有关通风设备

有关通风设备摘要：随着人们生活水平的提高和科学的发展，环境因素越来越引起人们的关注。作为保证和提高环境质量及预防职业病的措施之一的通风研究，目前也取得了一定的进展，本文就通风的作用和现状作介绍。关键词：通风设备，主通风机，矿井，职业病通风又称换气，是用机械或自然的方法向室内空间送入足够的新鲜空气，同时把室内不符合卫生要求的污浊空气排出，使室内空气满足卫生要求和生产过程需要。建筑中完成通风工作的各项设施，统称通风设备。1通风的分类通风按照空气流动所依靠的动力分为自然通风和机械通风。1.1自然通风通风的动力是室内外空气温度差所产生的“热压”和室外风的作用所产生的“风压”。这两种因素有时单独存在，有时同时存在。风的大小和方向是不断变化的，因而自然通风的通风效果不稳定。但是自然通风不消耗能源，是一种经济的通风措施。1.2机械通风机械通风是以风机为动力造成空气流动。机械通风不受自然条件的限制，可以根据需要进行送风和排风，获得稳定的通风效果。在某些场合常兼用机械通风和自然通风。某些房间对空气环境有较高的要求,不允许周围空气流入（如医院的手术室、实验大楼中的精密仪器室等），这些房间的机械送风量应大于机械排风量(或者只设机械送风,全部用自然排风),使室内压力大于大气压力。室内多余的空气会通过门、窗和其他缝隙流至室外。某些污染较严重的房间（如厕所、厨房等），为了防止其中的污浊空气流入周围的空间，应使室内的压力小于大气压力，使室内的污浊空气不致流至室外。2通风系统组成通风系统所用的风机按输送介质分为防尘风机、防爆风机、防腐蚀风机等。下面重点介绍防尘风机。2.1风机在机械通风系统中空气流动所需的能量由风机供给。常用的风机有离心式和轴流式两种：①离心式风机，风机压头高，噪声小，其中采用机翼形叶片的后弯式风机是一种低噪声高效风机。②轴流式风机，在叶轮直径、转速相同的情况下,风压比离心式低,噪声比离心式高，主要用于系统阻力小的通风系统；主要优点是体积小、安装简便，可以直接装设在墙上或管道内。2.2除尘器是分离气体中固体微粒的一种设备，在工业通风系统中用以去除粉尘。某些生产过程（如原料破碎、有色金属冶炼、粮食加工等）排出空气中所含的粉粒状物料是生产的原料或产品，对它们进行回收，具有经济意义。因此，在这些部门，除尘器既是环境保护设备又是生产设备。由于性能和用途的不同，除尘器可以分为以下几种：旋风除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器等。2.2.1旋风除尘器除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的5～2500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3μm以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80～85%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和服饰的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000℃，压力达500×105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为500～2000Pa。与常规旋风除尘器相比，安装全长减阻杆1#和4#后使短路流量增加但安装非全长减阻杆H1和H2后使短路流量减少。安装1#和4#后下降流量沿流程的变化规律与常规旋风除尘器基本相同，呈线性分布，三条线近科平行下降。但安装H1和H2后，分布呈折线而不是直线，其拐点恰是减阻杆从下向上插入所伸到的断面位置。由此还可以看到，非全长减阻杆使得其伸至断面以上各断面的下降流量增加，下降流量比常规除尘器还大，但接触减阻杆后，下降流量减少很快，至锥体底部达到或低于常规除尘器的量值。短路流量的减少可提高除尘效率，增大断面的下降流量，又能使含尘空气在除尘器内的停留时间增长，为粉尘创造了更多的分离机会。因此，非全长减阻杆虽然减阻效果不如全长减阻杆，但更有利于提高旋风除尘器的除尘效率。常规旋风除尘器排气芯管入口断面附近存在高达24%的短路流量，这将严重影响整体除尘效果。如何减少这部分短路流量，将是提高效率的一个研究方向。非全长减阻杆减阻效果虽然不如全长减阻杆好，但由于其减小了常规旋风除尘器的短路流量及使断面下降流量增加、使旋风除尘器的除尘效率提高，将更具实际意义。2.2.2袋式除尘器袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器地，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。一般新滤料的除尘效率是不够高的。具有以下优点：（1）除尘效率高，一般在99％以上，除尘器出口气体含尘浓度在数十mg/m3之内，对亚微米粒径的细尘有较高的分级效率。（2）处理风量的范围广，小的仅1min数m3，大的可达1min数万m3,既可用于工业炉窑的烟气除尘，减少大气污染物的排放。（3）结构简单，维护操作方便。（4）在保证同样高除尘效率的前提下，造价低于电除尘器。（5）采用玻璃纤维、聚四氟乙烯、P84等耐高温滤料时，可在200℃以上的高温条件下运行。（6）对粉尘的特性不敏感，不受粉尘及电阻的影响。2.2.3湿式除尘器湿式除尘器俗称“水除尘器”，它是使含尘气体与液体（一半为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使颗粒增大的装置。湿式除尘器可以有效地将直径为0.1—20微米的液态或固态粒子从气流中除去，同时，也能脱除部分气态污染物。