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通風工程設計

常用局部排風罩設計

作者: maigt   瀏覽次數:次    更新時間:2015-11-15 16:05
 
 
 
     局部排風罩在除塵排毒系統中起著非常重要的作用,其性能對局部排風系統的技術經濟效果具有很大的影響。如果設計合理,用較小的排風量即可獲得最佳的控制效果,可將發生源產生的有害物吸入罩內,達到高效的捕集效率,確保工作場所有害物濃度符合國家職業接觸值限的要求;反之,用很大的排風量也達不到預期的目的。 
    局部排風罩種類繁多,在生產實踐中,其設計、安裝及應用等方面均存在一些問題,突出表現在設計不規范及安裝,應用不當,不能發揮局部排風罩應有的性能,從而導致控制效果不佳。為此,我們重點對因局部排風罩設置不合理而導致工作環境中有害物濃度超標的局部排風罩機進行了現場調查及這評價,旨在找出局部排風罩在設計、安裝及應用等方面主要存在的問題,提出合理的改進辦法,以實際工作中局部排風罩的正確應用。 
 
    一、存在的問題 
    1、局部排風罩型式的選擇不當 
 
    調查結果顯示,大部分應用者均能選擇正確的排風罩型式,但也有個別排風罩型式選擇錯誤。如某推臺鋸在鋸木時產生木塵,因木塵顆粒較大、比重較大,推臺鋸鋸木時產生的木塵,沿鋸木流線運動較短距離后便落至地面,通常原則,應采用下吸風罩控制推臺鋸產生的木塵,但設計中采用了上吸風罩,控制效果極差。 
 
    在采有相同排風量的情況下,改為下吸罩,檢測結果表明,操作位木塵濃度比設置上吸風罩時降低了5.95倍。 
 
    由此可見,選擇正確的局部排風罩開工,可以有效地提高其控制效果。 
 
    2、局部排風罩位置及罩口風速設計不合理 
 
    局部排風罩位置及罩口風速對局部排風罩的控制效果影響極大。調查中發現,局部排風罩罩口距有害物發生源距離較遠,未對準有害物氣流方向,局部排風罩罩口被遮擋,罩殼擴張角過小,排風罩罩口風速及控制點風速小于設計中應達到的風速等現象比較普遍。下面,就上吸罩、側吸罩兩種情況進行分析,詳見表1、表2所示。 
     在不影響操作的前提下,排風罩距有害物的距離可以分別拉近0.6m及0.3m; 實測罩口平均風速均為0.3m/s,低于設計應滿足罩口平均風速的70%,操作位有害物濃度分別超過國家標準的職業接觸限值的1.6和2.0倍。 
 
     在不影響操作的前提下,排風罩距有害物的距離可以分別拉近0.2m和0.1m;實測罩口平均風速僅為0.39m/s和0.82m/s,吸入風速分別為0.20m/s和0.38m/s罩口風速分別低于設計應滿足吸入風速的60%和24%,操作位有害物質濃度分別超過國家規定的職業限值的13.4和1.7倍。 
    由此可見,排風罩距有害物發生源的距離較遠,罩口未對有害物發生源及罩口被遮擋,罩殼擴張角過小,局部排風罩罩口風速及吸入風速過低等已成為影響局部排風罩控制效果的主要原因。 
 
     3、罩口圍擋 
 
    調查中有相當一部分排風罩可以加以圍擋,但未加設。表3比較了某啤酒廠選麥下料處上吸罩未加設圍擋及加設圍擋后的控制效果。 
     在相同排風量的情況下,某酒廠選麥下料處設置的上吸罩加設圍擋后,操作位谷物粉塵濃度比不加圍擋降低了13.5倍;某電子企業熔爐處,設置的上吸罩加設圍擋后,操作位鉛煙濃度比不加圍擋降低了2.6倍。 
 
     由此可見,罩口圍擋可以減少無效氣流,從而提高局部排風罩的控制效果。 
 
    三、排風罩的設計要求 
 
    本調查找出了局部排風罩在設計、安裝及應用等方面存在的主要問題,并進行了相應分析,調查結果顯示,若局部排風罩的型式選擇不適宜,位置的安裝不正確,罩口型式設計以及罩口風速或吸入風速不符合設計要求,就不能取得有效的控制效果。 
 
    局部排風罩的設計應遵循型式適宜、風量適中、強度足夠、檢修方便的原則,并滿足以下要求: 
 
