工業(yè)通風(fēng)與防塵

1、工業(yè)通風(fēng)與防塵院系：化工與能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)：安全工程（1）班姓名：李艷超學(xué)號(hào)：20090350112指導(dǎo)老師：鄭曉密閉集氣罩及其對(duì)污泥生物干化脫水效果分析前言油煙的危害已是眾所周知。撇開(kāi)油煙的治理不說(shuō)，如何把油煙徹底地收集排出，保持廚房清潔，也是一大難題。抽油煙機(jī)是廚房通風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)備，通風(fēng)效果的好壞主要取決于它的收集排外效果。集氣罩的設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)整個(gè)抽油煙機(jī)是否能夠有效地控制污染物的擴(kuò)散起著重要作用。所以正確地設(shè)計(jì)集氣罩和了解集氣罩下部流體流場(chǎng)的分布，有助于更好地控制油煙廢氣對(duì)室內(nèi)環(huán)境的污染。關(guān)鍵詞:集氣罩設(shè)計(jì)原理污泥生物干化一集氣罩簡(jiǎn)介集氣罩，是煙氣凈化系統(tǒng)污染源的收集裝置，可將粉塵

2、及氣體污染源導(dǎo)入凈化系統(tǒng)，同時(shí)防止其向生產(chǎn)車間及大氣擴(kuò)散，造成污染。其性能對(duì)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接的影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。（1）按罩口氣流流動(dòng)方式分為：吸氣式和吹吸式；（2）按集氣罩與污染源的相對(duì)位置及適用范圍，吸氣式集氣罩分為：密閉罩、排氣柜、外部集氣罩、接受式集氣罩等。1.1密閉罩將污染源的局部或整體密閉起來(lái)，在罩內(nèi)保持一定負(fù)壓，可防止污染物的任意擴(kuò)散。特點(diǎn)：所需排風(fēng)量最小，控制效果最好，且不受室內(nèi)氣流干擾，設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用。結(jié)構(gòu)形式：局部密閉罩、整體密閉罩、大容積密閉罩，具體如下：結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)適用局部密閉罩體積小，材料消耗少，操作與

3、檢修方便產(chǎn)塵點(diǎn)固定、產(chǎn)塵氣流速度較小且連續(xù)產(chǎn)塵的地點(diǎn)整體密閉罩容積大，密閉性好多點(diǎn)塵源、攜氣流速大或有振動(dòng)的產(chǎn)塵設(shè)備大體積密閉罩容積大，可緩沖產(chǎn)塵氣多點(diǎn)源、陣發(fā)性、氣流流，減少局部正壓，設(shè)備檢修可在罩內(nèi)進(jìn)行。速度大的設(shè)備和污染源1.2排氣柜排氣柜可使產(chǎn)生有害煙塵的操作在柜內(nèi)進(jìn)行。結(jié)構(gòu)形式：A、排氣口在操作口對(duì)面，操作口氣流分布較均勻，有害氣體外逸的可能性較小。B、排氣口設(shè)在柜頂，操作口上部形成較大進(jìn)氣流速，而下部進(jìn)氣流速較小，氣柜內(nèi)易形成渦流，可能造成有害氣體外逸C、在對(duì)面和頂部同時(shí)設(shè)置排氣口1.3外部吸（集、排）氣罩：通過(guò)罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起來(lái)的集氣罩。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

4、，制造方便；但所需排風(fēng)量較大，且易受室內(nèi)橫向氣流的干擾，捕集效率較低。常見(jiàn)形式：頂吸罩、側(cè)面吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩1.4接受式排氣罩：接受由生產(chǎn)過(guò)程（如熱過(guò)程、機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程）中產(chǎn)生或誘導(dǎo)出來(lái)的污染氣流的一種排氣罩。特點(diǎn)：罩口外的氣流運(yùn)動(dòng)不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生產(chǎn)本身過(guò)程產(chǎn)生。類型：a.低懸罩（罩口高度1.5A1/2）b.高懸罩（罩口高度1.5A1/2）二、設(shè)計(jì)原理氣罩的捕集機(jī)理集氣罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究對(duì)于有效捕集污染物是十分重要的。集氣罩罩口的氣流運(yùn)動(dòng)方式有2種：一種是吸氣口氣流的吸人流動(dòng)，另一種是吹氣口氣流的吹出流動(dòng)。本文主要探討第一種流動(dòng)方式。當(dāng)引風(fēng)機(jī)工作時(shí)，在集氣罩的吸氣

