重污染油漆生產(chǎn)廠房中的排風(fēng)設(shè)計問題

1、化學(xué)污染嚴(yán)重廠房環(huán)境設(shè)計新疆建筑設(shè)計研究院王志剛摘要：在工業(yè)廠房，特別是化學(xué)污染嚴(yán)重的化工生產(chǎn)廠房的設(shè)計中，針對各種化工原輔原料對操作工人身體的嚴(yán)重危害，特別是在油漆生產(chǎn)中的溶劑（如松節(jié)油、苯類、丁醇、甲酸戊酯及乙酸戊酯等）在空氣的揮發(fā)，被人吸入后容易得職業(yè)病。為了防止生產(chǎn)廠房內(nèi)的空氣污染，設(shè)計人員不能一概地采用全面通風(fēng)的方式，這樣反而會使集中于某處的污染物在室內(nèi)擴(kuò)散。當(dāng)污染物產(chǎn)生量大時，所需的稀釋通風(fēng)量則過大。而實(shí)際上這種方法難以實(shí)現(xiàn)。特別是在油漆生產(chǎn)車間廠房的設(shè)計中，針對配色罐和放料桶排出大量有害氣體的現(xiàn)象，設(shè)置專用外部吸氣罩排風(fēng)就是相當(dāng)有必要的。關(guān)鍵詞：溶解蒸氣動壓靜壓傘形排風(fēng)罩側(cè)吸罩用

2、通風(fēng)方法改善車間的空氣環(huán)境，把不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的污濁空氣排出室外，把新鮮和經(jīng)過凈化的空氣送入室內(nèi)的方法，叫工業(yè)廠房的通風(fēng)。工業(yè)廠房通風(fēng)主要分排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)兩類。工業(yè)廠房的排風(fēng)分為局部排風(fēng)和全面排風(fēng)兩種方法。在各種排風(fēng)方法中，設(shè)備的局部排風(fēng)需要的風(fēng)量小、效果好。由于風(fēng)管截面積的減小，以及排風(fēng)機(jī)用電功率也小得多。所以局部排風(fēng)是工業(yè)廠房設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先選擇的排風(fēng)形式。對于油漆生產(chǎn)工藝中，為防止在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物對車間空氣產(chǎn)生污染，往往通過排氣罩或吸風(fēng)口就地將有害物加以捕集，并用管道輸送到凈化設(shè)備進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，再回用或排入大氣。這就是設(shè)備的局部排風(fēng)。局部排風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有以下幾部分組成：局部

3、排風(fēng)罩、風(fēng)管、凈化設(shè)備和排風(fēng)風(fēng)機(jī)。一般在工業(yè)廠房的生產(chǎn)工藝中，都是有多臺發(fā)生污染源的設(shè)備組成，且每臺的局部排風(fēng)量不需很大，但排風(fēng)量不同，出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，我們在設(shè)計中往往用管道將它們聯(lián)成整體，組成局部排風(fēng)系統(tǒng)，整個系統(tǒng)共用一臺凈化設(shè)備和風(fēng)機(jī)。在局部排風(fēng)系統(tǒng)中，為了達(dá)到對有害物的捕集效果，要求局部排風(fēng)系統(tǒng)能按各設(shè)備要求的局部排風(fēng)量排風(fēng)。而做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵在于管道系統(tǒng)設(shè)計。在一般情況，各設(shè)備的局部排風(fēng)量是不等的，我們稱為定量吸風(fēng)管道系統(tǒng)。對局部排風(fēng)系統(tǒng)管道設(shè)計我們通常采用匯流三通的阻力平衡法。下面，我在這里就針對自己以前所作的一項工業(yè)廠房的排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計工程來進(jìn)行討論。一、局部排風(fēng)系統(tǒng)管道設(shè)計的工程

