工业通风与防尘

1、工业通风与防尘院系：化工与能源学院专业班级：安全工程（1）班姓名：李艳超学号：20090350112指导老师：郑晓密闭集气罩及其对污泥生物干化脱水效果分析前言油烟的危害已是众所周知。撇开油烟的治理不说，如何把油烟彻底地收集排出，保持厨房清洁，也是一大难题。抽油烟机是厨房通风系统的主要设备，通风效果的好坏主要取决于它的收集排外效果。集气罩的设计是否合理，对整个抽油烟机是否能够有效地控制污染物的扩散起着重要作用。所以正确地设计集气罩和了解集气罩下部流体流场的分布，有助于更好地控制油烟废气对室内环境的污染。关键词:集气罩设计原理污泥生物干化一集气罩简介集气罩，是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘

2、及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。其性能对净化系统的技术经济指标有直接的影响。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同、集气罩的形式是多种多样的。（1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；（2）按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，吸气式集气罩分为：密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。1.1密闭罩将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，可防止污染物的任意扩散。特点：所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰，设计中应优先选用。结构形式：局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩，具体如下：结构形式特点适用局部密闭罩体积小，材料消耗少，操作与

3、检修方便产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点整体密闭罩容积大，密闭性好多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备大体积密闭罩容积大，可缓冲产尘气多点源、阵发性、气流流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行。速度大的设备和污染源1.2排气柜排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。结构形式：A、排气口在操作口对面，操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小。B、排气口设在柜顶，操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流速较小，气柜内易形成涡流，可能造成有害气体外逸C、在对面和顶部同时设置排气口1.3外部吸（集、排）气罩：通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。特点：结构简单

4、，制造方便；但所需排风量较大，且易受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。常见形式：顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩1.4接受式排气罩：接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）中产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。特点：罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生产本身过程产生。类型：a.低悬罩（罩口高度1.5A1/2）b.高悬罩（罩口高度1.5A1/2）二、设计原理气罩的捕集机理集气罩罩口气流运动规律的研究对于有效捕集污染物是十分重要的。集气罩罩口的气流运动方式有2种：一种是吸气口气流的吸人流动，另一种是吹气口气流的吹出流动。本文主要探讨第一种流动方式。当引风机工作时，在集气罩的吸气

5、口附近形成负压，周围空气从四周流向吸气口，形成吸人气流汇流。当吸气口面积较小时，可视为“点汇”气流。假定流动没有阻力，在吸气口内外气流流动的流线是以吸气口为中心的径向线，等速面是以吸气口为球心的球面，如图1所示。1点汇宅流流动图由于通过每个等速面的吸气量相等，假定点汇的吸气量为，等速面的半径分别为T1和匚相应的流速度为U1和山则有Q.=E屿4耐轨戶2=丨才)由上式可见，点忙外某一点的流速与该点至吸气口距离的平方成反比，吸气口吸入气流速度衰减很快。因此，设计集气罩时应尽量缩小罩口到污染源的距离，以提高捕集效率。事实上吸气口总有一定的大小，气体流动也是有阻力的，因此，吸气区气体流动的等速面不是球面

6、而是椭圆面。根据试验结果，吸气口气流速度分布有以下特点：(1)在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，在距离为1倍吸气口直径时接近为球面，且随着距离的增大逐渐变成椭圆面；(2)吸气口气流速度衰减较快；(3)对于结构一定的吸气口，不论吸气口风速大小如何，其等速面形状大致相同。2.2集气罩的设计方法集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物的扩散限制在最小的范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排气量。集气罩的吸气方向尽可能与污染气流运动方向一致，充分利用污染气流的初始动能。在保证控制污染的条件下，尽量减少集气罩的开口面积，以减少排风量；集气罩的吸气气流不允许经过人的呼吸区再进入罩内；集气罩的结构不应妨

