工业通风与除尘

工业通风与除尘 第二章通风方法

工业通风概念 • 工业通风——将外界的新鲜空气送入有限空间内，又将有限空间内的废气排至外界。 • 工业通风的作用： • 稀释或排除生产过程产生的毒害、爆炸气体及其粉尘，促进工业安全生产； • 给作业场所送入足够数量和质量的空气，供作业人员呼吸； • 调节作业场所的温度、湿度等气象条件，为作业人员提供舒适的作业环境。理解并记忆

排风和送风 排风—用通风方法改善车间的空气环境，简单地说，就是在局部地点或整个车间把不符合卫生标准的污浊空气排至室外；送风（进风）—把新鲜空气或经过净化符合卫生标准的空气送入室内。

本章内容框架 通风方法分类通风方法局部通风各类通风方法分析全面通风送风系统组成通风系统置换通风排风系统组成事故通风

第一节控制有害物的通风方法 常见的通风方法：一、自然通风二、机械通风三、局部通风四、全面通风五、事故通风

有害物在室内的传播机理 • 有害物的尘化和传播：使有害物从静止状态变成悬浮于周围空气中的作用。

常见的尘化作用： ① 由剪切压缩造成 ② 由诱导空气造成 ③ 综合性尘化作用 ④ 热气流上升造成

常见的尘化作用： ① 由剪切压缩造成 ② 由诱导空气造成 ③ 综合性尘化作用 ④ 热气流上升造成炼钢电炉、加热炉、金属浇铸

一个粒径为dp=10μm、密度为ρp=2700kg/m3的尘粒，在重力作用下自由下沉，其最大沉降速度约为Upt（最大）=0.008m/s，与一般车间内空气流动速度约为（0.2～0.3m/s）相比是很小一个粒径为dp=10μm、密度为ρp=2700kg/m3的尘粒，在重力作用下自由下沉，其最大沉降速度约为Upt（最大）=0.008m/s，与一般车间内空气流动速度约为（0.2～0.3m/s）相比是很小 • 说明粉尘的运动主要受室内气流的支配 • 当一个粒径为dp=10μm 的水泥尘粒，在静止空气中受到机械力作用以速度U0=5m/s，抛出后，在距抛射点（即尘源点）约4.5mm处，其速度即降至Ug=0.005m/s，很快失去动能。

造成粉尘进一步扩散的原因是二次气流 有效控制粉尘扩散方法：削弱尘源强度控制一次尘化气流隔断二次气流组织、吸捕气流

通风方法分类 自然通风自然通风特点按通风的动力分机械通风机械通风特点混合通风事故通风通风方法分类局部通风按通风系统作用范围分置换通风全面通风

一、自然通风 依靠风压或热压使空气流动来达到通风的目的。特点：均为全面通风；不需动力, 经济；进风不能预处理, 排风不能净化, 污染周围环境；通风效果不稳定。有组织自然通风——门窗等无组织自然通风——漏风

二、机械通风 依靠风机、风扇或气泵等设备造成的压力，使空气流动的方法称为机械通风。特点：通风参数可以根据不同要求选择确定；能够保障通风效果稳定进行；但是，通风系统复杂, 投资和运行管理费用大。机械通风系统：实现机械通风的一套装置及其通风流动管道。（通风罩、通风管道、风机、净化装置）

三局部通风 局部排风局部送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。这是防毒,排尘最有效的通风方法。

三局部通风 将新鲜空气或经过适当处理后的空气送至工人作业地带，以改善操作区空气质量、提高工作效率。主要用于局部降温。系统式就是通风系统将室外空气送至工作地点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循环通风。局部排风局部送风

四、全面通风 又称稀释通风，对整个车间进行通风换气, 用新鲜空气稀释室内有害物, 消除余热, 余温, 使之符合卫生标准要求。有自然通风、机械通风和自然与机械联合通风等各种形式。全面通风的动力可以是自然风压和热压, 也可以是风机风压。

五、事故通风 对于有可能突然从设备或管道中逸出大量有害气体或燃烧爆炸性气体的房间，应设事故排风系统，在发生逸出事故时以便用事故排风系统和普通排风系统共同排风，尽快把有害物排到室外。

第二节全面通风 全面通风的效果不仅与通风量有关，而且与通风气流组织有关。要使全面通风效率良好，不仅需要足够的通风量，而且要有合理的气流组织。

一、全面通风的原则 1.散发热、湿或有害物的车间，当不能采用局部通风时，或采用局部通风仍不能满足卫生要求时，辅以全面通风； 2.全面通风设计时，应尽量考虑自然通风方式； 3.复杂的生产厂房及辅助建筑物应先考虑自然补风的可能性。

二、全面通风换风量的确定 全面通风的风量应能确保把各种有害物(包括有害气体、粉尘、水蒸气、热等)全部稀释或排除, 使有害物浓度不超过卫生标准。由于有害物的性质不同, 应分别计算所需风量, 然后确定全面通风所需风量。

