重污染油漆生產廠房中的排風設計問題

1、化學污染嚴重廠房環(huán)境設計新疆建筑設計研究院王志剛摘要：在工業(yè)廠房，特別是化學污染嚴重的化工生產廠房的設計中，針對各種化工原輔原料對操作工人身體的嚴重危害，特別是在油漆生產中的溶劑（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。為了防止生產廠房內的空氣污染，設計人員不能一概地采用全面通風的方式，這樣反而會使集中于某處的污染物在室內擴散。當污染物產生量大時，所需的稀釋通風量則過大。而實際上這種方法難以實現(xiàn)。特別是在油漆生產車間廠房的設計中，針對配色罐和放料桶排出大量有害氣體的現(xiàn)象，設置專用外部吸氣罩排風就是相當有必要的。關鍵詞：溶解蒸氣動壓靜壓傘形排風罩側吸罩用

2、通風方法改善車間的空氣環(huán)境，把不符合衛(wèi)生標準的污濁空氣排出室外，把新鮮和經過凈化的空氣送入室內的方法，叫工業(yè)廠房的通風。工業(yè)廠房通風主要分排風和進風兩類。工業(yè)廠房的排風分為局部排風和全面排風兩種方法。在各種排風方法中，設備的局部排風需要的風量小、效果好。由于風管截面積的減小，以及排風機用電功率也小得多。所以局部排風是工業(yè)廠房設計中應優(yōu)先選擇的排風形式。對于油漆生產工藝中，為防止在生產過程中產生的有害物對車間空氣產生污染，往往通過排氣罩或吸風口就地將有害物加以捕集，并用管道輸送到凈化設備進行處理，達到排放標準后，再回用或排入大氣。這就是設備的局部排風。局部排風系統(tǒng)的結構主要有以下幾部分組成：局部

3、排風罩、風管、凈化設備和排風風機。一般在工業(yè)廠房的生產工藝中，都是有多臺發(fā)生污染源的設備組成，且每臺的局部排風量不需很大，但排風量不同，出于經濟上的考慮，我們在設計中往往用管道將它們聯(lián)成整體，組成局部排風系統(tǒng)，整個系統(tǒng)共用一臺凈化設備和風機。在局部排風系統(tǒng)中，為了達到對有害物的捕集效果，要求局部排風系統(tǒng)能按各設備要求的局部排風量排風。而做到這一點的關鍵在于管道系統(tǒng)設計。在一般情況，各設備的局部排風量是不等的，我們稱為定量吸風管道系統(tǒng)。對局部排風系統(tǒng)管道設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)廠房的排風系統(tǒng)設計工程來進行討論。一、局部排風系統(tǒng)管道設計的工程

4、實例此工程是在2003年，為烏魯木齊市紅山油漆廠醇酸色漆生產車間所做的通風設計。、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大，生產量也不斷加大，原醇酸色漆車間沒有做通風設計，油漆生產工藝過程中兌稀配色罐、砂磨機和放料桶都不是在密封狀態(tài)下生產，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，該廠領導急切想解決油漆生產車間的排風問題，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，解決近五年內的生產問題，對外界大氣環(huán)境排污沒有特殊的要求，先設計局部排風系統(tǒng)，對排風凈化設備沒做設計。工廠工藝技術員要求管道系統(tǒng)對各臺排污設備做連續(xù)的不

5、等量吸風。、數(shù)據(jù)分析：在油漆生產工藝過程中，兌稀配色罐、砂磨機和放料桶里有各種油漆溶劑，而且它們都是敞口的，在生產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，主要產生在油漆生產中反應釜的加料口和放料過程中，以及成品油漆的罐裝過程。苯類有機化合物具有芳香味，是易燃和麻醉性的氣體，其進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、神經均有嚴重的刺激和危害，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。由于這些物質劇烈的毒性，通過肺部吸入，會對人體發(fā)生危害作用。、排風系統(tǒng)設計：為把生產車間內的有害氣體迅速排出，我們通常會根據(jù)車間內有害氣體的濃度，以及室內所要求的安全系數(shù)來確定稀釋有害氣體的全面通風量。在本設計中，油漆生產車間采用的是局部排風系統(tǒng)。局部排風系統(tǒng)的吸風支管一端是機上吸口，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稱為兩股氣流的匯合點（如圖1），兩股氣流在匯合點匯合，一般動壓是不等

7、的，但其靜壓相等。干管氣流到達匯合點的靜壓稱為剩余靜壓，它是匯合點的實際靜壓。吸口與匯合點的靜壓差是支管吸風的動力。對于形狀和尺寸給定的支管，只要吸口狀態(tài)和匯流三通匯合點處的靜壓一定，支管的吸風量就一定。支管吸口（即排風罩）的狀態(tài)以及支管的形狀和尺寸確定后，根據(jù)風量和風速，就可以求得支管在匯合后的排風量，最終確定排風機的排風量。反過來，我們通過排風系統(tǒng)各支管和干管所需求的風量或風速，進行沿程和局部阻力的計算，進行阻力平衡，從而確定支管的形狀和尺寸，以及風機的全壓值。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，我們設計直徑為01800圓形傘形排風罩。一層主要是砂磨機和兌稀配色罐的放料口的有害氣體,針對砂磨機,我們采用直徑為01250圓形傘形排風罩；兌稀配色罐放料口處的放料桶,采用可伸縮的側吸罩,既不影響操作工人施工,又不影響側吸罩吸入有毒蒸氣。b.90C000：ocm-71込?B)01.!:：?1:100(j.00052505fJ00jlj?16002注：K側吸鳳罩

