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1、第 B 届国际污染控封掌术论坛动态气流密封负压高效捧风装置动态气流密封负压高效排风装置中国建荒科学研究院许钟麟、张I 昭、王暗勘、i t 风、张彦国、王蘑、刘平、牛维昂同济是擘能量嘲1 问题的提出1 1 背景情况生物安全实验室的建设必须保证人的安全，环境的安全，废弃物的安全和样本的安全。其中环境安全主要包括有菌气体排放的安全和排水安全。为了确保排风安全；除了排风过滤器本身应经过检漏确认无漏才能安装外，还应对安装边框进行检漏。美国C D C 标准对B S L - 3 级实验室安装排风过滤器不作硬行规定，而只对B S L - 4 级实验室规定排风应安高效过滤器并且是两道，所以美国C D C 和N
2、I H 共同编写的微生物学与生物医学实验室生物安全手册( 第三版) ( B i o s a f e t yi nM i c r o b i o l o g i c a la n dB i o m e d i c a lL a b o r a t o r i e s 。1 9 9 3 ) 对B S L - 4 和A B S L - 4 实验室指出其“高效粒子过滤器框架的设计应该便于检查过滤器的效率。每一个高效粒子过滤器的预先检测是有益的”，这就表明除了高效过滤器应预先捡漏确认无漏才能安装外，还要对安好的过滤器框架检漏其穿透率。为什么规定对过滤器要检漏即扫瞄检漏，而不是测定其本体效率?如图1 所示
3、：仅各在离过滤器很近的上风侧和下风侧过滤面上1 点甚至几点测定，是无法找到边上的漏点的，这是由高效过滤器后面气流具有单向平行流特性决定的，而安装边框上的漏泄在理论上和实践上都是可能存在的，甚至过滤器本体胶封的两端头也是经常发生漏泄的所在。这对于生物微粒也是适用的，它仅仅可能比非生物微粒具有更大的等价直径，在洁净室内细菌平均可达到4 1 1 m “，病毒可达到3p 一，测出效率会更高，而发现漏泄是困难的。所以在现场扫描检漏之后安入排风口的过滤器，就更无必要测其本体效率了不论是非生物微粒或生物微粒的。图1 测效率不能代替检漏因此，只要排风口上安有高效过滤器而又要确保它发挥应有作用，安装后就必须有扫
4、描检漏这一程序。此外，国内外标准还规定排风过滤器要便于现场安全拆卸。6 5 6自动排污过滤器自动排污过滤器设计特点http:/ 304、316L 不锈钢楔形滤网，强度大、精度高、耐腐蚀，最高过滤精度可达 25 微米。3,过滤设备通过自身的检索和应变功能，实现自动反冲洗，可应对不稳定的水质波动，无需人工干预。4,过滤器设备易损件少，无耗材，运行维护费用低，操作管理简单。5,过滤设备控制系统反应灵敏，运行精确，可以根据不同水源和过滤精度灵活调整反冲洗压差时间和时间设定值。6,过滤设备在反冲洗过程中， 各个(组)滤网依次进行反冲洗操作；确保滤网安全、高效清洗，而其他滤网不受影响，继续过滤。7,过滤设
5、备采用气动排污阀，反冲洗历时短，反冲洗耗水量少，环保经济。8,过滤设备结构设计紧凑合理，占地面积小，安装移动灵活方便。9,过滤设备电器系统采用集成控制模式，可以实现远程控制反冲洗过滤器自动排污过滤器自动排污过滤器使用范围http:/ 各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表“滤网规格”。4、过滤器材质：过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质相同，对于不同的服役条件可考虑选择铸铁、碳钢、低合金钢或不锈钢材质的过滤器。5、过滤器阻力损失计算水用过滤器，在一般计算额定流速下，压力损失为 0.521.2kpa第1 8 疆固际污染控制学术论坛动志气流密封负压高技排风装置1 2 提出的问题由于扫描应在出风面
