朱海明

( 招商局物業(yè)管理有限公司東莞分公司，廣東 523786 )

某電子廠房室內(nèi)PM2.5治理方案

朱海明

( 招商局物業(yè)管理有限公司東莞分公司，廣東 523786 )

文章主要分析闡述了電子廠房室內(nèi)空氣PM2.5的主要來(lái)源及室內(nèi)污染物超標(biāo)的主要原因，并根據(jù)污染物來(lái)源提出了治理方案，分析了中效空調(diào)濾網(wǎng)由F5升級(jí)為F9及靜電除塵裝置的經(jīng)濟(jì)性，分析結(jié)果表明，相對(duì)于濾網(wǎng)升級(jí)方案，靜電除塵在經(jīng)濟(jì)性方面的投資回報(bào)期約為6.4年；試點(diǎn)實(shí)施了濾網(wǎng)由F5升級(jí)為F9升級(jí)方案，試點(diǎn)效果表明，濾網(wǎng)升級(jí)方案對(duì)室內(nèi)PM2.5治理有顯著效果。

PM2.5;濾網(wǎng)升級(jí)；靜電除塵

Abstract：This article analyzed the source of PM2.5 and the main reason of the PM2.5 inceresing in electronics factory.Upgrading the air filter and electrostatic precipitator are compared as PM2.5 decrease solution.Comparedwith upgrading the air filter from F5 to F9,the investment repay periodofelectrostatic precipitator is 5.9 years;Upgrading the air filter was implemented in some workshop of the factory,results show that PM2.5 is obviously decreased after the upgrading of the air filter from F5 to F9.

Keywords：PM2.5;Filter upgrade；Electrostatic precipitator

1 概述

當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的細(xì)顆粒物被稱為PM2.5。一般而言，粒徑2.5微米至10微米的粗顆粒物主要來(lái)自道路揚(yáng)塵等；2.5微米以下的細(xì)顆粒物(PM2.5)則主要來(lái)自化石燃料的燃燒(如機(jī)動(dòng)車尾氣、燃煤)、揮發(fā)性有機(jī)物等。粒徑在2.5微米以下的細(xì)顆粒物[1]，直徑相當(dāng)于人類頭發(fā)的1/10大小，不易被阻擋。被吸入人體后會(huì)直接進(jìn)入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。另外PM2.5還可成為病毒和細(xì)菌的載體，為呼吸道傳染病的傳播推波助瀾。氣象專家和醫(yī)學(xué)專家認(rèn)為，由細(xì)顆粒物造成的霧霾天氣對(duì)人體健康的危害甚至要比沙塵暴更大。

CYRYS[2]等通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)外的PM2.5濃度呈強(qiáng)線性相關(guān)性，75%以上的室內(nèi)污染物源來(lái)源與室外大氣相關(guān)。鄺志強(qiáng)[3]對(duì)東莞市城區(qū)大氣中PM2.5進(jìn)行了5個(gè)月時(shí)間觀測(cè)，結(jié)果表明夜間PM2.5平均濃度是晝間PM2.5平均濃度的1.21倍。曹國(guó)慶[4]等給出了集中空調(diào)系統(tǒng)空氣過(guò)濾器等級(jí)組合建議，建議新、送風(fēng)過(guò)濾器組合最低為G4+F7。周劉軻[5]對(duì)駐極體過(guò)濾器進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，駐極體過(guò)濾器的性能要優(yōu)于F7高中效過(guò)濾器。王鑫磊[6]以某航站樓為研究對(duì)象，相對(duì)于未加裝中效過(guò)濾器的空調(diào)風(fēng)柜，加裝靜電除塵裝置對(duì)PM2.5及PM1.0的室內(nèi)凈化效果達(dá)到了51.3%及52.2%。趙華、劉應(yīng)書[7]等測(cè)試了三種靜電凈化器的出口顆粒物濃度，分析了其凈化效率，結(jié)果表明，組合式空氣凈化器在大風(fēng)量下具有較高的除塵效果，適用于集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。