房间体积Vf 通风风量L(m3/s) 通风风量L(m3/s) X(mg/s) 有害物浓度 y(mg/m3) 有害物浓度 y0(mg/m3) 有害物 • 排污模型及排污微分方程：车间通风排污模型

如果采用全面通风稀释室内空气中的有害物，那么在任何一个微小时间间隔 内，室内得到的有害物量（即有害物源散发的有害物量和送风空气带入的有害物量）与从室内排出的有害物量（排出空气带走的有害物量）之差应等于整个房间内增加（或减少）的有害物量，即

+ - = 式中 L— 全面通风量，m3/s； y0— 送风空气中有害物浓度，mg/m3； x — 有害物散发量，mg/s； y — 在某一时刻室内空气中有害物浓度，mg/m3； —房间体积，m3； — 某一段无限小的时间间隔，s； — 在时间内房间内浓度的增量，g/m3；

上式称为全面通风的基本微分方程式。它反映了任何瞬间室内空气中有害物浓度y与全面通风量L之间的关系。上式称为全面通风的基本微分方程式。它反映了任何瞬间室内空气中有害物浓度y与全面通风量L之间的关系。对公式进行变换：如果在秒钟内，室内空气中有害物浓度从y1变化到y2，那么室内有害物浓度处于稳定状态时所需的全面通风量按下式计算： m3/s

式中： Cz—室内空气中有害物质的最高容许浓度，mg/m3 ； Ci—进入室内的空气中有害物质的浓度，mg/m3 ；实际上，室内有害物的分布及通风气流是不可能非常均匀的，混合过程也不可能在瞬间完成，即使室内平均有害物浓度符合卫生标准，但有害物附近空气中的有害物浓度仍比室内平均值高得多。

为了保障有害物源附近工人呼吸带的有害物浓度控制在容许值以下，实际所需全面通风量要比上式计算值大得多，引入了一个安全系数k，可得：为了保障有害物源附近工人呼吸带的有害物浓度控制在容许值以下，实际所需全面通风量要比上式计算值大得多，引入了一个安全系数k，可得：安全系数k选取要考虑多因素，可按经验取3~10范围。

存在多种有害物时风量确定原则： （1）分别求出排除每种有害物风量Li （2）毒性相加作用的有害物：如苯、醇、醋酸等溶剂类；S2O3、SO3等刺激性气体，按求和计算风量：L=∑Li （3）毒性无相加作用的有害物：取最大者为风量计算式：L=max{Li}

在工程设计中全面换气量可按类似房间换气次数的经验数值进行计算，即使用每小时换气次数为计量单位，即：若房间体积Vf（m3）、换气量为L(m3/s)，则每小时换气次数n（可以从有关资料查得）为：在工程设计中全面换气量可按类似房间换气次数的经验数值进行计算，即使用每小时换气次数为计量单位，即：若房间体积Vf（m3）、换气量为L(m3/s)，则每小时换气次数n（可以从有关资料查得）为：

消除余热风量公式： G——通风风量（计重），Kg/s； Q----室内余热量, KJ/s ; C----空气的质量比热, C=1.01KJ/Kg ℃; tp----排气温度,℃ ; t0----进气温度,℃ 。

消除余湿风量公式： G——通风风量（计重），Kg/s； W----室内余湿量, g/s ; dp----排气含湿量,g/Kg ; d0----进气含湿量, g/Kg 。

有害气体或粉尘的产生量可按下式计算: 式中 Vf----房间的容积, m3 y0, y1 ----室内空气有害气体或粉尘初始和最终浓度, g/m3 yp,yj ----排风和进风空气中有害气体或粉尘的浓度, g/m3 t ----进行测定的时间, s x = [ Vf (y1 - y0)+ L (yp- yj) t]/t

[例]某地下室的体积Vf=200m3，设有全面通风系统。通风量L=0.04m3/s，有198人进入室内，人员进入后立即开启通风机，送入室外空气，试问经过多长时间该室的CO2浓度达到5.9g/m3(即y2=5.9g/m3)。[例]某地下室的体积Vf=200m3，设有全面通风系统。通风量L=0.04m3/s，有198人进入室内，人员进入后立即开启通风机，送入室外空气，试问经过多长时间该室的CO2浓度达到5.9g/m3(即y2=5.9g/m3)。

【分析】（1）据查每人每小时呼出的CO2约为40g，则CO2的产生量为：【分析】（1）据查每人每小时呼出的CO2约为40g，则CO2的产生量为： x=40×198=7920g/h=2.2g/s。（2）送入室内的空气中，CO2的体积含量为0.05%(即y0=0.98g/m3)，风机启动前室内空气中CO2浓度与室外相同，即yl=0.98g／m3。（3）由公式（2-5）得：