4、實(shí)例此工程是在2003年，為烏魯木齊市紅山油漆廠醇酸色漆生產(chǎn)車間所做的通風(fēng)設(shè)計。、工程概況：由于中亞各國市場的開拓，紅山油漆廠出口量的擴(kuò)大，生產(chǎn)量也不斷加大，原醇酸色漆車間沒有做通風(fēng)設(shè)計，油漆生產(chǎn)工藝過程中兌稀配色罐、砂磨機(jī)和放料桶都不是在密封狀態(tài)下生產(chǎn)，它們會排出大量有害蒸氣和有毒氣體，工人操作環(huán)境非常惡劣，該廠領(lǐng)導(dǎo)急切想解決油漆生產(chǎn)車間的排風(fēng)問題，為三班倒的操作工人創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境。由于化工廠房要在不久遷出市區(qū)，甲方要求減少投資規(guī)模，解決近五年內(nèi)的生產(chǎn)問題，對外界大氣環(huán)境排污沒有特殊的要求，先設(shè)計局部排風(fēng)系統(tǒng)，對排風(fēng)凈化設(shè)備沒做設(shè)計。工廠工藝技術(shù)員要求管道系統(tǒng)對各臺排污設(shè)備做連續(xù)的不

5、等量吸風(fēng)。、數(shù)據(jù)分析：在油漆生產(chǎn)工藝過程中，兌稀配色罐、砂磨機(jī)和放料桶里有各種油漆溶劑，而且它們都是敞口的，在生產(chǎn)過程中會排出大量有害蒸氣和有毒氣體。其主要成分有：、溶解蒸氣：苯、二甲苯、甲苯。它們是油漆的溶劑，主要產(chǎn)生在油漆生產(chǎn)中反應(yīng)釜的加料口和放料過程中，以及成品油漆的罐裝過程。苯類有機(jī)化合物具有芳香味，是易燃和麻醉性的氣體，其進(jìn)入人體的途徑是吸入蒸氣或從皮膚表面滲入。苯中毒的能危及血液和造血器官，尤其對婦女影響最大。是油漆生產(chǎn)工藝過程中主要的有害氣體。、溶解蒸氣：硝基漆稀釋劑、酒精、丁醇等。這些溶劑揮發(fā)快，毒性大，易吸入氣管，對人體、神經(jīng)均有嚴(yán)重的刺激和危害，重者能造成抽搐、頭暈、昏迷、

6、瞳孔放大等病態(tài)，輕者也會造成惡心、頭痛、疲勞和腹痛等現(xiàn)象。、固態(tài)粉塵：有部分油漆中含有有毒的顏料，如紅丹、鉛鉻黃等當(dāng)研墨漆基和干顏料時，鉛的化合物會以塵埃的形式落入呼吸器官內(nèi)。由于這些物質(zhì)劇烈的毒性，通過肺部吸入，會對人體發(fā)生危害作用。、排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計：為把生產(chǎn)車間內(nèi)的有害氣體迅速排出，我們通常會根據(jù)車間內(nèi)有害氣體的濃度，以及室內(nèi)所要求的安全系數(shù)來確定稀釋有害氣體的全面通風(fēng)量。在本設(shè)計中，油漆生產(chǎn)車間采用的是局部排風(fēng)系統(tǒng)。局部排風(fēng)系統(tǒng)的吸風(fēng)支管一端是機(jī)上吸口，另一端在匯流三通處與干管相接，支管氣流與干管氣流在匯流三通處具有公共點(diǎn)稱為兩股氣流的匯合點(diǎn)（如圖1），兩股氣流在匯合點(diǎn)匯合，一般動壓是不等

