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行業(yè)新聞

公共場所使用的過濾器

公共場所使用的過濾器

芯片廠使用的過濾器當今，半導體芯片廠對生產(chǎn)環(huán)境空氣潔凈程度挑剔，對空氣過濾器的要求也苛刻。粘在芯片上的粉塵可能造成斷路、短路而直接影響成品率。衡量芯片集成度的指標之一是“線寬”，即集成電路上導線的寬度。在線寬以微米計的年代，制造環(huán)境對粉塵粒徑的限制是小于線寬的1／10，隨著線寬不斷變小，1／10之說又變成了1／4、1／2。20O2年，普通微機中P4處理器的線寬縮小到了0．13／ml，此時任何粉塵都可能損害電路，粒徑與線寬的傳統(tǒng)比較過時了。

芯片廠傳統(tǒng)的通風形式是“大循環(huán)”，車間的整個天花板上布滿無隔板高效過濾器，整個地面為回風柵板?，F(xiàn)在芯片廠有些車間使用自帶風機的高效過濾裝置(FFU，F(xiàn)anFilterUnits)。大循環(huán)和FFU兩種形式都能達到足夠的潔凈度，只是在運行管理和能耗上有所差異。能擠進芯片廠的高效過濾器和FFU都要經(jīng)過逐臺掃描測試。芯片廠認為，傳統(tǒng)檢驗方法用的試驗粉塵本身就是污染源，所以芯片廠不買鈉焰法和DOP法的帳?？諝庵械暮｛}粒子是所有電子工業(yè)的大敵，但海鹽粉塵的顆粒比較大，普通過濾器就能將其清除。有人說電子工業(yè)的理想地點應該遠離海岸，可國內(nèi)芯片廠就建在了經(jīng)濟發(fā)達的沿海地區(qū)，在過濾器上多花點錢就是了。芯片廠特別在意過濾器上可能的微量揮發(fā)元素。

近幾年出現(xiàn)了聚四氟乙烯FIFE纖維高效過濾材料，這種材料沒有揮發(fā)物，但它帶靜電，過濾后的空氣要進行電中和以消除空氣中的離子，少了個隱患，多了個麻煩。目前FIEF高效濾材的價格偏高，絕大部分高效過濾器仍使用傳統(tǒng)的玻纖濾紙。高效過濾器上可能的揮發(fā)物主要源于制造過程使用的粘結劑、清洗劑、試驗粉塵、輔助材料，為芯片廠供貨的過濾器廠商要在避免微量揮發(fā)物上下些功夫。但當芯片的線寬小到O．5llrrI時，人們發(fā)現(xiàn)空氣中的化學污染物成了影響成品率的主要危害，于是，后建的芯片廠空調(diào)系統(tǒng)中普遍配置了化學過濾器。芯片廠說的化學過濾器就是活性炭過濾器，它的原理和制造工藝并不復雜。

化學污染物的來源有：室外空氣、工藝本身、人、裝修材料。多數(shù)情況下，設計師和現(xiàn)場人員也說不清污染物的種類和濃度，因此，芯片廠用的化學過濾器應具有兩個特點：廣譜吸附性能、足夠多的活性炭材料。所謂廣譜吸附就是對什么都能多少吸附些，能有這種功能的就是傳統(tǒng)的、便宜的、微孔尺寸大小不均的顆?；钚蕴?。如果能確定污染物種類，就可對吸附材料進行有針對性的化學處理，以增強對特定污染物的吸附能力。過濾器供應商有時還要提供相應的現(xiàn)場檢測服務，以幫助用戶確定化學過濾器的使用情況，這就要求供應商中有搞化學過濾的專家，并與權威實驗室有密切的關系。遺憾的是國內(nèi)過濾器廠商沒有幾家在那上面下功夫，所以國內(nèi)芯片廠目前使用的化學過濾器多數(shù)是進口產(chǎn)品。

半導體工業(yè)并非“無煙工業(yè)”，它也有環(huán)境問題。那里經(jīng)常采用新的工藝和材料，有些化學物品在其安全性尚未得到評估前就已經(jīng)大量使用了。為降低環(huán)境風險，有些芯片廠的排風系統(tǒng)也裝有化學過濾器。2機場空調(diào)系統(tǒng)的過濾飛機場是賓客對城市的印象，機場空調(diào)系統(tǒng)表明主人的實力和空調(diào)設計師的水平。在發(fā)達國家大型機場的空調(diào)系統(tǒng)中，空氣過濾器常見配置為：G4～預過濾器一活性炭過濾器一F7末端過濾器F7過濾器(AshraeDust-spot85％)是上檔次的公共場所中常見過濾器。經(jīng)過丌過濾器后，空氣含塵濃度可以達到旅游景區(qū)的水平。

