第二章-控制工业有害物的通风方法PPT课件.ppt

第二章控制工业有害物的通风方法 概述通风方法分类第一节局部通风第二节全面通风第三节事故通风 1 概述 通风任务 以通风换气的方法改善室内的空气环境 通风系统 由实现通风任务所需要的设备 管道及其部件组成的整体 2 按通风的动力分为 按通风系统作用范围分为 局部通风 全面通风 事故通风 自然通风 机械通风 按气体流动方向分为 进风 排风 通风方法分类 3 按气体流动方向分为 排风 在局部地点或整个房间把不符合卫生标准的污浊空气排至室外 必要时需经过净化处理 进风 把新鲜空气或经过净化处理符合卫生要求的空气送入室内 4 按通风的动力分为 自然通风 依靠室内外温差所造成的热压 或者室外风力作用所形成的风压 使室内外空气进行流动交换 改善室内的空气环境 机械通风 靠通风机所产生的动力而使空气流动的通风方法 自然通风 优 不需专设动力装置 对于能产生大量余热的房间此方法经济有效 劣 自然进入的空气和排出的有害气体无法净化处理 受室外气象条件影响 效果不稳定 机械通风 优 风机风量和风压可调 可确保通风效果 可按要求对进排风进行净化处理 劣 系统复杂 一次投资和管理费用大 5 按通风系统作用范围分为 全面通风 对整个空间进行通风换气 即利用新鲜空气稀释室内有害物浓度 消除余热余湿 使之达卫生标准和生产要求 局部通风 利用局部气流 使局部工作地点不受有害物的污染 造成良好的空气环境 优 风量小 效果好 应优先考虑事故通风 在生产车间 当生产设备发生偶然事故或故障时 会突然散发大量有害气体或有爆炸性的气体时 须尽快把有害物排到室外 应设置事故通风系统 6 局部通风 利用局部气流 使局部工作地点不受有害物的污染 造成良好的空气环境 特点 所需要的风量小 效果好防止工业有害物污染室内空气和改善作业环境最有效的通风方法 设计时应优先考虑 分类 局部排风 局部送风 第一节局部通风 7 局部排风 在集中产生有害物的局部地点 设置捕集装置 将有害物排走 以控制有害物向室内扩散 防毒 排尘最有效的通风方法 局部送风 向局部工作地点送风 使局部地带造成良好的空气环境 主要用于局部降温 局部送 排风 8 一 局部排风系统 1 局部排风罩捕集有害物 直接影响排风系统技术经济指标2 风管输送气体 要求气体流速合理 管路光滑短直3 净化设备防止大气污染 除尘器 有害气体净化装置4 风机向机械排风系统提供空气流动动力 位于净化设备后5 排风筒或烟囱有害物排入高空稀释扩散 避免二次污染 9 局部排风系统 应用条件 1 安装局部排气设备不影响工艺操作2 污染源集中且较小的场合 注意 局部排风也可以是利用热压及风压作为动力 10 11 12 局部排风系统的组成 13 二 局部送风系统 分散式 单体式系统式分散式 借助轴流风扇或喷雾风扇 直接将室内空气吹向作业地带进行送风 系统式 通风系统将室外空气送至工作地点 14 分散式局部送风系统 15 系统式局部送风系统的组成 16 17 局部地点形成一道 风幕 利用风幕来防止有害气体进入室内 三 局部送排风系统 18 全面通风 对整个房间进行通风换气1 用清洁空气送入室内 改变室内空气中的有害物浓度 以及温湿度 2 不断把污染空气排至室外目的 使室内工作地点空气环境符合卫生标准要求影响因素 1 通风量2 合理的气流组织动力来源 热压 自然风压 风机风压 第二节全面通风 19 20 全面通风分类 1 通风系统形式 1 全面送风 向车间内全面而均匀的进行送风的方式特点 通常为机械全面送风室内正压 门窗排风 2 全面排风 由车间内向室外全面排风的方式特点 自然排风 或机械排风室内负压 防止有害物向邻室扩散 3 全面送排风 送 排风结合特点 门窗密闭 自行排风或进风比较困难的场所 4 全面送风 局部排风 21 全面机械送风 22 全面机械排风 23 全面送风 局部排风 24 2 通风系统有害物控制机理 1 稀释通风 全面通风换气 新鲜空气将有害物稀释到允许浓度以下特点 通风量大 效果差 2 单向流通风 