5、口附近形成負(fù)壓，周圍空氣從四周流向吸氣口，形成吸人氣流匯流。當(dāng)吸氣口面積較小時(shí)，可視為“點(diǎn)匯”氣流。假定流動(dòng)沒(méi)有阻力，在吸氣口內(nèi)外氣流流動(dòng)的流線是以吸氣口為中心的徑向線，等速面是以吸氣口為球心的球面，如圖1所示。1點(diǎn)匯宅流流動(dòng)圖由于通過(guò)每個(gè)等速面的吸氣量相等，假定點(diǎn)匯的吸氣量為，等速面的半徑分別為T1和匚相應(yīng)的流速度為U1和山則有Q.=E嶼4耐軌戶2=丨才)由上式可見(jiàn)，點(diǎn)忙外某一點(diǎn)的流速與該點(diǎn)至吸氣口距離的平方成反比，吸氣口吸入氣流速度衰減很快。因此，設(shè)計(jì)集氣罩時(shí)應(yīng)盡量縮小罩口到污染源的距離，以提高捕集效率。事實(shí)上吸氣口總有一定的大小，氣體流動(dòng)也是有阻力的，因此，吸氣區(qū)氣體流動(dòng)的等速面不是球面

6、而是橢圓面。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，吸氣口氣流速度分布有以下特點(diǎn)：(1)在吸氣口附近的等速面近似與吸氣口平行，在距離為1倍吸氣口直徑時(shí)接近為球面，且隨著距離的增大逐漸變成橢圓面；(2)吸氣口氣流速度衰減較快；(3)對(duì)于結(jié)構(gòu)一定的吸氣口，不論吸氣口風(fēng)速大小如何，其等速面形狀大致相同。2.2集氣罩的設(shè)計(jì)方法集氣罩應(yīng)盡可能將污染源包圍起來(lái)，使污染物的擴(kuò)散限制在最小的范圍內(nèi)，以便防止橫向氣流的干擾，減少排氣量。集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致，充分利用污染氣流的初始動(dòng)能。在保證控制污染的條件下，盡量減少集氣罩的開(kāi)口面積，以減少排風(fēng)量；集氣罩的吸氣氣流不允許經(jīng)過(guò)人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)；集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨

7、礙人工操作和設(shè)備檢修表征集氣罩性能優(yōu)劣的主要技術(shù)指標(biāo)為排風(fēng)量和壓力損失。下面給出排風(fēng)量和壓力損失的計(jì)算方法，以及集氣罩外部尺寸的確定方法。23排風(fēng)量的計(jì)算考慮橫向氣流影響的接受罩的排風(fēng)量Qp=Qo+uF/m2s1式中：F為考慮橫向氣流影響而擴(kuò)大罩口的面積，即罩口面積減去熱射流的端面積；U為罩口擴(kuò)大面積上油煙的吸入速度，通常取口=0.5八”/門土卄、去、去日Q=oofqHF2)173甘出堺=財(cái)塑嚴(yán)刊oo0.75m/s,Q。為熱射流流量，其中為熱源水平表面對(duì)流散熱量/KJ.S,H為罩口離熱源水平面的距離；F為熱源水平面的投影面積；加為熱源水平表面與周圍空氣溫度差。2.4壓力損失的計(jì)算集氣罩的壓力損

8、失心FP廠產(chǎn)pH式中：P為氣流密度/Kgm,u為氣流速度,為壓力損失系J為集氣罩的流量系數(shù)；戸，為直管中的靜壓；為氣流動(dòng)壓。25罩口尺寸的確定考慮橫向氣流的影響，接受罩的截面尺寸應(yīng)大于罩口斷面上熱射流的尺寸所以集氣罩的排風(fēng)量應(yīng)大于罩口斷面上的熱射流流量。罩口尺寸的大小取決于熱源水平投影尺寸和抽油煙機(jī)的安裝位置。下面給出矩形罩口近似計(jì)算公式Ai=A+o.8H;BB+o.8H式中：A,B為熱源水平投影尺寸；4、B1為集氣罩罩口尺寸。三、密閉集氣罩對(duì)污泥生物干化脫水效果的影響3.1、污泥生物干化簡(jiǎn)介污泥生物干化常采取配置頂吸罩的措施對(duì)堆體，附近的污染物進(jìn)行抽吸，防止臭氣向生產(chǎn)車間和空氣擴(kuò)散，但頂吸罩