6、进行，而送风过滤器出风面在敞开的空间内( 室内或设备内) ，是可以操作的。排风过滤器安在排风口内，后接排风管道，出风面在封闭空间中，扫描检漏是不能操作的见图2 。所以国内外标准的这一规定形同虚设。只是国内标准是这样规定的。三级和四级生物安全实验室排风高效过滤器的安装应具备现场检漏的条件。如果现场不具备检漏的条件，则应采用经预先检漏的专用排风高效过滤装置。”，这就表明如果过滤器是事先检漏不漏的，可以使用专用的即无漏装置。指出了一个新途径。某些场合设置了夹壁墙，如图3 所示。这样人可以进入夹壁墙在过滤嚣出风面检漏，但是它的不足是：馥，口群同壬n 捌t 丽芏j 精蜘舄而西lq 爿 i - v l 精
7、寺二遐的盘樯毫牯音= 扩大了建筑面积，增加了费用，而且各部分房间应有独立的夹墙。夹壁墙内负压程度必定高于室内的几十P a ，而达到数百P a ，对于内墙，特别是如彩钢板等装配而成的内墙将产生承受强度和严密性的困难问题，虽然严密性问题可以通过验收时的检漏解决，但后来一旦严密性出现问题，对夹壁墙将造成污染。此外，关于安全拆卸问题，据外国公司在国内搞的P 3 ，是将排风过滤器离开排风口( 这已不符合基本原则) 安在附近的一专用装置内，拆换时可以弹出气囊将过滤器包住，这当然较复杂，而且也有扇动气流的可能。在这种情况下，自然提出了这样的问题；能否有一种理论上无漏的安装密封方法，只要过滤器是不漏的，安入排
8、风口后就不必担心其安装边框的漏泄了。能否有比气囊包裹更简便的安装拆卸措施。第1 8 届国际污染控制学术论坛动态气流密封负压高效排凤装置2 动态气流密封原理及其排风口装置由于任何传统的机械紧固、封胶填堵，在理论上和实际上都不能达到没有例外地绝对密封，所以本课题应用气体必定从高压端流向低压端的原理，设计一种动态气流密封负压高效排风装置，如图4 。正压气流镬铘穗图4 动态气流密封负压排风装置原理采用一种异形高效过滤器，使其在排风装置外壳和高效过滤器外壳之问形成正压气密封腔引用正压达数百P a 的送风管中已经过粗、中效过滤器过滤的无害正压气流入腔，如有缝隙，只能从腔内压出，边压向室内，一边压向排风管内
9、，而不可能使室内侧可能有菌的负压气流漏入腔内再流入排风管道又排至室外。3 动态气流密封的实验研究3 1 实验系统。+图5 为实验系统的构成。第1 B 届国辱污染控制学术论坛动毒气流密封负压高效排风装置图5 实验系统示意本系统由四个部分组成：l 、正压腔洁净送风系统：模拟由送风管道引入正压腔的送风。因为本次试验把环境空气定为污染空气，所以模拟送风系统做成净化送风系统，使其送入芷压腔的空气区别于污染空气( 环境空气) ；2 、排风系统：模拟工程中的独立排风系统；3 、检测系统：通过设在排风过滤器出风面边框上4 个人工漏点附近的四个测点测量不同工况下的漏泄浓度，从而确定不同工况的结果；4 、压差系统
10、：测量正压腔内的压力值，以确定各种不同工况。3 ，2 实验目的一l 、验证在过滤器的密封垫有泄漏的状态下，向其正压腔送入空气，形成并维持一定的正压值时能否产生足够速度的动态气流，有效的阻止有害气体通过漏点进入排风系统：2 、观测正压腔内的正压值和密封垫泄漏量之间的关系：3 、确定阻止污染空气通过漏点进入排风系统的安全正压值。4 、根据生物安全实验室建筑技术规范规定，当室内微粒( O 5 p m ) 浓度不小于5 0 0 0 个l 时，第_ 道排风过滤器检漏浓度( 不是出风面上l 点或几点的平均浓度) 不超过3粒l ，第二道过滤器不超过2 粒l ，即判断为不漏，以此作为实验结果的标准。第1 8
