衛(wèi)生工程講義

衛(wèi)生工程講義馮慧珍山西省衛(wèi)生廳衛(wèi)生監(jiān)督所2007年5月17日衛(wèi)生工程講義

第一講概念第二講為什么要進行工業(yè)通風第三講通風基本知識第四講局部排風罩的基本型式第五講通風排氣中粉塵的凈化第六講通風管道的設計計算衛(wèi)生工程講義第一講概念一、什么是衛(wèi)生工程學、衛(wèi)生工程學有哪些基本內容？衛(wèi)生工程學----它是應用工程技術和有關學科的理論及實踐來控制生活和生產環(huán)境中存在的不利因素，以創(chuàng)造適宜環(huán)境，保障人類健康為目的的一門綜合性科學。通俗的講：是工程技術知識在衛(wèi)生領域中的具體應用。衛(wèi)生工程講義衛(wèi)生工程學的基本內容有以下幾方面：1、工業(yè)與民用建筑通風2、采暖和空氣調節(jié)技術3、室內外空氣污染控制技術4、物理環(huán)境因素控制技術5、給水與污水處理技術6、固體廢物無害化和綜合利用技術7、人機工程學在衛(wèi)生領域的應用衛(wèi)生工程講義二、衛(wèi)生工程學在職業(yè)衛(wèi)生工作中的應用？

1、在建設項目可研階段需進行職業(yè)病危害的預評價，預評價要對可研提出的各類職業(yè)病防護設施進行技術可行性和是否滿足國家職業(yè)衛(wèi)生標準要求的評價，不滿足的我們要提出切實可行的具體措施。2、在設計階段，要求我們對建設項目產生嚴重職業(yè)病危害的防護設施設計進行審查（衛(wèi)生監(jiān)督工作中的應用）。3、竣工時職業(yè)病危害的防護設施驗收（服務機構和監(jiān)督中均應用）。還有如評價中涉及到的采光與照明技術、建筑平面、豎向布置等，均是工程技術在衛(wèi)生領域具體應用的表現，由此可見，衛(wèi)生工程學是建設項目職業(yè)病危害評價較為關鍵的專業(yè)技術基礎。衛(wèi)生工程講義三、什么是職業(yè)衛(wèi)生防護設施？

職業(yè)衛(wèi)生防護設施-----是指用于防止粉塵、毒物、噪聲及生物等有害因素對人體的危害所采取的工程措施。如：防塵罩、通風柜等。四、什么是個體防護用品？

個體防護用品----是指作業(yè)工人配戴的用于防止粉塵、毒物、噪聲及生物等有害因素的防護物品。如:防噪聲耳塞、防酸防堿服、防護眼鏡、防塵口罩、防毒面具等等。

衛(wèi)生工程講義第二講為什么要進行工業(yè)通風

一、工業(yè)有害物的來源主要來源于工業(yè)生產中所使用或生產的原料、輔助原料、半成品、成品、副產品以及廢氣、廢水和廢熱。如粉塵：在冶金、機械、建材、輕工、電力等行業(yè)；毒物：化工、焦化、印染、造紙、農藥等行業(yè)。衛(wèi)生工程講義二、工業(yè)有害物的危害三、粉塵在車間的傳播機理

任何粉塵都要經過一定的傳播過程，才能以空氣為煤介侵入人的機體組織。使塵粒從靜止狀態(tài)變成懸浮于周圍空氣中的作用，稱為“塵化”作用。下面是塵化作用的幾種情況：

1、剪切壓縮造成的塵化作用圖1-22、誘導空氣造成的塵化作用圖1-33、綜合性的塵化作用圖1-44、熱氣流上升造成的塵化作用圖1-5衛(wèi)生工程講義衛(wèi)生工程講義在工程上我們把這種使塵粒由靜止狀態(tài)進入空氣中浮游的塵化作用稱為一次塵化作用，一次塵化作用造成了局部地點的空氣污染，那么這些浮游的塵粒又是怎樣在車間傳播的呢？我們再來看一個例子。塵粒所受的力主要有四個方面：重力、機械力、（慣性力）、分子擴散力和氣流帶動塵粒運動的力。衛(wèi)生工程講義