本文以某電子產(chǎn)品制造基地的PM2.5治理案例，結(jié)合整改前后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提供PM2.5治理前后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)供相關(guān)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)參考。并通過(guò)理論計(jì)算對(duì)靜電除塵技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，為相關(guān)企業(yè)的PM2.5治理決策提供經(jīng)濟(jì)性分析參考。

2 項(xiàng)目基本情況介紹

該項(xiàng)目為東莞市某電子產(chǎn)品制造基地，基地內(nèi)辦公環(huán)境要求PM2.5限值為35ug/m3，2016年2個(gè)季度的第三方測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果如圖1，可見(jiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)并不理想，大部分時(shí)候室內(nèi)PM2.5濃度值超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)值35ug/m3要求。因此，如何防治室外空氣顆粒物污染將是室內(nèi)空氣顆粒物污染治理的重點(diǎn)。

圖1 2016年2個(gè)季度的PM2.5測(cè)試結(jié)果

除辦公環(huán)境對(duì)PM2.5要求外，隨著產(chǎn)品及技術(shù)的進(jìn)步，廠房對(duì)潔凈度的要求也越來(lái)越高。該產(chǎn)品基地主要生產(chǎn)集成電路板，有SMT(焊接)生產(chǎn)線，由于建廠時(shí)未對(duì)潔凈度進(jìn)行要求和設(shè)計(jì)，隨著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，需要廠內(nèi)潔凈度達(dá)到30萬(wàn)級(jí)，同時(shí)，由于業(yè)務(wù)需要，進(jìn)行了一系列擴(kuò)建及整改，增加了空氣污染物的來(lái)源，目前的空氣潔凈度無(wú)法達(dá)到30萬(wàn)級(jí)要求。

污染物來(lái)源主要包括：1)由空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)送入室內(nèi)的未被濾網(wǎng)完全濾除的顆粒物；2)通過(guò)滲透進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)。建廠時(shí)未考慮后期產(chǎn)能擴(kuò)建導(dǎo)致工藝排風(fēng)增加，后期由于擴(kuò)能造成工藝排風(fēng)量大大增加，形成室內(nèi)負(fù)壓，造成室外風(fēng)未經(jīng)空調(diào)過(guò)濾而滲入室內(nèi)的情況。以其中一棟廠房M4棟為例，原設(shè)計(jì)風(fēng)柜銘牌新風(fēng)量45000m3/h/臺(tái)，按照最小新風(fēng)比10%計(jì)算，單臺(tái)為4500m3/h,20臺(tái)設(shè)計(jì)新風(fēng)量為90000m3/h，而工藝排風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為4用2備，單臺(tái)風(fēng)量為45000m3/h，設(shè)計(jì)排風(fēng)量為180000m3/h，因此即使完全按照設(shè)計(jì)風(fēng)量運(yùn)行，也無(wú)法達(dá)到正壓設(shè)計(jì)要求。如表1數(shù)據(jù)所示，根據(jù)其中一棟廠房的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)柜實(shí)際送入的新風(fēng)量為14200m3/h(實(shí)際運(yùn)行20臺(tái))，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排風(fēng)量121363m3/h(實(shí)際運(yùn)行3臺(tái))。3)后期整改造成的生產(chǎn)設(shè)備增加。4)一樓至二樓增加了貨運(yùn)通道，由于貨物本身所含有的顆粒污染物較多造成污染。因此，制造部門提出在現(xiàn)有條件下對(duì)廠房進(jìn)行整改，以滿足廠區(qū)潔凈度要求。

改造前的空調(diào)系統(tǒng)采用了一次回風(fēng)組合式風(fēng)柜集中送風(fēng)，并通過(guò)送風(fēng)管道送至各空調(diào)區(qū)域?？照{(diào)濾網(wǎng)采用了G3+F5進(jìn)行空氣含塵顆粒物過(guò)濾。本文主要研究從空調(diào)風(fēng)柜功能段升級(jí)改造進(jìn)行室內(nèi)污染物治理改善。