车间内气流按预定单向路线流动 通过有组织的气流运动控制有害物的扩散和转移特点 风量小 污染控制效果好 25 3 均匀流通风 气流为速度 0 2 0 5m s 和方向完全一致的宽大气流特点 送风气流均匀把室内污染空气排出汽车喷漆室等室内温湿度和流速要求高 4 置换通风 低温 低于室温2 4 低速 0 2m s 送风 基于空气密度差而形成的热气流上升 冷气流下降 在室内形成近似活塞流的流动状态 特点 节能 通风效率高 空气分布器要求高 26 单向流通风 27 28 置换通风 29 30 有别于传统的混合通风的混合稀释原理 置换通风是通过把较低风速 紊流度 的新鲜空气送入人员工作区 利用挤压的原理把污染空气挤到上部空间排走的通风方法 它能在改善室内空气品质的基础上与辐射吊顶 地板 技术结合实现节能的目的 两种通风方式的原理 左 混和通风 右 置换通风 31 两种通风方式的原理 左 混和通风 右 置换通风 32 两种通风方式的原理 左 混和通风 右 置换通风 33 34 2 1全面通风换气量的计算 影响通风效果因素 1 通风量2 合理的气流组织通风量与有害物浓度关系 假设 有害物在室内均匀散发即室内有害物浓度分布均匀送风气流与室内空气瞬间混合送排风气流温度相同 2 1 1为消除有害物所需全面通风量的确定 35 36 全面通风的基本微分方程 某瞬时 室内有害物浓度与全面通风量关系在d 时间内 送入量 散发量 排走量 室内变化量Ly0d xd Lyd Vfdy式中 L 全面同风量 m3 sy0 送风空气中有害物浓度 g m3x 有害物散发量 g sy 某时刻室内空气中有害物浓度 g m3Vf 房间体积 m3d 某一无限小的时间间隔 sdy 在时间内房间内浓度的增量 g m3 37 微分方程求解 38 当 L Vf 1 级数exp L Vf 收敛 上式级数展开 近似取前两项 不稳定状态下的全面通风量 规定时间内 达到要求浓度 所需的全面通风量 39 若通风量一定时 任意瞬时室内的有害物浓度 若室内初始的有害物浓度y1 0 则 若 则exp L Vf 0 则 40 室内有害物浓度y2 随通风时间 变化曲线 室内有害物浓度按指数规律增减 L Vf 决定增减速度 41 如果 稳定状态下全面通风量 考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性 增大安全系数K 3 10 则 ys 有害物安全浓度值 42 例2 1 已知 某地下室体积Vf 200m3 设有全面通风系统 通风量L 0 04m3 s 有198人进入室内 每人每小时呼出二氧化碳约为40g 人员进入后立即开启通风机 送入室外空气 问 经过多长时间室内二氧化碳浓度y2 5 9g m3 解 室内有害物散发量 即CO2产生量 x 40g h 198 7920g h 2 2g s送入室内的空气CO2体积含量为0 05 则质量含量 根据公式 43 式中 G 全面通风量 kg s Q 室内余热量 kJ s c 空气质量比热 1 0kJ kg 0ctp 排出空气的温度 00c to 进入空气的温度 00c 送排风温度不同时 送排风体积流量变化 所以采用质量流量表示全面通风量消除余热风量公式 2 1 2消除余热 余湿全面通风量的确定 44 消除余湿风量公式 式中 G 全面通风量 kg s W 余湿量 g s dp 排出空气的含湿量 g kg干空气do 进入空气的含湿量 g kg干空气 45 正确计算有害物的散发量 是合理确定全面通风量的基础 最小得热量 冬季计算热量冬季 采用热负荷最小班次的工艺设备散热量 不经常的散热量不予考虑 经常而不稳定的散热量按小时平均值计算最大得热量 夏季计算热量夏季 采用热负荷最大班次的工艺设备散热量 经常而不稳定的散热量按最大值计算 白天不经常的较大散热量也应考虑 2 1 3有害物散发量的计算 1 生产设备发热量确保设计的安全可靠 分别计算车间的最大和最小得热量 46 生产设备发热量 1 工业炉窖及其热设备的散热量 2 高温原材料 