工业卫生9

第五章职业危害控制技术环境工程系安全工程教研室第一节工业通风与工业除尘技术一、工业通风工业通风就是利用技术手段将车间内被生产活动所污染的空气排走，把新鲜的或经专门处理的清洁空气送入车间内。它起着改善车间生产环境，保证工人从事生产所必需的劳动条件，保护工人身体健康的作用，是控制工业毒物，防尘，防毒，防暑降温工作中积极有效的技术措施之一。工业通风的任务主要任务：利用技术手段，合理组织气流，控制或消除生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温和余湿，创造适宜的生产环境，达到保护工人身心健康的目的。工业通风、防尘、排毒、防暑降温是安全生产和劳动卫生与职业病防治中的重要内容。工业通风分为局部通风，全面通风，自然通风和机械通风。局部通风是在车间工作地点某些范围建立良好空气环境，或在有害物扩散前将其从产生源抽出排走。局部通风可以是局部送风或局部排风。局部通风所需的投资比全面通风小，取得的效果也比全面通风好。全面通风是在车间内全面地进行通风换气，以维持整个车间工作范围内空气环境的卫生要求。适用于有害物扩散不能控制在车间内的一定范围的场合，或污染源不能固定的场合。全面通风就是用新鲜空气冲淡车间内污染空气，使工作地点的空气中有害物的含量不超过卫生标准规定的最高允许浓度。自然通风是靠外界风力和室内外空气的温差及进排气口高度差造成的热压使空气流动的一种通风方式。依据这种自然形成的动力实现空气的交换，能够经济地得到所要求的通风效果。在冶炼、轧钢、铸造、锻造、热处理等高温车间已得到广泛的应用。机械通风是利用通风机产生的压力，使新鲜空气进入车间，污浊空气排出车间。机械通风能对空气进行加热、冷却。加湿、净化处理，用管道将相应的设备连接起来组成一个机械通风系统。气流组织方式气流组织原则要求供给车间的空气直接送到工作地点，然后再与生产过程散发的有害物质混合排出。送、排风口位置对通风效果的影响通风除尘系统即局部机械排风系统局部排风系统的组成主要由吸尘罩、风道、除尘或净化设备和风机组成。常用吸尘罩(1)密闭吸尘罩(2)侧吸罩(3)下吸罩(4)伞形罩风道风机除尘器和净化器局部排气净化系统的组成局部排气净化系统示意图1.排风罩；2.排风管；3.净化设备；4.风；5.烟囱；局部排气净化系统的组成排风罩:集气罩是用来捕集污染空气的，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。风管:在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。净化设备:为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时，必须采用净化设备进行处理，达到排放标准后，才能排人大气。通风机:通风机是系统中气体流动的动力。为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化装备的后面。烟囱:烟囱是净化系统的排气装置。由于净化后的烟气中仍含有一定量的污染物。这些污染物在大气中扩散、稀释，并最终沉降到地面。为了保证污染物的地面浓度.局部排气净化系统的组成(1)排风罩:排风罩是用来捕集污染空气的，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。(2)风管:在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。(3)净化设备:为了防止大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时，必须采用净化设备进行处理，达到排放标准后，才能排人大气。(4)通风机:通风机是系统中气体流动的动力。为了防止通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化装备的后面。(5)烟囱:烟囱是净化系统的排气装置。由于净化后的烟气中仍含有一定量的污染物。这些污染物在大气中扩散、稀释，并最终沉降到地面。为了保证污染物的地面浓度.二、排风罩排风罩的基本类型排风罩：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘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。形式：（1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；（2）按排风罩与污染源的相对位置及适用范围，吸气式排风罩分为：密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。1.密闭罩定义：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、大容积密闭罩局部密闭罩特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便；适用：产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点。排风罩的基本类型整体密闭罩特点：容积大，密闭性好。适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。大容积密闭罩特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行。适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源。大容积密闭罩半密闭罩布置要求a.设置必要的观察窗、操作门和检修门；b.罩内应保持一定的均衡负压，避免烟尘逸出；c.尽量避开扬尘中心,防止大量物料随气流带至罩口被吸走；d.处理热物料时，应考虑热压对气流运动的影响，通常适当加大密闭罩容积，吸风点设于罩子顶部最高点。局部密闭罩整体密闭罩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布置要求尽量避开门窗和其它进风口。3.外部吸(集、排)气罩定义: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排风罩。