9、2.吸鳳罩調節(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的圓形風道穿過鋼板平臺。由于車間頂是簡支梁，主風道可以掛在簡支梁底。二層平臺下的放料桶側設側吸罩，多臺發(fā)生污染源設備上的側吸罩通過支管組成一起，每組側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罩中吸入的有害氣體匯合后，經設在簡支梁底的主風道，被設在室外的離心式風機，排到室外大氣中。1、側吸罩的設計原則：、側吸罩的罩口長度應不小于有害物擴散區(qū)的長度，其長度一般為接管直徑的3倍。、側吸罩口應有邊，邊寬一般不超過150mm。、在不影響操作的原則下,排風罩應盡量靠近有害物散發(fā)點。2、傘形罩的設計原

10、則：、傘形罩的罩口截面和形狀應有有害物擴散區(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。、傘形罩應設裙邊，裙邊高度h=0.25VF（F為罩口面積）。、在不影響操作的情況下,傘形罩應盡量靠近有害物散發(fā)點。般在1.61.8m。如圖3所示：、排風系統(tǒng)設計計算：側吸罩的排風量計算：側吸罩的排風量的確定按公式：400罰板排風宣升端軟官圖:k放科桶條螳式嘈形排鳳示意圖46300GZ放斜稱此注蘭要經常拆卸砂磨機圖3:砂磨杜排風示童圖注：h創(chuàng)吸風罩2,吸握罩調節(jié)版N涓節(jié)閥4.砂磨札排風罩有邊罩L=U*（5X2+F）X式中U側吸罩的吸入速度，m/s；XF-實際排風罩的罩口截面積，m2；

11、x罩口距有害物擴散區(qū)的距離，m。表1：側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較強氣流的地方或不安擋板的地方0.350.400.380.50強氣流的地方0.5非常強氣流的地方1.02，圓形傘形排風罩的排風量計算：排風罩設在工藝設備的上方，由于頂部攪拌電機的限制，氣流只能從側面流入罩內，這樣要求罩口離污染源的距離盡可能小。圓形傘形排風罩的排風量按如下公式確定：L=K*P*H*U0式中：U罩口平均風速，m/s；xP排風罩口敞口面的周長，m；H

12、排風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量，各排風量之和就是風機的風量。通風機的風量除應滿足計算風量外，還應增加一定的管道漏風量，排風系統(tǒng)的漏風附加率不大于10%。、排風風管管徑和阻力的確定：均勻吸風管道的設計一般采用干管的等速設計法或降速梯形設計法，而對這類定風量式吸風管道，則采用匯流三通的阻力平衡法確定風管管徑和阻力。1、排風風管管內的風速根據(jù)表2的規(guī)定來選擇：表2：風管和設備內的風速位置推薦值(m/s)最大值(m/s)住宅公共建筑工廠住宅公共建筑工廠風機吸入口3.

13、54.05.04.55.07.0風機出口586.5108128.57.5118.514干管3.54.556.569465.586.511支管334.5453.5546.559從支管上接出的風管2.533.543.25446582、風管阻力計算：風管阻力的確定，我們要進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軟件編制了風管總阻力的計算表，如表3所示。表3：風管系統(tǒng)阻力計算管段編號風量(m3/h)風速(m/s)風管截面積血)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風管閥門阻力排風罩口靜

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

15、有時不工作的帶污染源的設備，它不會產生有害氣體，我們在每個排風支管上設風量調節(jié)閥，不工作時，可以把它關閉。若風量過大時，可以調節(jié)風量。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，從而達到國家排放標準的要求。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化學氣體，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)甲方的要求沒有設計凈化設備。3、廠房內的新風問題兩臺排風機工作時，車間內要排除50000m3/h的風量，車間會

16、形成負壓。而工廠在冬季不生產，所以不必考慮通風車間的溫度問題。通風車間的新風補充靠車間內的3處大門和窗戶口進室外新風。二、結論和問題從這次的設計可以看出，油漆生產車間的排風系統(tǒng)的機房布置、設備配置及管路設計的思路與出發(fā)點，在滿足系統(tǒng)功能的情況下，基本上解決了化工生產工藝車間的有害氣體的排污染嚴重的問題，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，為生產操作工人創(chuàng)造了一個比較好的工作環(huán)境。廠領導和工人都相當滿意。但在此次設計中，也發(fā)現(xiàn)了一系列在以后設計中需要重視、解決和克服的新問題，我需要不斷地完善。1、首先，在本次設計中由于冬季油漆車間是檢修設備的，不生產，所以不包括冬季排風的設計問題

17、。但在有嚴重污染廠房的冬季排風問題如何解決，設計手冊上要求最好首先考慮自然補風的辦法，但我區(qū)是寒冷地區(qū)，必須采用余熱回收的裝置，使通風車間內溫度保持不變，使室內的總得熱量等于總失熱量，保持室內熱量平衡。所以我們通常所說的轉輪式空氣余熱交換器的設計是今后要認真學習和研究的。2、有害氣體凈化處理的設計，現(xiàn)在環(huán)境要求越來越嚴格，此次設計的把有害氣體直接排到大氣層，污染環(huán)境，是不可取的，如何采用最經濟最有效的辦法對有害氣體進行處理，是我們在以后的廠房通風設計中要解決的問題。雖然本設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，與全面通風相比減少了需要治理的污染空間，從而大大減少了排風量，節(jié)約了