國家標準中規(guī)定候機廳可吸入顆粒物的濃度上限為0．15mg／m3，這是從健康角度考慮的低要求，機場室外空氣也比這個濃度低。設計中，機場空調(diào)考慮的是檔次，而不僅僅是健康。機場有汽油味，盡管多數(shù)客人不會抱怨，但主人依然要加以掩飾。因此，消除氣味的活性炭過濾器成了發(fā)達國家機場空調(diào)中的標準配置。這里論的只是檔次，沒什么技術可言?；钚蕴窟^濾器檢驗機場投資者和運營者的實力。、在近十年的國內(nèi)機場項目中，航站樓的建筑和內(nèi)部裝潢上有不少大手筆。國人講究“好鋼用在刀刃上”，可人們看不見空調(diào)，所以經(jīng)常因費用問題而從簡了。在上海浦東機場空調(diào)系統(tǒng)的初規(guī)劃中，有活性炭過濾器，末端為F7過濾器。但工程設計時活性炭首先被砍掉了，在進一步的設計中，末端的F7降為。北京機場航站樓用的過濾器比浦東還要低一個檔次。

目前國內(nèi)機場過濾器配置高的是海南三亞市鳳凰機場，那是外國人設計的，主過濾器效率為F7，因機場小沒那么多汽油味，所以未設置活性炭過濾器。20O2年，西安咸陽機場新航站樓選用了活性炭過濾器，這是我國個使用活性炭過濾器的航站樓，美中不足的是，那個項目中普通過濾器的效率規(guī)格僅為G4。我們已經(jīng)有實力用整塊好鋼去鍛打鋼刀，而不僅僅去鑲刀丸。在下一輪機場建設項目中，F(xiàn)7過濾器將是通風過濾器的主流，活性炭過濾器也會成為大型機場的常規(guī)配置。3潔凈室過濾器配置過濾器是通用產(chǎn)品，不管什么等級的潔凈室，所用的高效過濾器是一樣的。一旦過濾器的品質(zhì)有了保證，通風參數(shù)(換氣次數(shù)或平均風速)就成了決定潔凈工程質(zhì)量的關鍵因素。表4—1是潔凈室設計時應考慮的一些因素。表中的“氣流形式”、“平均風速”、“換氣次數(shù)”指標源于ISO標準，“末端過濾器效率”和“過濾器出廠檢驗方法”兩欄是筆者自己加上的。4-1潔凈度、通風參數(shù)與高效過濾器IS014644分級對應傳統(tǒng)規(guī)格氣流形式平均風速m／s換氣次數(shù)末端過濾器效率過濾器出廠檢驗方法ISO1級≥99．9999％掃描ISO2級U0．30．5≥99．9999％掃描ISO3級lU0．30．5≥99．999％掃描ISO4級l0U0．30．5≥99．999％掃描ISO5級l0oU0．20．5≥99．9r7％總效率或掃描ISO6級l，000N．M70一l6O≥99．9r7％總效率或掃描ISO7級10，000N．M20—70≥99．9r7％總效率或掃描ISO8級l0o．000N．Ml020≥99．9r7％總效率或掃描注：u一單向流，N一非單向流，M．一單向與非單向混合流。表4—1中的“平均風速”只針對單向流潔凈室，這種潔凈室的平均風速必須壓過粉塵的擴散速度。表中的“換氣次數(shù)”是針對高3m左右的常規(guī)潔凈室而言，這個參數(shù)通常僅對非單向流和混合流潔凈室有意義。目前國外高檔次潔凈室用的高效過濾器全部經(jīng)過掃描檢驗，由于歷史原因，有些要求不高的潔凈室仍使用經(jīng)過傳統(tǒng)的總效率方法測試的過濾器。

由于具體項目的要求不同以及設計理念的差異，設計師對換氣次數(shù)和平均風速的選取也會不同。換氣次數(shù)少，投資省，運行費用低，但在潔凈度上有風險。近幾年，國內(nèi)設計潔凈室的換氣次數(shù)有提高的趨勢。節(jié)能?可靠?仁者見仁，智者見智，商者見商。國內(nèi)制藥行業(yè)GMP規(guī)范中有個“30萬級”。30萬級的環(huán)境相當于風平浪靜的近海海面、“環(huán)境質(zhì)量優(yōu)”的景區(qū)。要獲得30萬級，多數(shù)情況下沒必要加裝末端高效過濾器，在空調(diào)系統(tǒng)中選用好一些的過濾器(效率級別F8kilO)就可以了?！疤岣哌^濾器的過濾效率可以降低換氣次數(shù)”，這是個十分可怕的念頭。潔凈室的主要塵源是人和設備，相比之下，經(jīng)高效過濾器進入室內(nèi)的粉塵量要少得多。

