口门厅。

(3) 空气吹淋。空气吹淋是用高速洁净空气吹扫全身服装及裸体表面的临时附着物,采用水洗、换衣和空气吹淋3个方面的措施,可以在一定程度上减少人体服装携带的外界污染物,减少因直接接触而造成的污染,把身体的大部分及内衣与室内空气隔离开。使头发与皮肤的脱落物以及内衣的纤维子不容易播散出来、以减少人体在洁净室内尘粒的散发量。

2)保证进入洁净室物料的净化

进入洁净室内的物料应在运入洁净室之前进行清洗和必要的净化处理,以减少物料在洁净室内的发尘量。进入洁净室的小件物品一般由洁净室与外走廊或洁净室之间(洁净度级别不同的相邻房间)通过传递窗进入。

3)保证进入洁净室的空气是洁净的

净化空调系统在运行中,所使用的各级空气过滤器必须是完好而无破损或泄漏。为防止送风系统将不应进入室内的尘粒带进室内,必须对系统中使用的初效、中效及末端空气过滤器进行定期的泄漏检查。

4)保证净化空调系统的送风量

保证空调系统的送风量就是保证洁净室内的换气次数,以满足室内气流组织的需要。净化空调系统在正常运行时,应定期对系统的送风量进行测定,测点可选在送风机进(出)口处和送风口处。因为系统的送风量在设计时是从能量的消耗量,室内应有的气流组织等诸方面来综合考虑的。如果系统送风量过低,则会使洁净内送风口处的气流速度降低,从而破坏室内的气流组织形式,使室内受到污染的空气无法排出,达不到室内要求的洁净度等级。

5)按要求保证洁净室内的正静压值。

洁净室在运行中一般都要求其与邻室、走廊(包括外走廊)之间保持一定的正静压差,即洁净室内的静压值高于邻室(不同洁净级别的房间)、走廊的静压,以避免邻室、走廊等含尘浓度较高的洁净室外部的空气对其造成污染。因此洁净室和净化空调系统在运行中,应注意经常检查、保养、调整和修理系统中的余压阀,以及压力传感器、变送器、调节器和执行器,使之处于正常运行状态,维持室内要求的正静压值。

6)尽量减少洁净室的产尘量。

仅仅从净化空调系统的运行和管理方面来考虑,解决影响洁净室内洁净室内洁净度的外部条件是不够的,还应解决影响洁净室内洁净度的内部原因。在洁净室内,产生尘埃的因素有两个:一是设备的运转,二是操作人员的活动。因此,应从此两方面控制洁净室的产尘量。

7)保证对洁净室内的定期清扫

洁净室运行一段时间后,总免不了在一些死角、壁面、台面上会积存一些尘埃,如果不及时进行清扫,这些尘埃在较大气流的冲击或其他某种扰动下,会重新卷入室内空气中,从而增加了室内空气尘粒的浓度,使室内空气的洁净度等级下降,无法保证工艺的正常进行。因此对洁净室进行定期的清扫是必不可少的。对洁净室内部的清扫,可采用分散可集中式真空扫除的方法进行。

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