7、的，但其靜壓相等。干管氣流到達(dá)匯合點(diǎn)的靜壓稱為剩余靜壓，它是匯合點(diǎn)的實(shí)際靜壓。吸口與匯合點(diǎn)的靜壓差是支管吸風(fēng)的動力。對于形狀和尺寸給定的支管，只要吸口狀態(tài)和匯流三通匯合點(diǎn)處的靜壓一定，支管的吸風(fēng)量就一定。支管吸口（即排風(fēng)罩）的狀態(tài)以及支管的形狀和尺寸確定后，根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)速，就可以求得支管在匯合后的排風(fēng)量，最終確定排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量。反過來，我們通過排風(fēng)系統(tǒng)各支管和干管所需求的風(fēng)量或風(fēng)速，進(jìn)行沿程和局部阻力的計算，進(jìn)行阻力平衡，從而確定支管的形狀和尺寸，以及風(fēng)機(jī)的全壓值。44000/7|80009000丄主口290009000旦匕:29000新丄JTrl011&.Ly1闕廠01R8000360025

8、006500I25004000500090009000900044000障第色蛙車間通風(fēng)乎面圖迪注：1,萬心式通鳳FL2,排鳳煙簡亂柔性接頭本工程的醇酸色漆車間是分兩層的，如圖2所示。二層是兌稀配色罐的操作平臺,主要是加料口處的有害氣體，我們設(shè)計直徑為01800圓形傘形排風(fēng)罩。一層主要是砂磨機(jī)和兌稀配色罐的放料口的有害氣體,針對砂磨機(jī),我們采用直徑為01250圓形傘形排風(fēng)罩；兌稀配色罐放料口處的放料桶,采用可伸縮的側(cè)吸罩,既不影響操作工人施工,又不影響側(cè)吸罩吸入有毒蒸氣。b.90C000：ocm-71込?B)01.!:：?1:100(j.00052505fJ00jlj?16002注：K側(cè)吸鳳罩

9、2.吸鳳罩調(diào)節(jié)板3.圓形傘形罩由于二層操作平臺是鋼板制作的，如圖2所示，我們可以把0400的圓形風(fēng)道穿過鋼板平臺。由于車間頂是簡支梁，主風(fēng)道可以掛在簡支梁底。二層平臺下的放料桶側(cè)設(shè)側(cè)吸罩，多臺發(fā)生污染源設(shè)備上的側(cè)吸罩通過支管組成一起，每組側(cè)吸罩吸入的有害氣體，匯合到支管上。然后同二層的圓形傘形排風(fēng)罩中吸入的有害氣體匯合后，經(jīng)設(shè)在簡支梁底的主風(fēng)道，被設(shè)在室外的離心式風(fēng)機(jī)，排到室外大氣中。1、側(cè)吸罩的設(shè)計原則：、側(cè)吸罩的罩口長度應(yīng)不小于有害物擴(kuò)散區(qū)的長度，其長度一般為接管直徑的3倍。、側(cè)吸罩口應(yīng)有邊，邊寬一般不超過150mm。、在不影響操作的原則下,排風(fēng)罩應(yīng)盡量靠近有害物散發(fā)點(diǎn)。2、傘形罩的設(shè)計原

10、則：、傘形罩的罩口截面和形狀應(yīng)有有害物擴(kuò)散區(qū)水平投影相似。、傘形罩的開口角度a宜等于或小于600,最大不大于90。、傘形罩應(yīng)設(shè)裙邊，裙邊高度h=0.25VF（F為罩口面積）。、在不影響操作的情況下,傘形罩應(yīng)盡量靠近有害物散發(fā)點(diǎn)。般在1.61.8m。如圖3所示：、排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計計算：側(cè)吸罩的排風(fēng)量計算：側(cè)吸罩的排風(fēng)量的確定按公式：400罰板排風(fēng)宣升端軟官圖:k放科桶條螳式嘈形排鳳示意圖46300GZ放斜稱此注蘭要經(jīng)常拆卸砂磨機(jī)圖3:砂磨杜排風(fēng)示童圖注：h創(chuàng)吸風(fēng)罩2,吸握罩調(diào)節(jié)版N涓節(jié)閥4.砂磨札排風(fēng)罩有邊罩L=U*（5X2+F）X式中U側(cè)吸罩的吸入速度，m/s；XF-實(shí)際排風(fēng)罩的罩口截面積，m2；