如果通風參數(shù)相同，選用99．9999％的過濾器與選用99．9r7％的過濾器，潔凈室的潔凈程度不會有多少差別。單向流潔凈室也稱“層流”或“均勻流”潔凈室，這種潔凈室的平均風速至關重要，因為粉塵的自由擴散速度是0．15—0．2m／s，如果風速壓不住粉塵擴散速度，使用再好的過濾器也白搭。非單向流潔凈室也稱“亂流”潔凈室，另有個形象的稱呼叫稀釋型(dilutiontype)潔凈室。這種潔凈室的平均風速遠遠低于粉塵擴散速度，送風僅起稀釋作用，由于這類潔凈室內(nèi)操作人員相對地多、設備和生產(chǎn)過程發(fā)塵量也較大，所以過濾器效率的高低不再是潔凈度的決定因素，因為差高效過濾器的其效率也會是99．9r7％，它足以滿足稀釋室內(nèi)粉塵濃度的要求。如果手頭寬裕，愿意買更好的過濾器，那就另當別論了。

國內(nèi)曾有種觀點，l0萬級潔凈室可以選用“亞高效”過濾器(對t>0．5ttm粒子的過濾效率≥95％)，其理由是亞高效過濾器便宜、阻力小。就過濾器的價格而言，目前市場上同樣尺寸規(guī)格的亞高效過濾器并不比高效過濾器便宜多少。選用亞高效過濾器時，潔凈室的換氣次數(shù)要明顯增大，為此，空調(diào)系統(tǒng)要加大、送風口的數(shù)量(以及過濾器數(shù)量)要增多，由此造成投資的增加遠遠大于高效與亞高效過濾器間的差價。就阻力而言，潔凈室末端過濾器初阻力的大小并不那么重要，因為不管什么樣的過濾器，終阻力大都定在500—600Pa。設計者要考慮過濾器接近終阻力時通風系統(tǒng)仍能正常工作，初阻力的那點差別實在是無關緊要。在生產(chǎn)過程中，高效過濾器要進行逐臺性能測試，而亞高效過濾器只進行少量抽測。兩者的外觀可能一樣，但品質(zhì)卻有明顯差別。在潔凈室使用亞高效過濾器，這種作法只會讓你花冤枉錢。4汽車涂裝空氣過濾若5ttm的粉塵混入漆層，人的肉眼就可以看到由粉塵造成的瑕點。

為了保證轎車油漆質(zhì)量，汽車制造廠的涂裝車間(油漆車間)使用大量空氣過濾器。噴漆線一般是個很長的隧道，車身在隧道中歷經(jīng)各種工序。整個隧道的頂部覆蓋有一層厚實的無紡布，新風穿過無紡布均勻地進入隧道。這層無紡布的作用是阻尼均流，它有些過濾作用，又是濾材廠家生產(chǎn)的，所以汽車廠的備件部門習慣地把它歸到空氣過濾器。如果用評價過濾器效率的方法去試驗，這層阻尼材料的效率規(guī)格大致相當于。其實，過濾效率高低在此并不重要，重要的是材料本身要均勻，出風面不能掉毛。你可以對著光亮抖一下材料，滋毛或掉毛的那些材料不能用。這種無紡布的運輸、儲存、切割和安裝時應格外注意，別讓灰塵污染材料。噴漆線的主過濾器設在阻尼層的上方，或設在空氣處理機組內(nèi)。主過濾器的效率規(guī)格為F5一F7，主過濾器一般為普通的袋式過濾器，決定噴漆隧道空氣水平的是這一級過濾器，而不是靠近隧道的那層阻尼材料。主過濾器之前還要有預過濾器。近些年新建涂裝車間多選用進口生產(chǎn)線或仿造進口的生產(chǎn)線，所以袋式過濾器大都是592×592mm(名義尺寸24”×24”)的通用規(guī)格。在涂裝車間的烘烤生產(chǎn)線上，送風溫度在200％左右，由于空氣處理器中的加熱裝置可能發(fā)塵，所以過濾器更放在加熱裝置之后，這要求過濾器能夠長期承受200250℃的高溫。此處過濾器的效率規(guī)格一般為F7一，過濾器全部都是有隔板結構，褶距約8mm的玻纖濾紙由瓦楞狀的鋁箔隔開。