有實驗證明：①塵粒在重力作用下自由降落時，最大降落速度為0.008m/s，與一般車間具有的空氣流動速度（0.2~0.3m/s）相比是很小的。②當塵粒受到作布朗運動的空氣分子的撞擊而擴散運動時，由于塵粒的質量比分子大得多，塵粒依靠擴散在1秒種內運動的距離只有1.2×10-6m與室內氣流速度相比,分子擴散力的作用完全可以忽略不計。③當塵粒受機械力作用以初速度作水平運動時，塵粒呈減速運動，假設塵粒以初速度為10m/s作水平運動，經過10秒鐘后，塵粒的速度迅速降到5×10-5m/s，很快失去動能；塵粒運動的最大距離也只有8×10-3m。這表明即使借助機械力，塵粒也不能單獨在車間內傳播。衛(wèi)生工程講義

由此可知，細小的粉塵本身沒有獨立運動的能力，一次塵化作用給于粉塵的能量是不足以使粉塵擴散飛揚的，它只造成局部地點的空氣污染。造成粉塵進一步擴散，污染車間空氣環(huán)境的主要是二次氣流，即由于通風或冷熱氣流對流所形成的室內氣流。二次氣流帶著局部地點的含塵空氣在整個車間內流動，使粉塵散布到整個車間。二次氣流的速度越大，作用越明顯。通過以上分析可以看出，粉塵是依附于氣流而運動的，只要控制室內氣流的流動，就可以控制粉塵在室內的擴散，改善車間空氣環(huán)境。這就是我們?yōu)槭裁匆捎猛L方法合理組織車間內氣流來控制工業(yè)有害物的原因。衛(wèi)生工程講義第三講通風基本知識一、自然通風自然通風是一種比較經濟的通風方式，它不消耗動力，可以獲得巨大的通風換氣量。例如在某些平爐車間和軋鋼車間，余熱量較大的熱車間常用自然通風進行全面換氣，降低室內空氣溫度。自然通風換氣量的大小與室外氣象條件密切相關，難以人為地進行控制。自然通風除了用于工業(yè)與民用建筑的全面通風外，某些熱設備的局部排氣系統(tǒng)也可以采用自然通風。衛(wèi)生工程講義1、自然通風的作用原理

a、熱壓作用下的自然通風

b、風壓作用下的自然通風

某熱車間的自然通風衛(wèi)生工程講義衛(wèi)生工程講義2、避風天窗

在風的作用下，普通天窗迎風面的排風窗孔會發(fā)生倒灌。因此，在平時要及時關閉迎風面天窗，只能依靠背風面天窗進行排風。這樣既增加了天窗面積，又給天窗的管理帶來了很多麻煩。為了讓天窗能穩(wěn)定排風，不發(fā)生倒灌，可以在天窗上增設擋風板，或者采取其它措施，保證天窗排風口在任何風向下都處于負壓區(qū)，這種天窗稱為避風天窗。衛(wèi)生工程講義3、關于建筑形式的選擇