11、x罩口距有害物擴(kuò)散區(qū)的距離，m。表1：側(cè)吸罩的吸入速度按下表確定（單位m/s）周圍氣流情況吸入速度（m/s）危害性小時危害性大時無氣流或容易安裝擋板的地方0.200.250.250.30中等程度氣流的地方0.250.300.300.35較強(qiáng)氣流的地方或不安擋板的地方0.350.400.380.50強(qiáng)氣流的地方0.5非常強(qiáng)氣流的地方1.02，圓形傘形排風(fēng)罩的排風(fēng)量計算：排風(fēng)罩設(shè)在工藝設(shè)備的上方，由于頂部攪拌電機(jī)的限制，氣流只能從側(cè)面流入罩內(nèi)，這樣要求罩口離污染源的距離盡可能小。圓形傘形排風(fēng)罩的排風(fēng)量按如下公式確定：L=K*P*H*U0式中：U罩口平均風(fēng)速，m/s；xP排風(fēng)罩口敞口面的周長，m；H

12、排風(fēng)罩口至污染源的距離，m；K考慮沿高度速度分布不均勻的安全系數(shù)，通常取K=1.4；本工程就采用了這兩種形式的排風(fēng)罩，如圖1所示，根據(jù)以上公式可以確定各個污染源的排風(fēng)量，各排風(fēng)量之和就是風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量除應(yīng)滿足計算風(fēng)量外，還應(yīng)增加一定的管道漏風(fēng)量，排風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)附加率不大于10%。、排風(fēng)風(fēng)管管徑和阻力的確定：均勻吸風(fēng)管道的設(shè)計一般采用干管的等速設(shè)計法或降速梯形設(shè)計法，而對這類定風(fēng)量式吸風(fēng)管道，則采用匯流三通的阻力平衡法確定風(fēng)管管徑和阻力。1、排風(fēng)風(fēng)管管內(nèi)的風(fēng)速根據(jù)表2的規(guī)定來選擇：表2：風(fēng)管和設(shè)備內(nèi)的風(fēng)速位置推薦值(m/s)最大值(m/s)住宅公共建筑工廠住宅公共建筑工廠風(fēng)機(jī)吸入口3.

13、54.05.04.55.07.0風(fēng)機(jī)出口586.5108128.57.5118.514干管3.54.556.569465.586.511支管334.5453.5546.559從支管上接出的風(fēng)管2.533.543.25446582、風(fēng)管阻力計算：風(fēng)管阻力的確定，我們要進(jìn)行沿程阻力和局部阻力的計算，然后計算出整個管路的總阻力。據(jù)此，專門用Excel軟件編制了風(fēng)管總阻力的計算表，如表3所示。表3：風(fēng)管系統(tǒng)阻力計算管段編號風(fēng)量(m3/h)風(fēng)速(m/s)風(fēng)管截面積血)動壓(Pa)段長(m)沿程摩擦阻力(Pa/m)每段摩擦阻力(Pa)局部阻力系數(shù)局部阻力(Pa)此段總阻力(Pa)1n風(fēng)管閥門阻力排風(fēng)罩口靜

14、壓風(fēng)道總壓力選擇風(fēng)機(jī)壓力需要乘安全系數(shù)：系統(tǒng)總阻力*1.2=風(fēng)機(jī)應(yīng)選擇壓力；通過以上過程的計算，我們就可以選擇風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量和全壓，并且確定排風(fēng)管徑。、通風(fēng)機(jī)的選擇：根據(jù)通風(fēng)機(jī)葉輪的作用原理，我們選擇了后傾型離心式通風(fēng)機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)在于，可以廣泛用在由于有腐蝕氣體，而不能采用流線型風(fēng)機(jī)的低、中和高壓系統(tǒng)中。如大型通風(fēng)、空調(diào)、凈化系統(tǒng)，其節(jié)能效果明顯。在這我們選擇4-72NO10C型離心式通風(fēng)機(jī)，排風(fēng)量：25000m3/h；全壓：700Pa；左旋90。出風(fēng)風(fēng)機(jī)。由于是工廠廠房，不需要做消音處理。在風(fēng)機(jī)安裝的設(shè)計說明上，要求風(fēng)機(jī)減震采用阻尼減震器。六、設(shè)計中其它需要注意的問題：1、風(fēng)量的控制和調(diào)節(jié)對于