由于要耐高溫，濾紙與過濾器金屬外框間的粘合與密封問題是關鍵，密封結構要可靠，密封材料的成本又不能太高。過濾器上的密封墊多為有彈性、厚度5mm左右的玻璃纖維氈墊。烘烤生產(chǎn)線有隔板過濾器的外形尺寸為610×610×292mm。烘烤生產(chǎn)線的預過濾器設在送風機組的人口端，所以沒有耐溫要求。預過濾器多選用效率較低的普通袋式過濾器，為了方便管理，烘烤線的預過濾器與噴漆線的預過濾器經(jīng)常為同一規(guī)格型號。硅酮是一種很好的材料，可以用來做潤滑劑、粘接劑、密封材料，甚至曾用做隆胸填料，汽車上到處用到硅酮。但汽車廠的涂裝車間卻特別忌諱硅酮，因為金屬表面沾上硅酮，漆層就會起泡。涂裝車間明文禁用任何硅酮，過濾器供應商應該仔細檢查制造過程中所用的各種材料，尤其是粘合劑，確保其中不含硅酮。5核電站用的過濾器核工業(yè)消耗大量過濾器，從歷史上講，沒有核工業(yè)就沒有諸如dge、Camfil、Sofihra、Vokes那些曾經(jīng)或依然風風火火的過濾器公司。為了防止放射性粉塵的溢散，核電站的排風系統(tǒng)需要大量高效過濾器。

美國標準規(guī)定這種高效過濾器的效率為：對0．3mn的DOP粒子過濾效率99．97％。多數(shù)國家照·58·搬美國標準，有些國家規(guī)定了自己的試驗方法，但過濾器性能與用美國方法測出的性能相當。大多數(shù)核電站用的高效過濾器是傳統(tǒng)形式的有隔板過濾器，其中，過濾材料為玻纖濾紙，隔板采用0．038mm的鋁箔，外框是碳鋼或不銹鋼材料，濾紙與外框間的粘接劑為硅酮、PVC或其它耐溫材料，過濾器的迎風面與背風面有金屬防護網(wǎng)。核級過濾器的許多性能在平時屬于“多余性能”，那是為意外事故時的可靠性準備的。法國是無隔板過濾器的鼻祖，法國人成功地在核電站中用無隔板過濾器替代了傳統(tǒng)有隔板過濾器，韓國和中國進口了法國核電站，并各自實現(xiàn)了過濾器生產(chǎn)的本土化，除了這三個國家，多數(shù)國家不敢在關鍵部位使用無隔板高效過濾器。中國早期核反應堆用的高效過濾器與美國的大同小異，后來，中國引進了法國、加拿大、俄羅斯的核電站。中國的核級過濾器數(shù)量不多，樣式不少。

甲基碘和碘是放射性元素鈾的裂變產(chǎn)物，為了清除空氣中的甲基碘和碘蒸汽，核電站使用大量活性炭過濾器。這類用途的活性炭材料要經(jīng)過特殊的化學浸漬處理，以提高對甲基碘和碘的吸附能力。習慣上，核工業(yè)用的活性炭材料稱“核級炭”，活性炭過濾器稱為“碘吸附器”。與普通活性炭過濾器相比，核電站用的過濾器炭層厚、吸附效率高、耐溫和抗震要求高。由于吸附是個放熱過程，溫度過高可能引燃活性炭，所以對碘吸附器有嚴格的耐溫要求。核燃料處理廠中甲基碘和碘的濃度很高，這時就不能再使用活性炭，而是采用其它不燃的多孔吸附材料來制造碘吸附器。按消耗量計算，核電站中用量大的是一般通風用的過濾器，反應堆要用，輔助廠房要用，辦公與服務區(qū)也要用。核電站用的通風過濾器的形式多種多樣，它本不該有那么多的講究，但過濾器的具體規(guī)格在建設初期就確定了，過濾器公司必須按原規(guī)格供貨。除非意外，業(yè)主和供應商都不敢輕易改變原材料、制造工藝、試驗方法和供貨渠道。

核工業(yè)用的過濾器，其原理和結構與其它行業(yè)用的過濾器沒多大差別。核工業(yè)過濾器不求高新、不搞市場經(jīng)濟、不侃價。安全，可靠。與其它行業(yè)相比，核工業(yè)用的過濾器要經(jīng)受更多的檢測項目，要經(jīng)過更多的認證。那些檢驗和認證經(jīng)常是些政府把持的、與核工業(yè)有關的專門機構來做。此外，過濾器供應商必須具有可靠的資質(zhì)和信譽，得到或多或少的政府支持，還要有相當?shù)臉I(yè)績和相應的技術實力。由于客戶穩(wěn)定、價格誘人，核電站讓許多過濾器公司垂涎，但真能擠進去的廠商寥寥無幾。PkukSsj

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