    1、 局部排風罩型式的確定,必須在先研究熟悉有害物的特點及其散發情況,了解工藝設備的結構及使用特點的基礎上進行,首先考慮采用密閉罩,其次考慮采用半密閉罩、上吸罩、側吸罩等排風; 
 
    2、在不影響操作的前提下,局部排風罩應盡可能包圍或靠近有害物發生源,使有害物局限較小的范圍,便于捕集與控制; 
 
    3、局部排風罩的吸入氣流已受到有害物的污染,不允許再經過操作者呼吸區; 
 
    4、局部排風罩吸氣氣流方向應盡可能與有害物運動氣流一致; 
 
     5、一般上吸罩罩口面積不應小于有害物擴散區的水平面積;側吸罩罩口面積在不影響操作的情況下,應盡量加大,以擴大排風罩的吸氣區域; 
 
     6、局部排風罩罩口風速及吸入風速應結合工藝特點,使其滿足相應設計要求; 
 
     7、局部排風罩在可能的情況下,應盡量加設罩口圍擋,以減少無效氣流的干擾; 
 
     8、局部排風罩要盡可能避免或減弱干擾氣流對吸氣氣流的干擾; 
 
     9、排風罩應力求結構簡單、造價低、便于制作、安裝與維修; 
 
 
槽邊排風罩的風量計算
1.排風量計算 
條縫式槽邊排風罩的排風量按下列原則計算: 
L=截修正系數*控制風速*槽面積*維修正系數 
截修正系數:高截取2,低截取3; 
維修正系數:單側取(B/A)0.2,雙側取(B/2A) 0.2 
槽面積:矩形槽面積=A*B,圓形槽面積=πD2/4 
控制風速Vx根據控制有害物的特性來定。 
因此可得條縫式槽邊排風罩的排風量計算公式如下:
(1)高截面單側排風
       m3/s      (4-6-2)
(2)低截面單側排風
       m3/s     (4-6-3)
(3)高截面雙側排風(總風量)
       m3/s    (4-6-4)
(4)低截面雙側排風(總風量)
       m3/s    (4-6-5)
(5)高截面周邊型排風
L=1.57vxD2        m3/s      (4-6-6)
(6)低截面周邊型排風
L=2.36vxD2      m3/s      (4-6-7)
式中 A——槽長,m;
B——槽寬,m;
D——圓槽直徑,m;
vx——邊緣控制點的控制風速,m/s。 
2.排風罩的阻力計算 
條縫式槽邊排風罩的阻力按下式計算
        Pa     (4-6-7)
式中  ——局部阻力系數,  ;
 ——條縫口上空氣流速,m/s;
 ——周圍空氣密度,kg/m3。
 