7、碍人工操作和设备检修表征集气罩性能优劣的主要技术指标为排风量和压力损失。下面给出排风量和压力损失的计算方法，以及集气罩外部尺寸的确定方法。23排风量的计算考虑横向气流影响的接受罩的排风量Qp=Qo+uF/m2s1式中：F为考虑横向气流影响而扩大罩口的面积，即罩口面积减去热射流的端面积；U为罩口扩大面积上油烟的吸入速度，通常取口=0.5八”/门土卄、去、去日Q=oofqHF2)173甘出堺=财塑严刊oo0.75m/s,Q。为热射流流量，其中为热源水平表面对流散热量/KJ.S,H为罩口离热源水平面的距离；F为热源水平面的投影面积；加为热源水平表面与周围空气温度差。2.4压力损失的计算集气罩的压力损

8、失心FP厂产pH式中：P为气流密度/Kgm,u为气流速度,为压力损失系J为集气罩的流量系数；戸，为直管中的静压；为气流动压。25罩口尺寸的确定考虑横向气流的影响，接受罩的截面尺寸应大于罩口断面上热射流的尺寸所以集气罩的排风量应大于罩口断面上的热射流流量。罩口尺寸的大小取决于热源水平投影尺寸和抽油烟机的安装位置。下面给出矩形罩口近似计算公式Ai=A+o.8H;BB+o.8H式中：A,B为热源水平投影尺寸；4、B1为集气罩罩口尺寸。三、密闭集气罩对污泥生物干化脱水效果的影响3.1、污泥生物干化简介污泥生物干化常采取配置顶吸罩的措施对堆体，附近的污染物进行抽吸，防止臭气向生产车间和空气扩散，但顶吸罩

9、所需引风量较大且易受室内横向气流的干扰捕集效率较低，为提高气体收集效率，CTB工艺拟采用密闭罩捕集污染气体，但堆体空间密闭后，罩内气流的改变会影响到堆体的空气湿度，进而影响到生物干化的脱水效率。了解密闭罩的不同引风量对堆湿度的影响，有助于在提高污染气体收集效率的同时保障生物干化效率。试验选取的生物干化槽尺寸为5.2m*4.5m*1.5m，密闭集气罩尺寸为5.2m*4.5m*3.4m，整个试验期间采用的鼓风量均为4680m/h引风量均为looomlh为了测定不同鼓风量，引风量对生物干化的影响试验还根据实际工艺情况设定了高（6300m/h）、低（4680m/h）两档鼓风量，并在这两档鼓风量下，分别

10、设定1500、1000、750m/h三档引风量试验同时另选相同尺寸的不加密闭罩的干化槽堆体作为对照3.2、采样和分析方法在污泥生物干化过程中高温期的日均脱水量最大，因此本研究选取生物干化的高温期进行试验，集气罩的引风效果与水汽冷凝沉降效应直接体现在堆体表层物料处的含水率上，而集气罩对堆体内部干化速率的影响可通过堆体中上层物料（约20cm处）的含水率反映，因此试验期间分别在罩内外堆体的10、15cm深处取物料样品，采用烘干称重法测定含水率。在罩内堆体表面1、3m高处安置传感器测定罩内空气湿度并在发酵仓过道3m高处安置传感器测定车间环境的空气湿度。3.3、结果分析罩内外生物干化物料含水率比较试验期

11、间设定的鼓风量为468omE/h，引风量为1000m/h，高温期后，密闭罩内外的生物干化物料含水率有了不同程度的降低罩内堆体表层、中上层的脱水率脱水率分别为10.1%、4.37%，罩外堆体表面、中上层的脱水率分别为9.23%、2.35%，罩内物料的脱水率高于罩外物料这是由于引风作用增强了罩内空气的紊动扩散，蒸发量增大。相关研究也表明：风速越大，蒸发量越大。不同鼓风量，引风量时的空气湿度比较oImJ50()rri/h*1mJ000mTh最14开蚯AU应停NS2鼓凤量九4680frf/h时不同引风量F的罩内空气湿度o1mJ$00mTlhi。ImJ000企Im.750irT/hJm.l500mThy