半成品和成品冷却时的散热量 3 蒸气锻锤的散热量 4 燃料燃烧时的散热量 5 电炉 电动机的散热量 6 内燃机等动力设备的散热量 7 热水槽表面散热量 47 2 散湿量 1 暴露水面或潮湿表面散发的水蒸气量 2 原材料 半成品和成品散发的水蒸气量 3 生产过程中散发的水蒸气量 48 3 有害气体的散发量 1 燃烧过程产生的有害气体 2 炉子的缝隙漏入室内的烟气 3 从生产设备或管道不严密处渗透出来 进入室内的有害气体 4 容器内化学物品自由表面的蒸发 5 喷涂过程中散入室内的有害气体或蒸气 6 生产工艺过程中化学反应产生的有害气体 49 稀释排除有害气体和粉尘的风量 存在多种有害物时风量确定原则 分别求出排除每种有害物风量Li毒性相叠加作用的有害物 苯 醇 醋酸等溶剂类 S2O3 SO3等刺激性气体 按求和计算风量 L Li毒性无相加作用的有害物 取最大者为风量计算式 L max Li 有害物散发量无法确定时的风量计算原则 按经验式计算 L nVf m3 h n 换气次数 次 h Vf 房间体积 50 例2 2 某车间同时散发几种有机溶剂的蒸汽 它们的散发量分别为 苯2kg h 乙酸乙脂1 2kg h 乙醇0 5kg h 已知该车间消除余热所需的全面通风量为50m3 s 求该车间所需的全面通风量 解 由附录3查得三种溶剂蒸汽的容许浓度为 苯6mg m3 乙酸乙脂200mg m3 乙醇 未作规定 不计风量 进风为清洁空气 上述三种溶剂蒸汽的浓度为零 取安全系数K 6 按稳定状态全面通风量公式计算把三种溶剂的蒸汽稀释到容许浓度所需的通风量 51 因为几种溶剂同时散发对人体危害作用相同的蒸汽 所需风量为各自风量之和 即 此风量已能满足消除余热的需要 故该车间所需的全面通风量为565 7m3 s 52 2 2全面通风的气流组织 气流组织 合理布置送风 排风口位置 选用合理的风口形式 合理分配风量 以便用最小的通风量达到最好的通风效果 气流组织原则 送风口应尽量接近操作地点 送入室内的清洁空气 要先经过工人操作地点 再经过污染区域排至室外 排风口应尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域 把有害物迅速从室内排出 通风房间 应尽量使送风气流均匀分布 减少涡流 避免有害物在局部地点积聚 53 54 55 通风房间气流组织方式 上送下排 下送上排 中间送上下排等 选择 操作人员位置 有害物源分布情况 有害物性质及其浓度分布 有害物运动趋向等因素综合考虑 例 车间同时散发热量和有害气体 下送上排 1 清洁空气从车间下部进入 直接在工作区散开 工人首先接触新鲜空气 然后气流带着有害气体或吸收的余热从上部排风口排出 2 符合室内有害气体和热量的分布规律 上部空气温度和有害物浓度比较高 56 机械送风系统的送风方式 1 放散热或同时放散热湿和有害气体的生产厂房及辅助建筑物 当采用上部或上下部同时全面排风时 送风宜送至作业地带 2 放散粉尘或密度比空气大的气体或蒸汽 而不同时放散热的生产厂房及辅助建筑 当从下部地带排风时 送风宜送至上部地带 3 当固定工作地点靠近有害物放散源 且不可能安装有效的局部排风装置时 宜直接向工作地点送风 57 全面通风排风量 1 当有害气体和蒸汽密度比空气小 或在相反情况下 但车间内有稳定的上升气流时 宜从房间上部地带排出所需风量的三分之二 下部地带排出三分之一 2 当有害气体和蒸汽密度比空气大 车间内不会形成稳定的上升气流时 宜从房间上部地带排出所需风量的三分之一 下部地带派出三分之二 3 房间上部地带排出风量不应小于每小时一次换气 4 从房间下部地带排出的风量 包括距地面2m以内的局部排风量 58 2 3空气平衡和热平衡 室内的进风和排风是多通道的 既有由通风系统产生的有组织的进排风 也有从缝隙 窗户 门洞等产生的无组织进排风 是机械通风与自然通风的共同作用结果 根据 物质平衡 原理 各种进风量与各种排风量应相等 这就是室内风量平衡的原则 其表达式为 Gzj Gjj Gzp