9、所需引風(fēng)量較大且易受室內(nèi)橫向氣流的干擾捕集效率較低，為提高氣體收集效率，CTB工藝擬采用密閉罩捕集污染氣體，但堆體空間密閉后，罩內(nèi)氣流的改變會(huì)影響到堆體的空氣濕度，進(jìn)而影響到生物干化的脫水效率。了解密閉罩的不同引風(fēng)量對(duì)堆濕度的影響，有助于在提高污染氣體收集效率的同時(shí)保障生物干化效率。試驗(yàn)選取的生物干化槽尺寸為5.2m*4.5m*1.5m，密閉集氣罩尺寸為5.2m*4.5m*3.4m，整個(gè)試驗(yàn)期間采用的鼓風(fēng)量均為4680m/h引風(fēng)量均為looomlh為了測(cè)定不同鼓風(fēng)量，引風(fēng)量對(duì)生物干化的影響試驗(yàn)還根據(jù)實(shí)際工藝情況設(shè)定了高（6300m/h）、低（4680m/h）兩檔鼓風(fēng)量，并在這兩檔鼓風(fēng)量下，分別

10、設(shè)定1500、1000、750m/h三檔引風(fēng)量試驗(yàn)同時(shí)另選相同尺寸的不加密閉罩的干化槽堆體作為對(duì)照3.2、采樣和分析方法在污泥生物干化過(guò)程中高溫期的日均脫水量最大，因此本研究選取生物干化的高溫期進(jìn)行試驗(yàn)，集氣罩的引風(fēng)效果與水汽冷凝沉降效應(yīng)直接體現(xiàn)在堆體表層物料處的含水率上，而集氣罩對(duì)堆體內(nèi)部干化速率的影響可通過(guò)堆體中上層物料（約20cm處）的含水率反映，因此試驗(yàn)期間分別在罩內(nèi)外堆體的10、15cm深處取物料樣品，采用烘干稱重法測(cè)定含水率。在罩內(nèi)堆體表面1、3m高處安置傳感器測(cè)定罩內(nèi)空氣濕度并在發(fā)酵倉(cāng)過(guò)道3m高處安置傳感器測(cè)定車間環(huán)境的空氣濕度。3.3、結(jié)果分析罩內(nèi)外生物干化物料含水率比較試驗(yàn)期

11、間設(shè)定的鼓風(fēng)量為468omE/h，引風(fēng)量為1000m/h，高溫期后，密閉罩內(nèi)外的生物干化物料含水率有了不同程度的降低罩內(nèi)堆體表層、中上層的脫水率脫水率分別為10.1%、4.37%，罩外堆體表面、中上層的脫水率分別為9.23%、2.35%，罩內(nèi)物料的脫水率高于罩外物料這是由于引風(fēng)作用增強(qiáng)了罩內(nèi)空氣的紊動(dòng)擴(kuò)散，蒸發(fā)量增大。相關(guān)研究也表明：風(fēng)速越大，蒸發(fā)量越大。不同鼓風(fēng)量，引風(fēng)量時(shí)的空氣濕度比較oImJ50()rri/h*1mJ000mTh最14開(kāi)蚯AU應(yīng)停NS2鼓鳳量九4680frf/h時(shí)不同引風(fēng)量F的罩內(nèi)空氣濕度o1mJ$00mTlhi。ImJ000企Im.750irT/hJm.l500mThy

12、飛冊(cè)（100“J/hF-gihilliiSkKH3鼓XS7-J6300nnJ/h:討不何.S.F的罩內(nèi)空氣濕度堆體蒸發(fā)量越大，其上方空氣濕度越高，若罩內(nèi)空間的水汽不及時(shí)排出，高濕度就會(huì)抑制堆體蒸發(fā)。因此，不同的鼓風(fēng)條件應(yīng)配合不同的引風(fēng)量，及時(shí)排出水汽以降低濕度。分別測(cè)定了鼓風(fēng)量為1680、6300m/h時(shí)，不同引風(fēng)量下堆體上方的空氣濕度結(jié)果見(jiàn)圖2、3。3.3.3、從圖2可知，鼓風(fēng)開(kāi)始后濕度明顯升高，而鼓風(fēng)停止后濕度降低，當(dāng)引風(fēng)量為750m/h時(shí)空氣濕度最高，引風(fēng)量為1500、iooom巾時(shí)的較低3.3.4、由圖3可知，仍然是引風(fēng)量為750m/h時(shí)濕度最高；引風(fēng)量為1500、1000m/h時(shí)的空