a．為了增大進風面積，以自然通風為主的熱車間應盡量采用單跨廠房。

b．如果迎風面和背風面的外墻開孔面積占外墻總面積25％以上，而且車間內部阻擋較少時，室外氣流在車間內的速度衰成比較小，能橫貫整個車間，形成所謂的“穿堂風”。

C.為了提高自然通風的降溫效果，應盡量降低進風側窗離地面的高度，一般不宜超過1.2m。進風窗最好采用阻力小的立式中軸窗和對開窗，把氣流直接導入工作區(qū)。集中采暖地區(qū)，冬季自然通風的進風窗應設在4m以上，以便室外氣流到達工作區(qū)前能和室內空氣充分混合。衛(wèi)生工程講義4.廠房總平面布置為了保證廠房自然通風效果，廠房主要進風面一般應與夏季主導風向成60°～90°角，不宜小于45°，同時應避免大面積外墻和玻璃窗受到西曬。為了保證廠房有足夠的進風窗孔，不宜將過多的附屬建筑布置在廠房四周，特別是廠房的迎風面。5.工藝布置為了使工人能直接接受室外新鮮空氣，工作區(qū)應盡可能布置在靠外墻的一側。熱源應盡量布置在天窗下部或下風側，以便高溫的污染空氣順利排至室外。衛(wèi)生工程講義二、全面通風

全面通風也稱稀釋通風，它一方面用清潔空氣稀釋室內空氣中的有害物濃度，同時不斷地把污染空氣排至室外，使室內空氣中有害物濃度不超過國家衛(wèi)生標準的限值。1、全面通風量的計算：當數種溶劑(苯及其同系物或醇類或醋酸酯類)蒸汽，或數種刺激性氣體(三氧化硫及二氧化硫或氟化氫及其鹽類等)同時放散于空氣中時，全面通風換氣量應按各種氣體分別稀釋至規(guī)定的接觸限值所需要的空氣量的總和計算。除上述有害物質的氣體及蒸汽外，其他有害物質同時放散于空氣中時，通風量應僅按需要空氣量最大的有害物質計算。衛(wèi)生工程講義2、換氣次數（n），就是通風量（L）與通風房間體積（V）的比值，換氣次數n=L/V（次/時）。各種房間的換氣次數可以從設計手冊中查到。一般有害物可按5~8次取值。3、事故通風：在生產中可能突然逸出大量有害物質或易造成急性中毒或易燃易爆的化學物質的作業(yè)場所，必須設計自動報警裝置、事故通風設施，其通風換氣次數不小于12次/時，事故排風裝置的排出口，應避免對居民和行人的影響。衛(wèi)生工程講義4、人工空氣調節(jié)：是指對潔凈環(huán)境的空氣調節(jié)。工作場每名工人所占容積小于20m3的車間，應保證每人每小時不小于30m3的新鮮空氣量。

L=M/（Ys-Y0）

L-----新鮮空氣量

M-----成人呼出的CO2量值，取18L/人.hYs-----CO2的衛(wèi)生標準，為1.0L/m3

Y0-----空氣中CO2的含量,取0.4L/m3衛(wèi)生工程講義三、局部通風

局部通風系統(tǒng)分為局部進風和局部排風兩大類，它們都是利用局部氣流，使局部工作地點不受有害物的污染，造成良好的空氣環(huán)境。

1、局部排風系統(tǒng)

衛(wèi)生工程講義2、局部送風系統(tǒng)對于面積很大，工作人數較小的生產車間，用全面通風的方式改善整個車間的空氣環(huán)境，既困難又不經濟，同時也是不必要的。例如某些高溫車間，沒有必要能整個車間進行降溫，只需向少數的局部工作地點送風，在局部地點造成良好的空氣環(huán)境，這種通風方法稱為局部送風。衛(wèi)生工程講義第四講局部排風罩的基本型式

在生產車間設置局部排風罩的目的是要通過排風罩口控制污染氣流的運動，來控制工業(yè)有害物在室內的擴散和傳播。設計完善的局部排風罩能在不影響生產工藝和生產操作的前提下，用較小的排風量獲得最佳的效果，保證工作區(qū)有害物濃度不超過國家衛(wèi)生標準。因此，下面重點介紹一些常用局部排風罩型式。衛(wèi)生工程講義1．密閉罩如圖所示，它把有害物源全部密閉在罩內，在罩上設有較小的工作孔①，以觀察罩內工作，并從罩外吸入空氣，罩內污染空氣由風機②排出。它只需較小的排風量就能有效控制工業(yè)有害物的擴散。排風罩氣流不受周圍氣流的影響。它的缺點是，工人不能直接進入罩內檢修設備，有的看不到罩內的工作情況。衛(wèi)生工程講義2．柜式排風罩（通風柜）它的結構形式與密閉罩相似，只是罩的一面全部敞開。衛(wèi)生工程講義3．外部吸氣罩由于工藝條件限制，生產設備不能密閉時，可把排風罩設在有害物源附近，依靠風機在罩口造成的抽吸作用，在有害物發(fā)散地點造成一定的氣流運動，把有害物吸入罩內。這類排風罩統(tǒng)稱為外部吸氣罩。當污染氣流的運動方向與罩口的吸氣方向不一致時，如圖所示，需要較大的排風量。