12、飞册（100“J/hF-gihilliiSkKH3鼓XS7-J6300nnJ/h:讨不何.S.F的罩内空气湿度堆体蒸发量越大，其上方空气湿度越高，若罩内空间的水汽不及时排出，高湿度就会抑制堆体蒸发。因此，不同的鼓风条件应配合不同的引风量，及时排出水汽以降低湿度。分别测定了鼓风量为1680、6300m/h时，不同引风量下堆体上方的空气湿度结果见图2、3。3.3.3、从图2可知，鼓风开始后湿度明显升高，而鼓风停止后湿度降低，当引风量为750m/h时空气湿度最高，引风量为1500、iooom巾时的较低3.3.4、由图3可知，仍然是引风量为750m/h时湿度最高；引风量为1500、1000m/h时的空

13、气湿度较接近，鼓风停止后，引风量为750m巾时的空气湿度仍然最高3.3.5比较图2、3可以看出，鼓风量为6300皿/h时，堆体上方湿度普遍较高，此时引风量宜选用最高档；鼓风量为4680m/h时，引风量也不宜低于1000m/h，否则湿度将明显升高，即使鼓风停止后，水汽的降低速率也较慢到下次鼓风开始时湿度仍很高，严重影响干化效果。从干化效率的角度而言，罩内空气湿度过高，气体流速过低，不利于堆体水分的蒸发试验比较了引风量均为1000m/h时，鼓风量分别为6300m/h和4680m/h时的堆体干化效率，结果表明，4680mh组的堆体表层、中上层的脱水率高于6300m/h组的。因此，综合考虑干化效率和运

14、行能耗，工艺中不宜选用高鼓风量，宜选用低鼓风量进行曝气，对于操作管理人员而言，鼓风期的湿度高且刺激性气体多，若需在罩内进行人工作业，应尽量避开鼓风期；但采用CTB工艺的污泥生物干化，对堆体进行翻抛作业时已脱离高温期，处于生物干化的后熟期，此时罩内外的温差与湿度差均降低，对工作者的影响减小，不过仍应做好必要的防范措施。3.4、集气罩内表面的水汽冷凝现象在生物干化过程中会产生大量水汽，尤其在鼓风阶段产生的水汽更多如果引风量过小，水汽就不能及时从罩内排出，在罩壁冷凝而返回堆体的水汽分子就会增多，不利于生物干化。试验结果表明，高温期前3d鼓风时产生的水汽较多，无论采用量程内的何种引风量，均会在集气罩内

15、壁凝成露滴状水珠，其中引风量为750m/h时的湿度最高，集气罩内壁产生的冷凝水也最多。从第4天起，罩壁vim处仍较潮湿,但未见明显液珠,罩顶及罩壁1m处均很干燥;从第5天起,蒸发量减小,鼓风时产生的水汽也减少即使引风量为750m/h罩内壁也未见冷凝水珠。四、结论：集气罩的正确设计对抽油烟机抽油烟效果能起到事半功倍的作用。本文简单介绍了集气罩的捕集机理、设计方法以及主要参数的确定方法，详细分析了集气罩在CBT生物干化工艺上的运用，加设集气罩后，可显著提高污泥生物干化效率，减小引风量或增大鼓风量，均会使集气罩内湿度增加，为保证生物干化效果，同时降低运行能耗，鼓风量宜设低档，引风量宜设较高档，干化前期冷凝水量较多后期逐渐减少但未发生水分重返堆体而降低干化效率的现象。五、参考文献：【1】郝吉明、马广大.大气污荣控制工程M高等教育出版社1991.【2】玉掘、李鹤同.室内皮气污染J.环境工程，1998,16（1）:2025.【3】陈俊、高定、陈同斌.CBT污泥