它具有结构简单、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能够处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀及污水和污泥的处理等问题。湿式除尘过程也不利于副产品的回收。如果设备安装在室内，还必须考虑设备在冬天可能冻结的问题。再则，要是去除微细颗粒的效率也较高，则需使液相更好的分散，但能耗增大。湿式除尘器制造成本相对较低。而且对于化工、喷漆、喷釉、颜料等行业产生的带有水份、粘性和刺激性气味的灰尘是最理想的除尘方式。因为不仅可除去灰尘，还可利用水除去一部分异味,如果是有害性气体（如少量的二氧化硫、盐酸雾……等），可在洗涤液中配制吸收剂吸收。缺点：①有洗涤污泥，要解决污泥和污水问题；②设备需要选择耐腐蚀材质；③动力消耗较大；④北方或者寒冷地区需要考虑设备防冻。2.2.4静电除尘器静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。静电除尘器与其他除尘设备相比，耗能少，除尘效率高，而且可用于烟气温度高、压力大的场合。实践表明，处理的烟气量越大，使用静电除尘器的投资和运行费用越经济。3通风设备发展前景通风设备应用广泛，发展前途广阔，下面就我国矿井通风设备（主要是主通风机）的现状及发展做简单介绍。近年我国矿井主通风机品种多样，使用情况也各有其特点，矿井主通风机已向具备安全可靠、高效节能、第噪、自动化程度高和安装简便等特点的方向发展。为了冲淡和排除井下的有害气体和粉尘，为井下各巷道及采掘工作面提供新鲜风流、保证井下工作人员有足够数量符合要求的空气供呼吸、确保井下工作人员的人身安全、改善井下工作环境，在煤矿生产中必须不断的向井下供给大量的新鲜空气。矿井主通风机就是向井下输送空气的设备，通常情况下每采1t煤炭就要向井下输送4-6t新鲜空气，矿井主通风机的电耗平均约占煤矿电耗的8%-15%，它是煤矿井下通风不可缺少的安全设备，也是矿井的关键设备。在通风设备的选择设计时，对其可靠性必须予以足够的重视。随着世界范围内能源短缺和经济增长对能源需求的增加，迫切要求人们节约能源和保护环境。而矿井主通风机每天都必须运行，选择节电、低噪声型通风机就显得非常重要。20世纪80年代后，由于采用了新技术、新工艺，通风机的效率提高了5%-10%，扩大了调节范围，提高变负荷条件下通风机的运行效率，是通风机运行的主要方面。有的国家还应用电脑优化控制调节，成为代表世界科技进步的趋势之一。随着社会的不断发展，矿井主通风机会更加具备安全、可靠、高效节能、低噪、自动化程度高和安装简便等特点，矿井理想的主通风机设备会越来越多。目前，我国在用的矿井轴流通风机和离心通风机运行效率低于40%的占20%左右，这部分通风机主要是老式的G系列离心式通风机，还有一部分是选型不当、高效通风机低效运行，还有的是由于变频和调速所致，及少数是通风机技术的限制，如大柳塔矿的低压大流量通风机。通风机运行效率高于70%的不足10%。选型不当的原因主要是储备系数太大，有的考虑了20年甚至30年以上的开采需要，贪大、贪图一劳永逸，与日新月异的科技不相适应，如20世纪80年代以前的主通风机及驱动电动机大部分已进入了淘汰产品的范围；其次，设计人员无法准确把握现场的要求，用户对自己的要求留多大的富余空间合适也存在诸多的不可预测性因素。此外，受加工工艺和生产成本的限制，一个模子多用也是导致低效的原因，如2K56、2K58、2K60、KZC等。3.12K系列轴流通风机2K系列轴流通风机按轮毂比不同分为2K56、1K58、2K58、2K60和KZS等几个系列，主要由沈阳鼓风机厂、沈阳风机厂和吉林鼓风机厂生产。叶轮直径从1.2m~3.6m，可满足不同大小矿井的需要。该系列通风机均为单、双级叶轮，机翼为扭曲页片，叶片角度饿在较大范围内进行有级（1K58、2K58、KZS）或无级（2K60、2K56）调节，且均可直接反转反风。这是我国煤矿以前用量较大、较多的一类通风机，可以满足多数矿井对通风机低压力、大风量的需要，刹车、测温、测震基座等附属装备也较为齐全。现场实测表明其静压效率可达75%以上，但风动噪声大。该系列通风机除适用于新建和改扩建矿井外，由于其外形与我国较早使用的70B2和2By型轴流通风机相近，更适于对这类通风机的改造，课较大幅度的节约改造费用，缩短改造时间。3.2BD(K)系列通风机BD(K)系列通风机近年来发展很快，生产厂家也较多。主要有湘潭平安、南阳、燕京等厂家，该系列通风机最大已经生产到4m。该风机采用双级双电动机驱动结构，两级叶轮相对并反向旋转，其结构相当于两台同型号轴流通风机对接在一起串联工作，因此因此被广泛称之为对旋通风机。由于这种结构可省去中间及后置固定导叶，且涡流损失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、效率也较高的特点。厂家提供的通风机最大静态效率可达86%，现场实测其装置静态效率可达77%。该系列通风机除了可在较大范围内调整叶片角度外，还可对前后级安装角度进行适当组合。并可单级运行，因此可调范围更宽。但实测结果表明：单机运行时通风机的效率太低，仅有50%左右，不宜长期使用。此外，由于该系列通风机结构的整体性和密闭性都较好，且可以实现反转反风，使用该系列通风机可以不建通风机房，不用反风道，具有基建工期短、节省基建费用等优越性，适合于要求尽快投产的新建风井。3.3GAF系列通风机GAF系列通风机是在引用国外技术的基础上，结合国内的实际情况加以改型改造的轴流通风机。该通风机具有风量风压调节范围宽、静态效率高，叶片角度调节自动化程度高等优点，尤其是采用液压调节和涡轮涡杆同步调