表1 M4棟廠房新風(fēng)及排風(fēng)測(cè)試及計(jì)算

編號(hào)風(fēng)速/m/s風(fēng)機(jī)頻率/Hz風(fēng)閥開(kāi)度風(fēng)口尺寸/m3風(fēng)量/m3/hK2-4-11250全開(kāi)50×501080K2-4-51550全開(kāi)50×501350K2-4-7150全開(kāi)50×50900K2-4-80450全開(kāi)50×50360K2-4-90450全開(kāi)50×50360K2-4-100450全開(kāi)50×50360K2-4-110950全開(kāi)50×50810K2-4-120650全開(kāi)50×50540K2-4-130750全開(kāi)50×50630平均值71020臺(tái)總新風(fēng)量142003#工藝排風(fēng)機(jī)1850全開(kāi)98×86546132#工藝排風(fēng)機(jī)1350全開(kāi)98×86394435#工藝排風(fēng)機(jī)950全開(kāi)96×8627306總排風(fēng)量121363

3 室內(nèi)污染物治理方案分析與選擇

空調(diào)風(fēng)柜功能段改造主要針對(duì)室外新風(fēng)過(guò)濾及室內(nèi)含塵顆粒物的循環(huán)凈化，治理方案包括如表2所述方案，其中僅靜電除塵和濾網(wǎng)過(guò)濾的方法能夠適用于顆粒物去除，且靜電除塵還具有殺菌作用?；诖?，本文將就濾網(wǎng)升級(jí)及靜電除塵兩種方案進(jìn)行進(jìn)一步對(duì)比分析，并就綜合比較的結(jié)果實(shí)施整改試點(diǎn)。

濾網(wǎng)過(guò)濾效果根據(jù)過(guò)濾器廠家提供數(shù)據(jù)如表3所示，可以看到，目前空調(diào)風(fēng)柜的濾網(wǎng)過(guò)濾效果，G3等級(jí)濾網(wǎng)過(guò)濾5um以上的效果僅為50%～70%，G4等級(jí)濾網(wǎng)過(guò)濾5um以上的效果為70%～90%；F5等級(jí)濾網(wǎng)過(guò)濾1um以上的效果僅為30%～50%，而F9等級(jí)濾網(wǎng)過(guò)濾1um以上的效果僅為90%以上，通過(guò)更換濾網(wǎng)理論可以大大提高顆粒物過(guò)濾效率。

部分風(fēng)柜F5的實(shí)測(cè)過(guò)濾效率如表4所示僅為18%～28%，低于名義效率(低于名義效率的原因分析為由于濾網(wǎng)之間的縫隙滲漏造成)。同時(shí)也可以看到，在室外嚴(yán)重污染時(shí)，即使過(guò)濾后的送風(fēng)也無(wú)法滿足室內(nèi)潔凈國(guó)標(biāo)要求(國(guó)標(biāo)室內(nèi)污染物濃度限值為75ug/m3)。

靜電除塵主要用于替換中效濾網(wǎng)以提高PM2.5的濾除效果，靜電除塵方案選用某美國(guó)產(chǎn)品，認(rèn)證過(guò)濾效率為MERV13等級(jí)，1um及5um以上的顆粒物過(guò)濾效率均大于90%，因此其過(guò)濾效果略優(yōu)于G4+F9濾網(wǎng)方案。

表2 不同室內(nèi)污染物治理方案比較

項(xiàng)目介質(zhì)過(guò)濾靜電過(guò)濾活性炭吸附光觸媒臭氧化學(xué)過(guò)濾器UV紫外線使用顆粒物顆粒物，細(xì)菌異味，細(xì)菌細(xì)菌，有機(jī)物異味，細(xì)菌有機(jī)物細(xì)菌除塵高高低低低中低阻力高低較高低低高低風(fēng)機(jī)能耗高低較高低低高低維護(hù)成本高低中中低中低