11、眉国际污垫控制学术论坛动态气流密封负压高效捧风装置3 3 实验程序及方法1 、过滤器检漏：确认不漏方可作为试验过滤器使用。2 、对过滤器常规使用的密封胶垫的密封检漏：将过滤器装入排风组件内，将压紧螺母拧紧并启动排风机，观察正压腔内的压差，当压力为负压时说明密封垫有泄漏，应继续拧紧压紧螺母直至显示零压时才能确认密封不漏，同时在排风边框浓度测点处测量浓度。测定结果也是本试验装置的本底参数，具体方法和测点布置见下一条。3 、人为的造成过滤器密封垫泄漏：放松过滤器压紧螺母至正压腔出现负压值。4 、人为加漏：在密封垫下加入杆或园管形成一个不可密封的泄漏通路，经过调整送风量来维持正压腔的正压值是否仍能有效
12、的阻止污染空气通泄漏通路进入排风系统。1 ) 密封垫下加入截面为正方形的金属棒如图6 。一滁、jt ：。+ 。o 。o ，“。o v ；I皂：x ：x ：x = |密封垫方金属棒泄漏断面1 5 x 1 5图6 密封垫下垫入金属棒由于金属棒是正方形的，其断面为2 2 5 皿2 ，在两边每边加l 根，麸2 根。在棒的两侧与密封垫之间形成两个近似三角形的空隙( 漏孔) ，约相当于棒的断面积，则总空隙相当于2 x 2 x 2 2 5 = 9 m m = 按前述调整送风量维持正压腔正压为某定值，测试其排风含尘浓度是否3 粒几2 ) 密封垫下加入内径为m 1 6 5 m m 硬塑料管如图7 ，也是在两边共
13、加入4 根管子，总空隙为8 5 5 m 哥。每管边上空间相当于园管空间，即也共是8 5 5 m m 2 。孔径口1 6 5图7 密封垫下垫入通气管簟8 屠国啄污染撞棚学木龋动意气流密封负压高教捧风装置按前述方法加大送风量调整正压腔内的正压值维持某定值，测其泄漏含尘浓度是否仍能3 粒，1 。检漏点位于固定漏点下游适当的地点。5 、排风过滤器测试工况：1 ) 环境含尘浓度( i o 5 u m 尘埃) ：8 5 0 0 0 9 - z t 。2 ) 正压腔与室内压差值：o p a3 ) 排风量：3 5 0 m 3 h排风过滤器边框检漏处测试记录( 1 0 5 u m 粒1 ) ( 排风本底含尘浓度
14、)测试次序II2J3I4 J5 J6l7I89 1 0I平均粒子数( R I )32 l12 I2 l23 。l2201 96 、送风过滤器测试工况：i ) 环境含尘浓度( i 0 5pm 尘埃) ：8 0 0 0 0 粒l2 ) 送风量：4 5 m 3 h送风过滤器出口端测试记录( 1 0 5um 粒1 ) ( 送风本底含尘浓度)f测试次序f1 f2 f34 567891 0平均I粒子数( R DI2 232l2322l2 0送、排风过滤器都检漏证明不漏( 当然读数不全是O ) ，但在上述边框检漏处都测出平均本底数为2 ，这是因为所测定的窄小细长空间为乱流空间，在反复进行漏与无漏的试验时，内壁和空间的尘粒很难完全清除所致。3 5 实验结果实验结果汇总于咀下各表中。放松螺母之一( 1 0 月8 日)试前环境含试前环境含 尘浓度0 5 p m3 5 0 0 0 R i 0 5 un l3 5 0 0 0 糊尘浓度正压正压压紧排风面边扣除压紧排风面边扣除序送风腔压螺母框检漏点本底正压正压螺母框检漏点本底号量刀放松浓度后浓序送风腔压放松浓度后浓距离0 5u m度号量力距离0 ，5 uE f t 度m