衛(wèi)生工程講義4．接受式排風罩有些生產過程或設備本身會產生或誘導一定的氣流運動，帶動有害物一起運動，如高溫熱源上部的對流氣流及砂輪磨削時拋出的磨屑大顆粒粉塵上所誘導的氣流等。對這種情況，應盡可能把排風罩設在污染氣流前方，讓它直接進入罩內。這類排風罩稱為接受罩，見下圖。衛(wèi)生工程講義5．吹吸式排風罩由于生產條件的限制，有時外部吸氣罩距有害物源較遠，這樣單純依靠罩口的抽吸作用，要在有害物源附近造成一定的空氣流動是困難的。對此可以采用圖A所示的吹吸式排風罩，它利用射流能量密度高、速度衰減慢的特點，用吹出氣流把有害物吹向設在另一側的吸風口。采用吹吸式通風可使排風量大大減小。在某些情況下，還可以利用吹出氣流在有害物源周圍形成一道氣幕，象密閉罩一樣使有害物的擴散控制在較小范圍內，保證局部排風系統(tǒng)獲得良好的效果。圖B是精煉電爐上帶有氣幕的局部排風罩，它利用氣幕抑止熱煙氣的。衛(wèi)生工程講義

圖A圖B衛(wèi)生工程講義設計局部排風罩時應注意以下幾點：

1．盡可能采用密閉罩或柜式排風罩，使污染物局限于較小的局部空間。

2．設置外部吸氣罩時，罩口應盡量靠近有害物發(fā)生源。

3．在不影響工藝操作的前提下，罩的四周應盡可能設圍擋，減小罩口吸氣范圍。

4．吸氣氣流的運動方向應盡可能與污染氣流運動方向一致。

5．盡可能減弱或消除罩附近的干擾氣流，如風動工具的壓縮空氣排出口、送風氣流、穿堂風……等對吸氣氣流的影響。

6．已被污染的吸氣氣流不能通過人的呼吸區(qū)。

7．不要妨礙工人的操作和檢修。衛(wèi)生工程講義第五講通風排氣中粉塵的凈化

一、粉塵的特性

塊狀物料破碎成細小的粉狀微粒后，除了繼續(xù)保持原有的主要物理化學性質外，還出現了許多新的特性。如爆炸性、帶電性等等。在這些特性中，與除塵技術關系密切的，有以下幾個方面：