Gjp 2 3 1 风量平衡 59 当Gjj Gjp时 室内外压差为零 适用于无特殊要求车间当Gjj Gjp时 室内处于正压状态 适用于洁净度要求高的车间存在无组织排风当Gjj Gjp时 室内处于负压状态 适用于产生污染的车间存在无组织进风 60 工程设计中 为了防止污染的扩散 1 让清洁度要求高的房间保持正压排风 进风 90 95 2 产生有害物的房间保持负压送风 排风 80 90 61 平衡模型 ts tn Qf 通风排风热量CLptn n 循环风的热量CLxh n ts tn 机械进风热量CLjjtjj jj 自然进风热量CLzjtw w 围护结构 材料失热 Qh 热交换器 2 3 2 热量平衡 62 在通风过程中 室内空气通过与进风 排风 围护结构和室内各种高低温热源进行交换 为了使房间内的空气温度维持不变 必须使房间内的总得热量 Qd与总失热量 Qs相等 也就是要保持房间内的热平衡 即 Qd Qs 63 Qh 围护结构 材料失热CLptn n 通风排风热量 Qf 设备散热量CLjjtjj jj 机械进风热量CLzjtw w 自然进风热量CLxh n ts tn 循环风的热量 64 tw 室外空气计算温度 冬季1 对于局部排风及稀释有害气体的全面通风 冬季采暖室外计算温度2 对于消除余热余湿及稀释低毒性有害物质的全面通风 冬季通风室外计算温度 历年最冷月平均温度的平均值夏季通风室外计算温度 按历年最热月14时的月平均温度的平均值 65 1在集中采暖地区 设有局部排风的建筑 因风量平衡而需要送风时 应首先考虑自然补风 利用建筑的无组织渗透风量来补偿局部排风量 2当相邻房间没有设置有组织进风装置时 可取其冷风渗透量的50 作为自然补风 3对于每班运行不足两小时的局部排风系统 经过风量和热量平衡计算 对于室温没有很大影响时 可不设机械送风系统 2 3 3 节能措施 66 4设计局部排风系统时 特别是局部排风量大的系统 不能片面追求大风量 应通过改进局部排风罩的结构 完善系统设计等措施 在保证通风效果的基础上 尽量减小局部排风量 从而减少车间的进风量和排热损失 北方寒冷地区尤为重要 5机械进风系统在冬季应采用较高的送风温度 直接吹向工作地点的空气温度 不应低于人体表面温度 约34 最好37 50 避免工人有冷风感 6净化后的空气再循环使用 卫生标准规定 经过净化处理后的空气中 如果有害物质浓度不超过室内最高允许浓度的30 空气可再循环使用 67 7可以把室外空气直接送到局部排风罩或排风罩排风口附近 补充局部排风系统排风量 68 8为充分利用排风余热 节约能源 在可能条件下应该设置热回收装置 69 全面通风通风量计算的理论基础 1 热平衡2 湿平衡3 风量平衡4 污染物质平衡 70 2 4全面通风系统 冬季 热风采暖夏季 空气冷却 2 4 1全面送风系统 71 2 4 2屋顶通风机 风机形式 轴流式 离心式通风形式 排风 进风特点 随时启闭 应用灵活 安装简便场合 普通的工业和民用建筑全面通风换气 72 天窗排风缺点 冬季采暖地区打开天窗 上部排风量无法控制 车间热损失大 关闭天窗 烟尘和有害气体无法及时排出南方地区 阴雨天较多 当室外气压较低时 天窗排烟困难 73 第三节蒸发冷却通风降温 原理 利用自然环境中未饱和空气的干湿球温度差对空气进行降温 74 2 3 1直接蒸发冷却的工作原理 1 绝热加湿冷却过程注 使用循环水 喷淋到填料上的水温等于冷却器进风湿球温度 DEC 直接蒸发冷却饱和效率tgw 空气干球温度tgo 空气冷却器出口干球温度tsw 空气湿球温度 75 2 非绝热加湿冷却过程 1 冷却器使用不循环水 喷淋到填料上的水温不等于冷却器进风湿球温度 2 显热交换量小于潜热交换量 空气的焓值增加 76 2 3 2直接蒸发冷却的特点 1 投资少 能耗小 效能大 2 系统采用直流式 100 新风送入 在室温控制的同时 进行通风换气以及相应的净化处理 77 2 3 3直接蒸发冷却设备 1 使用循环水的蒸发冷却设备 不使用循环风 2 喷雾冷却设备 78