表3 不同濾網(wǎng)規(guī)格含塵顆粒濾除效果比較

表4 F5中效濾網(wǎng)PM2.5濾除實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

風(fēng)柜F5濾網(wǎng)前PM25F5濾網(wǎng)后PM25PM25過(guò)濾效率K1-1533828%K2-1654826%K3-1554518%K4-1503726%0069260(室外416)18728%0067191(室外416)16617%

同時(shí)，采用靜電除塵可以降低風(fēng)柜阻力約為40～50Pa,風(fēng)柜的全壓為500Pa,風(fēng)阻降低20%，按照風(fēng)機(jī)功率與風(fēng)阻平方關(guān)系估算，則可降低風(fēng)機(jī)功率約為5%。

綜上，在不考慮經(jīng)濟(jì)性的情況下，靜電除塵方案要優(yōu)于濾網(wǎng)升級(jí)方案，如下為經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算分析。

以M4樓棟為例，該樓棟共有風(fēng)柜18臺(tái)，風(fēng)柜風(fēng)量為45000m3/h，風(fēng)機(jī)功率為22kW，每臺(tái)風(fēng)柜的中效濾網(wǎng)數(shù)量為12塊，濾網(wǎng)價(jià)格為115元/塊，更換頻次為2次/年；靜電除塵投資按照每m3/h的風(fēng)柜風(fēng)量預(yù)估，維護(hù)成本按照每3400m3/h單元模塊100元計(jì)算，得到每年的維護(hù)成本及能耗成本減少共約13.7萬(wàn)元，初投資約為81萬(wàn)元，投資回報(bào)期為5.9年。因此，從改造項(xiàng)目的靜態(tài)投資回報(bào)期看，采用靜電除塵的經(jīng)濟(jì)性仍然較差，在現(xiàn)有的市場(chǎng)價(jià)格條件下，靜電除塵并不具備投資優(yōu)勢(shì)，但在未來(lái)產(chǎn)品成本降低的情況下，可考慮作為PM2.5治理方案。同時(shí)，可考慮在基建新建項(xiàng)目時(shí)將靜電除塵方案融合進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，以降低后期運(yùn)維費(fèi)用。

表5 濾網(wǎng)升級(jí)與靜電除塵方案投資匯報(bào)分析

濾網(wǎng)升級(jí)為G4+F9靜電除塵裝置總風(fēng)量/m3/h810000810000風(fēng)柜總裝機(jī)功率/kW396396運(yùn)行時(shí)間/h80008000平均負(fù)荷率70%6650%電量/kWh22176002106720平均電費(fèi)/元/kWh0707耗用電費(fèi)/元15523201474704年維護(hù)成本/元4968023824初投資/元0810000年度總費(fèi)用/元22672802130544年度費(fèi)用節(jié)約/元136736投資回報(bào)期/年59

該項(xiàng)目最終決定采用升級(jí)濾網(wǎng)方式作為室內(nèi)顆粒物去除整改方案，同時(shí)為了減小高效濾網(wǎng)的阻力增加，將原來(lái)的濾網(wǎng)袋長(zhǎng)從20cm增加到50cm，增大迎風(fēng)面積以減少濾網(wǎng)阻力。

4 改造效果實(shí)測(cè)分析

根據(jù)上述分析，對(duì)廠區(qū)中的2棟廠房進(jìn)行了濾網(wǎng)升級(jí)改造，改造后每個(gè)樓棟各選取2臺(tái)風(fēng)柜進(jìn)行測(cè)試并與未改造樓棟的2臺(tái)風(fēng)柜進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。測(cè)試工具為TSI公司的便攜式、顆粒物濃度測(cè)試儀DUST TRAC II，測(cè)試方法為測(cè)試濾網(wǎng)前后的PM2.5并對(duì)比改造升級(jí)后的F9濾網(wǎng)與未升級(jí)的F5濾網(wǎng)的濃度值。測(cè)試過(guò)程中風(fēng)柜頻率維持在48Hz不變，當(dāng)天測(cè)試時(shí)室外PM2.5濃度值為89ug/m3。