15、有時不工作的帶污染源的設(shè)備，它不會產(chǎn)生有害氣體，我們在每個排風(fēng)支管上設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，不工作時，可以把它關(guān)閉。若風(fēng)量過大時，可以調(diào)節(jié)風(fēng)量。2、有害氣體的凈化問題為防止大氣污染，排入大氣的有害氣體必須處理，從而達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。有害氣體的凈化方法主要有四種：燃燒法、冷凝法、吸收法和吸附法。本工程排出的有害氣體主要是苯類等有機(jī)化學(xué)氣體，要凈化有害氣體只有采用吸收法，由氣態(tài)生成液態(tài)的化合物，才能保證沒有有害氣體排到大氣中，但投資很大。而且在整個工藝生產(chǎn)過程中，固態(tài)粉塵的量是很少的，所以根據(jù)甲方的要求沒有設(shè)計凈化設(shè)備。3、廠房內(nèi)的新風(fēng)問題兩臺排風(fēng)機(jī)工作時，車間內(nèi)要排除50000m3/h的風(fēng)量，車間會

16、形成負(fù)壓。而工廠在冬季不生產(chǎn)，所以不必考慮通風(fēng)車間的溫度問題。通風(fēng)車間的新風(fēng)補(bǔ)充靠車間內(nèi)的3處大門和窗戶口進(jìn)室外新風(fēng)。二、結(jié)論和問題從這次的設(shè)計可以看出，油漆生產(chǎn)車間的排風(fēng)系統(tǒng)的機(jī)房布置、設(shè)備配置及管路設(shè)計的思路與出發(fā)點(diǎn)，在滿足系統(tǒng)功能的情況下，基本上解決了化工生產(chǎn)工藝車間的有害氣體的排污染嚴(yán)重的問題，過去操作工人都帶著防毒面具工作，現(xiàn)在已完全沒必要了，為生產(chǎn)操作工人創(chuàng)造了一個比較好的工作環(huán)境。廠領(lǐng)導(dǎo)和工人都相當(dāng)滿意。但在此次設(shè)計中，也發(fā)現(xiàn)了一系列在以后設(shè)計中需要重視、解決和克服的新問題，我需要不斷地完善。1、首先，在本次設(shè)計中由于冬季油漆車間是檢修設(shè)備的，不生產(chǎn)，所以不包括冬季排風(fēng)的設(shè)計問題

17、。但在有嚴(yán)重污染廠房的冬季排風(fēng)問題如何解決，設(shè)計手冊上要求最好首先考慮自然補(bǔ)風(fēng)的辦法，但我區(qū)是寒冷地區(qū)，必須采用余熱回收的裝置，使通風(fēng)車間內(nèi)溫度保持不變，使室內(nèi)的總得熱量等于總失熱量，保持室內(nèi)熱量平衡。所以我們通常所說的轉(zhuǎn)輪式空氣余熱交換器的設(shè)計是今后要認(rèn)真學(xué)習(xí)和研究的。2、有害氣體凈化處理的設(shè)計，現(xiàn)在環(huán)境要求越來越嚴(yán)格，此次設(shè)計的把有害氣體直接排到大氣層，污染環(huán)境，是不可取的，如何采用最經(jīng)濟(jì)最有效的辦法對有害氣體進(jìn)行處理，是我們在以后的廠房通風(fēng)設(shè)計中要解決的問題。雖然本設(shè)計還需要不斷地完善，但畢竟圓滿的解決了車間環(huán)境污染問題，與全面通風(fēng)相比減少了需要治理的污染空間，從而大大減少了排風(fēng)量，節(jié)約了