13、氣濕度較接近，鼓風(fēng)停止后，引風(fēng)量為750m巾時(shí)的空氣濕度仍然最高3.3.5比較圖2、3可以看出，鼓風(fēng)量為6300皿/h時(shí)，堆體上方濕度普遍較高，此時(shí)引風(fēng)量宜選用最高檔；鼓風(fēng)量為4680m/h時(shí)，引風(fēng)量也不宜低于1000m/h，否則濕度將明顯升高，即使鼓風(fēng)停止后，水汽的降低速率也較慢到下次鼓風(fēng)開(kāi)始時(shí)濕度仍很高，嚴(yán)重影響干化效果。從干化效率的角度而言，罩內(nèi)空氣濕度過(guò)高，氣體流速過(guò)低，不利于堆體水分的蒸發(fā)試驗(yàn)比較了引風(fēng)量均為1000m/h時(shí)，鼓風(fēng)量分別為6300m/h和4680m/h時(shí)的堆體干化效率，結(jié)果表明，4680mh組的堆體表層、中上層的脫水率高于6300m/h組的。因此，綜合考慮干化效率和運(yùn)

14、行能耗，工藝中不宜選用高鼓風(fēng)量，宜選用低鼓風(fēng)量進(jìn)行曝氣，對(duì)于操作管理人員而言，鼓風(fēng)期的濕度高且刺激性氣體多，若需在罩內(nèi)進(jìn)行人工作業(yè)，應(yīng)盡量避開(kāi)鼓風(fēng)期；但采用CTB工藝的污泥生物干化，對(duì)堆體進(jìn)行翻拋?zhàn)鳂I(yè)時(shí)已脫離高溫期，處于生物干化的后熟期，此時(shí)罩內(nèi)外的溫差與濕度差均降低，對(duì)工作者的影響減小，不過(guò)仍應(yīng)做好必要的防范措施。3.4、集氣罩內(nèi)表面的水汽冷凝現(xiàn)象在生物干化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量水汽，尤其在鼓風(fēng)階段產(chǎn)生的水汽更多如果引風(fēng)量過(guò)小，水汽就不能及時(shí)從罩內(nèi)排出，在罩壁冷凝而返回堆體的水汽分子就會(huì)增多，不利于生物干化。試驗(yàn)結(jié)果表明，高溫期前3d鼓風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的水汽較多，無(wú)論采用量程內(nèi)的何種引風(fēng)量，均會(huì)在集氣罩內(nèi)

15、壁凝成露滴狀水珠，其中引風(fēng)量為750m/h時(shí)的濕度最高，集氣罩內(nèi)壁產(chǎn)生的冷凝水也最多。從第4天起，罩壁vim處仍較潮濕,但未見(jiàn)明顯液珠,罩頂及罩壁1m處均很干燥;從第5天起,蒸發(fā)量減小,鼓風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的水汽也減少即使引風(fēng)量為750m/h罩內(nèi)壁也未見(jiàn)冷凝水珠。四、結(jié)論：集氣罩的正確設(shè)計(jì)對(duì)抽油煙機(jī)抽油煙效果能起到事半功倍的作用。本文簡(jiǎn)單介紹了集氣罩的捕集機(jī)理、設(shè)計(jì)方法以及主要參數(shù)的確定方法，詳細(xì)分析了集氣罩在CBT生物干化工藝上的運(yùn)用，加設(shè)集氣罩后，可顯著提高污泥生物干化效率，減小引風(fēng)量或增大鼓風(fēng)量，均會(huì)使集氣罩內(nèi)濕度增加，為保證生物干化效果，同時(shí)降低運(yùn)行能耗，鼓風(fēng)量宜設(shè)低檔，引風(fēng)量宜設(shè)較高檔，干化前期冷凝水量較多后期逐漸減少但未發(fā)生水分重返堆體而降低干化效率的現(xiàn)象。五、參考文獻(xiàn)：【1】郝吉明、馬廣大.大氣污榮控制工程M高等教育出版社1991.【2】玉掘、李鶴同.室內(nèi)皮氣污染J.環(huán)境工程，1998,16（1）:2025.【3】陳俊、高定、陳同斌.CBT污泥