從測(cè)試數(shù)據(jù)可以看到，濾網(wǎng)升級(jí)后室內(nèi)送風(fēng)的PM2.5基本為0，PM2.5過(guò)濾效率達(dá)到100%。其中K1風(fēng)柜回風(fēng)PM2.5濃度偏高是由于同一區(qū)域的其他風(fēng)柜停機(jī)，造成區(qū)域內(nèi)部含塵顆粒物擴(kuò)散至該風(fēng)柜回風(fēng)口導(dǎo)致。

從測(cè)試結(jié)果看，由于濾網(wǎng)升級(jí)并未對(duì)風(fēng)柜的風(fēng)速造成顯著影響，升級(jí)后平均風(fēng)速為4.00m/s，未升級(jí)風(fēng)柜的平均風(fēng)速為4.35m/s，送風(fēng)風(fēng)速降低了8%，降低的幅度在可接受范圍，并未影響空調(diào)系統(tǒng)的正常使用。

表6 濾網(wǎng)升級(jí)測(cè)試對(duì)比

中效濾網(wǎng)規(guī)格F9F5 風(fēng)柜編號(hào)K1K2K3K4K5K6 平均風(fēng)速/m/s403745384245 濾網(wǎng)前PM25/ug/m3147951223 濾網(wǎng)后PM25/ug/m30000919 濾除效率100%100%100%100%25%17%

5 結(jié)論與展望

本文基于某電子產(chǎn)品制造基地案例，通過(guò)理論計(jì)算及實(shí)測(cè)，得到如下的結(jié)論：

(1)空調(diào)濾網(wǎng)從G3+F5升級(jí)未G4+F9后，PM2.5的濾除效果可從原來(lái)的17%～25%提升到90%以上，可極大提升廠房及辦公區(qū)域的PM2.5濾除效果，是消除室內(nèi)PM2.5污染的非常有效的措施，且通過(guò)合理選擇濾網(wǎng)袋長(zhǎng)，可減少濾網(wǎng)阻力對(duì)循環(huán)風(fēng)量的影響。

(2)靜電除塵理論的PM2.5濾除效果優(yōu)于G4+F9組合，且有滅菌作用，但投資回報(bào)期達(dá)到5.9年，其經(jīng)濟(jì)性仍然欠佳，但未來(lái)隨著市場(chǎng)價(jià)格降低，可作為濾網(wǎng)升級(jí)方案的替代方案，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成本的節(jié)約。

(3)由于經(jīng)費(fèi)限制，本項(xiàng)目未使用連續(xù)測(cè)試工具，數(shù)據(jù)的對(duì)比并非在同一時(shí)間點(diǎn)內(nèi)，可能存在一定偏差，后續(xù)可考慮采用在線連續(xù)測(cè)試方法收集更多數(shù)據(jù)以便獲得更為全面的對(duì)比數(shù)據(jù)，例如可測(cè)試不同室外PM2.5濃度條件下風(fēng)柜的濾除效果及室內(nèi)PM2.5濃度值。

(4)除了濾網(wǎng)升級(jí)，室內(nèi)正壓維持也是室內(nèi)污染物控制的方法之一，受限于項(xiàng)目改造工程實(shí)施的難度及預(yù)算，該項(xiàng)改造未能得以實(shí)行。

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IndoorPM2.5ManagementofanElectronicWorkshop

ZHU Haiming

( China Merchants Group Property Management Co.,Ltd.Dongguan branch，Guangdong 523786 )

2016-4-18

朱海明(1983-)，男，碩士，主要從事暖通空調(diào)專業(yè)技術(shù)工作。E-mail：250119838@qq.com

ISSN1005-9180(2017)03-035-05

TU834.8文獻(xiàn)標(biāo)示碼A

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.03.007