1、粉塵的真密度（含粒密度）

2、粘附性

3、爆炸性

4、帶電性和比電阻

5、可濕性

6、粉塵的粒徑分布衛(wèi)生工程講義二、除塵機理

目前常用除塵器的除塵機理主要有以下幾個方面：

1．重力氣流中的塵粒可以依靠重力自然沉降，從氣流中進行分離。由于塵粒的沉降速度一般較小，這個機理只適用于粗大的塵粒。

2．離心力當含塵氣流作圓周運動時，由于慣性離心力的作用，塵粒和氣流會產生相對運動，使塵粒從氣流中分離。這個機理主要用于10μm以上的塵粒。衛(wèi)生工程講義3．慣性碰撞含塵氣流在運動過程中遇到物體的阻擋（如擋板、纖維、水滴等）時，氣流要改變方向進行繞流，細小的塵粒會隨氣流一起流動。粗大的塵粒具有較大的慣性，它會脫離流線，保持自身的慣性運動，這樣塵粒就和物體發(fā)生了碰撞。這種現象稱為慣性碰撞，慣性碰撞是過濾式除塵器、濕式除塵器和慣性除塵器的主要除塵機理。4．接觸阻留細小的塵粒隨氣流一起繞流時，如果流線緊靠物體（纖維或液滴）表面，有些塵粒因與物體發(fā)生接觸而被阻留，這種現象稱為接觸阻留。另外當塵粒尺寸大于纖維網眼而被阻留時，這種現象稱為篩濾作用。粗孔或中孔的泡沫塑料過濾器主要依靠篩濾作用進行除塵。衛(wèi)生工程講義5．靜電力懸浮在氣流中的塵粒，都帶有一定的電荷，可以通過靜電力使它從氣流中分離。在自然狀態(tài)下，塵粒的帶電量很小，要得到較好的除塵效果，必須設置專門的高壓電場，使所有的塵粒都充分荷電。6．凝聚凝聚作用不是一種直接的除塵機理。通過超聲波、蒸汽凝結、加濕等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，然后再用一般的除塵方法去除。工程上常用的各種除塵器往往不是簡單地依靠某一種除塵機理，而是幾種除塵機理的綜合運用。衛(wèi)生工程講義三、除塵器分類

根據主要除塵機理的不同，目前常用的除塵器可分為以下幾類：

1．重力除塵如重力沉降室；重力沉降室僅適用于50μm以上的粉塵。由于它除塵效率低、占地面積大，通風工程中應用較少。

2．慣性除塵如慣性除塵器；慣性除塵器主要用于捕集20～30μm以上的粗大塵粒，常用作多級除塵中的第一級除塵。

3．離心力除塵如旋風除塵器。衛(wèi)生工程講義4．過濾除塵如：袋式除塵器（袋式除塵器的運行與清灰方法密切相關。目前常用的清灰方法期有簡易清灰、機械清灰、和氣流清灰三種。簡易清灰是是通過關閉風機時濾袋的變形及粉塵層的自重進行的，必要時輔以人工的輕度拍打）、顆粒層除塵器、纖維過濾器、紙過濾器。5．濕式除塵如：自激式除塵器（水浴除塵器、沖激式除塵器）、臥式旋風水膜除塵器、文丘里除塵器。6．靜電除塵如：電除塵器。

衛(wèi)生工程講義電除塵器是一種干式高效過濾器，它的優(yōu)點是：

a．電除塵器適用于微?？刂?，對粒徑dc=1～2μm的塵粒，效率可達98～99％。

b．在電除塵器內，塵粒從氣流中分離的能量，不是供給氣流，而是直接供給塵粒的。因此，和其它的高效除塵器相比，電除塵器的阻力比較低，約為100～200Pa。

c．可以處理高溫（在500℃以下）、高濕氣體。

d．適用于大型的工程，處理的氣體量愈大，它的經濟效果愈明顯。衛(wèi)生工程講義電除塵器的缺點是：

1．設備龐大，占地面積大。

2．耗用鋼材多，一次投資大。

3．結構較復雜，制造、安裝的精度要求高。

4．對粉塵的比電阻有一定要求。衛(wèi)生工程講義第六講通風管道的設計計算

通風管道把通風系統(tǒng)的進風（采氣）口、空氣熱、濕、凈化處理設備、送（排）風口和風機聯成了一體，是通風和空氣調節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分。通風管道的設計任務，就是要合理組織空氣流動，在保證使用效果的前提下，達到初投資和運行維護費用最省。因此，通風管道設計的好壞，直接影響到整個通風、空調工程在建造與使用方面的技術經濟性能。為此，必須統(tǒng)籌考慮通風管道設計中的各種問題。衛(wèi)生工程講義

風管內空氣流動的阻力有兩種，一種是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產生的沿程能量損失，稱為摩擦阻力或沿程阻力；另一種是空氣流經風管中的管件及設備時，由于流速的大小和方向變化以及產生