 
設置在有害物源處,捕集和控制有害物的通風部件。
  排風罩分類  排風罩的形式很多,大致可分為密閉罩、外部罩、接受罩、吹吸罩、氣幕隔離罩、補風罩等六大類。
  1.密閉罩  將有害物源密閉在罩內的排風罩。按其形式可分:
  (1)局部密閉罩  只將工藝設備中放散有害物的部分加以密閉的排風罩。如顎式破碎機密閉罩。
  (2)整體密閉罩  將放散有害物的設備大部分或全部密閉的排風罩。如輪碾機、提升機密閉罩。
  (3)大容積密閉罩  在較大范圍內,將放散有害物的設備或有關工藝過程全部密閉起來的排風罩。
  (4)排風柜  一種三面圍擋一面敞開,或裝有操作拉門、工作孔的柜式排風罩。如用來對金屬零件進行表面加工或清理的噴砂通風柜。
  2.外部罩  設置在有害物源近旁,依靠罩口的抽吸作用,在控制點(距排風罩罩口最遠的有害物放散點)處形成一定的風速排除有害物的排風罩。按其形式可分:
  (1)上吸罩  設置在有害物源上部的外部罩。
  (2)下吸罩  設置在有害物源下部的外部罩。
  (3)側吸罩  設置在有害物源側面的外部罩。
  (4)槽邊罩  設置在電鍍槽、酸洗槽等工業槽邊的外部罩。
  3.接受罩  接受由生產過程(如熱過程、機械運動過程等)本身產生或誘導的有害氣流的排風罩。如砂輪機的吸塵罩、高溫熱源上部的傘形罩等。按其形式可分:
  (1)高懸罩  懸掛高度(罩口至熱源上沿的距離)H>1.5 (F為熱源水平投影面積)或H>1m的接受罩。
  (2)低懸罩  懸掛高度H≤ 或H≤1m的接受罩。
  4.吹吸罩  利用吹風口吹出的射流和吸風口前匯流的聯合作用捕集有害物的罩子。
  5.氣幕隔離罩  利用氣幕使有害物與空氣隔離的排風罩。如用于金屬熔化爐的氣幕隔離罩,就是利用設置在爐子周圍的環形噴口噴出的環形射流包圍熱煙氣,使其直接進入屋頂的排風罩。
  6.補風罩  利用補風裝置將室外空氣直接送到排風口處的排風罩,如補風型排氣柜等。
  排風罩的設計原則
  1.排風罩的類型、結構形式應根據有害物源的性質和特點確定,做到罩內負壓或罩面風速均勻,其排風量(單位時間從排風罩排出的空氣量)應按防止有害物逸至作業環境的原則通過計算確定,亦可采用實測數據、經驗數據,或通過模型實驗確定。
  2.排風罩應能將有害物源放散的有害物予以捕
集,不使其放散到作業環境中,使工作區有害物濃度達到國家衛生標準,以較小的能耗捕集有害物。
  3.對可以密閉的有害物源,應首先采用密閉的措施,盡可能將其密閉起來,用最小的排風量達到最好的控制效果。
  4.當不能將有害物源全部密閉時,可設置外部排風罩,外部罩的罩口應盡可能接近有害物源。
  5.當排風罩不能設置在有害物源附近或罩口至有害物源距離較大時,可以設置吹吸罩。吹吸罩對于有害物源上掛有遮擋氣流的工件或隔斷氣流的物體時應慎用。
  6.排風罩的罩口宜順著氣流的運動方向,以利有害氣流直接進入罩內。但排氣線路不允許通過工人的呼吸帶。
  7.外部罩、接受罩、吹吸罩應布置在避免存在干擾氣流之處。排風罩的設置應做到方便工人操作和設備維修。
  8.排風罩必須堅固耐用。
  排風罩的材質
  1.制作排風罩的材料應根據有害氣體的溫度、腐蝕性、磨琢性等以及工藝條件選擇。
  2.對設備振動小、溫度不高的場合,可用≤2mm薄鋼板制作罩體;對于振動大、物料沖擊大或溫度較高的場合,可用3~8mm的鋼板制作。對于設置在高溫爐旁的排風罩,一般采用鍋爐鋼板制作。對于捕集磨琢性粉塵的罩子,應采取耐磨措施。
  3.在有酸堿作用或其他有腐蝕性的場合,罩體應采用耐腐蝕材料制作,或在所用材料上作耐腐蝕處理。
  4.排風罩的材料要有足夠的強度,以避免在拆裝或受到振動、腐蝕、溫度劇烈變化時變形或損壞。
  排風罩的結構
  1.密閉罩應盡可能做成裝配結構,罩上的觀察窗、操作孔和檢修門應開關靈活并且具有氣密性,其位置應躲開氣流正壓較高的部位。罩體如必須連接在振動或往復運動的設備機體上,應采用強度好的柔性連接。密閉罩的吸風口應避免正對物料飛濺區,其位置應保持罩內產生均勻的負壓。吸風口的平均風速以基本上不抽走有用物料為準。
  2.外部罩的罩口尺寸,應按吸入氣流的流場特性來確定,其罩口與罩子連接管面積之比不應超過16:1,罩子的擴張角度宜小于60°,不允許大于90°。當罩口的平面尺寸較大而又缺少容納適宜擴張角所需的垂直高度時,可以將它分成幾個獨立的小罩子;對中等大小的罩子,可在罩口內設置擋板或條縫口、氣流分布板等。為提高捕集率和控制效果,外部罩可加法蘭邊。
  3.低懸罩罩口尺寸應比熱源尺寸每邊擴大150~200mm;高懸罩罩口應將計算所得的罩口處熱射流直徑增加0.8H(H為懸掛高度)作為罩口直徑。
  4.吹吸罩罩口尺寸的確定應用其設計計算方法一起考慮,采用某種計算方法時,必須同時采用該方法的尺寸要求。
  排風罩的加工工藝
  1.排風罩的罩型應規則、無裂縫、無毛刺。罩壁應平整、光滑,不得有凹凸不平的現象。
  2.采用1mm以下薄鋼板制作的排風罩,宜用咬口、插條連接或鉚接。用1~2mm薄鋼板制作的排風罩,宜采用電焊或氣焊連接。用2mm以上薄鋼板制作的排風罩,宜采用電焊。所有焊縫均采用連續焊縫焊接。焊接頭應符合《手工電弧焊焊接接頭基本形式與尺寸》(GB 985—80)的規定,所有接縫不得漏風。
 

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