答：需要经过7.8分钟该室的CO2浓度达到5.9g/m3

[例]某车间使用脱漆剂，每小时消耗量为4kg，脱漆剂成分为苯50%，醋酸乙酯30%，乙醇10%，松节油10%，求全面通风所需空气量。（苯容许浓度为40mg/m3,醋酸乙酯 300mg/m3 ,松节油300mg/m3） [分析]进入车间的空气中，上述四种溶剂的浓度为零。即y0=0。取安全系数K=6，按公式分别计算把每种溶剂蒸气稀释到最高容许浓度以下所需的风量。

苯醋酸乙酯乙醇 L3=0(乙醇无规定，不计风量) 松节油

数种有机溶剂混合存在时，全面通风量为各自所需风量之和。即数种有机溶剂混合存在时，全面通风量为各自所需风量之和。即由上题可以看出，用全面通风把室内有害物稀释到最高容许浓度以下，所需风量是很大的。

注意： 当室内同时存在有害物源、热源和湿气源时，应用三个公式分别计算，取其中最大值为所需的换气量。

三、有害物发散量的计算 （1）生产设备散热量的确定（2）散湿量的确定（3）有害气体散发量的计算

有害物发散量的计算 即在冬季，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；经常不稳定的散热量按小时平均值计算。在夏季，采用热负荷量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；白班不经常的较大的散热量也应考虑。（1）生产设备散热量的确定（2）散湿量的确定（3）有害气体散发量的计算最小得热量作为车间冬季计算热量；最大得热量作为车间夏季计算热量。

生产车间主要散热设备有： • ①工业炉及其热设备的散热量； • ②原材料、成品或半成品冷却的散热量； • ③蒸汽锻锤的散热量； • ④燃料燃烧的散热量； • ⑤电炉、电机的散热量； • ⑥热水槽表面散热量。

有害物发散量的计算 进入空气中的水蒸气数量 ①暴露水面或潮湿表面散发的水蒸汽量； ②材料或成品的散湿量； ③化学反应过程中散发的水蒸汽量（1）生产设备散热量的确定（2）散湿量的确定（3）有害气体散发量的计算

有害物发散量的计算 ①燃料燃烧产生的有害气体 ② 通过炉子的缝隙进入室内的烟气 ③从生产设备或管道的不严密处，漏入室内的有害气体 ④容器中化学品自由表面的蒸发 ⑤物体表面涂漆时，散入室内的溶剂蒸气 ⑥生产过程中化学反应产生的有害气体。（1）生产设备散热量的确定（2）散湿量的确定（3）有害气体散发量的计算

四、全面通风气流组织 全面通风时空气按照设计好的流程流动，形成全面通风的气流组织。气流组织就是合理地布置送、排风口位置、分配风量以及选用风口形式，以便用最小的通风量达到最佳的通风效果。

一般通风房间气流组织的方式有：上送上排、下送上排及中间送上下排等多种形式。一般通风房间气流组织的方式有：上送上排、下送上排及中间送上下排等多种形式。设计时采用哪种形式，要根据有害物源的布置、操作位置、有害物的性质及浓度分布等具体情况，按下列原则确定。

1.排风口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。 ⒉送风口应接近操作地点。送入通风房间的清洁空气，要先经过操作地点，再经污染区排至室外。 ⒊在整个通风房间，尽量使进风气流均匀分布，减少涡流，避免有害物在局部地区积聚。 4.房间内所要求的卫生条件比周围环境的气体卫生条件高时，应保持室内为正压状态；当室内有害物质有可能污染相邻房间时，应保持室内为负压状态。

根据上述原则，对同时散发有害气体、余热的热车间，一般采用下送上排的送排风方式，清洁空气从车间下部进入，在工作区散开，然后带着有害气体或吸收的余热，流至车间上部，由设在上部的排风口排出，这种气流组织的特点是：根据上述原则，对同时散发有害气体、余热的热车间，一般采用下送上排的送排风方式，清洁空气从车间下部进入，在工作区散开，然后带着有害气体或吸收的余热，流至车间上部，由设在上部的排风口排出，这种气流组织的特点是： ⒈新鲜空气沿最短的路线迅速到达作业地带，途中受污染的可能较小； ⒉工人（绝大部分在车间下部作业地带操作）首先接触清洁空气； ⒊符合热车间内有害气体和热量的分布规律，一般上部的空气温度或有害物浓度较高。

工程设计中，通常采用以下的气流组织方式： ⒈如果散发的有害气体温度比周围空气温度高，或受车间发热设备影响产生上升气流时，不论有害气体密度大小，均应采用下进上排的气流组织形式。 ⒉如果没有热气流的影响，散发的有害气体均密度比周围空气密度小时，应采用下进上排的形式；比周围空气密度大时，应从上下两个部位排出，从中间部位将清洁空气直接送到工作地带。 3.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，宜送至上部地带； 4. 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，应直接向工作地点送风。

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