特点:结构简单，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、槽边吸气罩外部吸气罩a-顶吸罩；b-底吸罩；c-侧吸罩；d-槽边集气罩4.接受式排气罩定义：接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。(见补图13-3)接受式排气罩a-热源上部伞形接受罩；b-砂轮机接受罩特点：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）低悬罩:其热射流量=热设备的水平投影面积上所产生的起始对流热射流量。其计算式为：若热射流量是由生产设备本身产出的，其起始流量主要由实验测的。高悬罩：设热设备水平投影面的直径为d，则热射流在距热设备h处的断面平均流速、断面直径和气流量可由经验式计算。5.吹吸式排气罩及空气幕吹吸式排气罩的工作原理当外部吸气罩与污染源的距离较大时，可以在外部吸气罩的对面设置一吸气口，从而形成一层空气幕阻止污染物的散逸，同时也诱导污染气流一起向排气罩流动。吹吸式排气罩的工作情况图槽子吹吸式排气罩特点：采用气幕抑制污染物扩散，具有气量小，抗干扰能力强，不影响工艺操作、效果好的特点。吹吸式排气罩的设计计算a.适用：在槽、台宽度较大（≥2m）的工作槽上，采用此类排气罩控制污染物的扩散，效果较佳。b.设计时注意事项（1）防止吹气射流产生弯曲；（2）条缝口宽度速度；（3）吹气罩排气量；（4）吹气口高度。气幕及其应用a.作用：可有效地抑制污染物扩散。b.应用：（1）当接受罩悬挂较高时，用吹气射流阻挡横向气流（2）采用气幕控制破碎机料坑的扬尘（3）采用气幕控制整个车间的污染源。排风罩性能参数及计算1.排风量的确定排风量的测定方法排风罩排风量Q(m3/S)，可以通过实测罩口的平均吸气速度ν0(m/S)和罩口面积A0（m2）确定。Q=ν0A0(m3/S)也可以通过实测连接罩口上的平均吸气速度ν(m/S)，气流动压Pd(Pa)或静压PS(Pa)及其管道断面积A（m2）按下式确定。Q=νA=A【(2/ρ)Pd】1/2(m3/S)Q=φA【(2/ρ)PS】1/2(m3/S)式中:ρ—气体密度,kg/m3φ—排风罩的流量系数排风量的计算（1）控制速度法（2）流量比法把排风罩排风量Q3看作是污染气流量Q1和从罩口周围吸入室内空气量Q2之和,即Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+K)KV=(Q2/Q1)linitK---为流量比KV提高实验求出,与污染物发生量无关,只与污染源和集气罩的相对尺寸有关.2.压力损失的确定由于集气罩罩口处于大气中,所以该处的全压等于零.因而集气罩的压力损失写为△P=0－P=－(Pd-Ps)=|Ps|－Pdφ=（Pd/|Ps|）1/2φ=1/（1＋ξ）1/2Φ---流量系数ξ---压力损失系数22pa.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。b.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。c.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；d.集气罩的吸气气流不允许经过人的呼吸区再进入罩内；e.集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。集气罩的设计方法1.密闭罩结构形式局部密闭罩.整体密闭罩.大容积密闭罩布置要求(1)设置必要的观察窗.操作门和检修门(2)罩内应保持一定的均衡副压(3)尽量避开扬尘中心,防止大量物料随气流带至罩口被吸走.(4)处理热物料时,应考虑热压对气流运动的影响,常常适当加大密闭罩容积,吸风点设于罩子顶部最高点.密闭罩的排气量计算罩内风量Q可由下式获得:Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5-Q6实际中常根据经验数据和有关手册来确定.排气柜的排气量计算排气柜的排气量可按下式计算：Q=u0A0β式中：Q-排气量；u0-操作口的平均吸气速度，一般选用0.5～1.5m/s，对危害性大的烟气，取较大值；A0-操作口的面积；β-安全系数，一般情况下介于1.05～1.10。2.排气柜3、外部吸气罩外部吸气罩常见形式顶吸罩.侧面吸罩.底吸罩.槽边吸气罩外部吸气罩罩口气流流动规律速度分布:等速面的形式确定其分布规律外部吸气罩的设计计算(遵循吸捕原则)(1)注意事项(2)气流速度(3)吸风量的计算吸风量的计算罩口为圆形或矩形（宽长比B/L≥0.2），沿罩子轴线的气流速度衰减公式为于是：式中：u0-罩口气流速度，m/s；Ux-控制点的控制速度；x-罩口到控制点的距离，m；A0-罩口面积，m2；外部吸气罩吸风量公式Q=u0A0于是：亦可采用下述吸风量公式Q=uxAx式中：ox-最不利控制点的吸捕速度；吸捕速度取决于尘化情况和二次气流强弱，其选择范围见书P324表13-12。Ax-最不利控制点的等速面积；等速面积取决于罩口形式。几种常见罩形的吸风量计算公式见书P325表13-134、接受式排气罩类型:a.低悬罩(罩口高度1.5A1/2)b.高悬罩(罩口高度1.5A1/2)设计计算(1)热射流计算(2)排气量计算5、吹吸式集气罩的设计1.吹吸式排气罩的工作原理2.吹吸式排气罩的设计计算3.气幕及其作用三、除尘器除尘机理:所谓除尘,就是利用一定的外力作用使粉尘从空气中分离出来,它是一个物理过程.使粉尘从空气中分离的作用力主要有:机械力:包括重力,离心力和惯性力;阻留作用:包括介质的筛滤作用,尘气绕流的接触阻留作用和扩散接触阻留作用;凝聚作用:通过加湿,蒸汽凝结,超声波等作用,使细尘粒凝聚而从空气中分离.静电力:利用静电力使带电尘粒从空气中分离扩散：粒径小于0.3微米的粉尘根据除尘机理常将除尘器分为四大类:机械除尘器,过滤式除尘器,湿式除尘器和电除尘器.根据净化要求不同，分为：粗净化：多为第一级净化中净化：用于通风除尘系统,净化后浓度细净化：净化后浓度=1～2mg/m3超净化：1微米以下除尘器总类:除尘器总类:类别作用原理设备机械式惯性力重力沉降室旋风除尘器湿式水流冲洗水膜除尘器过滤式过滤介质捕集布袋除尘器电除尘静电力静电除尘器重力沉降室:利用粉尘的重力作用使粉尘沉降而从空气中分离出来.由于依靠重力分离作用,因此必须分析确定出粉尘的沉降速度Vs,然后根据沉降速度Vs确定沉降室的捕集