066喷漆车间局部排风设计与污染物处理

喷漆车间局部排风设计与污染物处理西安建筑科技大学张帆郑庆红摘要：主要介绍了工厂局部排风系统的方式方法，以及排风系统在某公司三条油管喷漆生产线中的应用和污染物的处理。关键词：局部排风；局部排风罩；污染物处理；LocalventilationdesignforSpray-paintWorkshopandPollutantProcessingZHANGFan，ZHENGQing-hong(SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’an710055,China)Abstract:Focusesonthefactoryexhaustsystemoflocalventilation(suctiontype)waysandmeans,aswellastheventilationsysteminacompanythreepipepaintingproductionlineapplicationanddisposalofcontaminants.Keywords:Localexhaust;localexhausthood;pollutanttreatment;1．通风方式概述工业通风系统的基本目的是防止员工过度暴露于有毒或有刺激性污染物的工作环境中。来自工业生产的气体污染物一般会给人类身体带来伤害，没有足够的通风，会造成工厂员工的舒适感下降，更甚者会使工人感到明显的眼睛，鼻子和喉咙的强烈刺激等。所以对工作环境中污染物的控制是必要的，尤其是在会产生大量对人造成严重伤害的污染物车间。近些年来，随着工业生产的迅速发展和国民环保意识的加强，企业生产过程中产生的污染，造成工业厂房内空气环境质量差、操作员工受伤害、影响生产效率等问题日益得到了重视，不少企业在项目建设过程中也逐渐把厂房内环境质量问题作为一项重要内容进行考虑。工业厂房由于某些工艺流程和设备等原因，在生产过程中不可避免地会产生大量的烟尘、水汽、散发出大量余热或有毒污染物，在现有生产工艺基础上，做好厂房的通风设计，合理组织内部气流流向，是改善内部空气质量的有效办法。改善工厂内部空气质量，在工业通风系统上主要运用的方式有：局部通风和全面（稀释）通风。局部通风系统分为局部进风和局部排风两大类。局部通风在污染源产生处集中控制污染物：反之，稀释通风把洁净空气释放到工作区域以稀释有害物浓度。相对局部通风，稀释通风不是非常有效的排除健康污染物危害的方式，与局部通风相比它需要的气流量更大，并且不能保证污染源对工作区域的影响。虽然在有些条件限制下必须采用稀释通风，但局部通风是目前公认的最有效的并被广泛采用的排除污染物的方法。局部通风已成为工业通风的发展趋势。本文就是针对具体的工程实例，对局部排风的效果，及污染物的控制方式进行进一步探讨。2．设计实例2.1方案的确立依据陕西某公司提出的设计要求：对其喷气机和喷码机厂房进行通风系统设计，以排除厂房喷漆过程中的空气污染，改善工作环境。原有的自然通风效果差，不能满足工业环境的要求。本设计针对三条输油管喷漆生产线、喷漆机和喷码机的局部通风系统及有机气体净化进行设计，由于工艺设备的设置限制，三条生产线分别独立设计。工业通风需要考虑在不影响生产工艺操作的前提下，既要保证有害物全部排除，还要考虑风速对生产质量的影响。在喷漆机和喷码机的局部通风系统中，为工作区提供最小的不影响生产工艺的风速，同时保证通风管道布置尽量少占空间，不破坏厂房结构，不影响工人正常的操作，通风管道尽量布置于地下。同时满足环保及行业有关规范、规定的要求，利用合理的通风技术方式及设备，创造较为健康的室内空气品质和工作环境，保障有机废气达标排放。2.2局部排风系统结合实际情况，由于工厂静音及工艺要求，要对风速进行控制。喷漆机、喷码机上集气罩控制风速为0.25m/s，地上风管控制风速为5～6m/s，地下风管控制风速为7～8m/s。2.2.1密闭罩的设计密闭罩是用来捕集有害物的。它的性能对局部排风系统的技术经济指标有直接影响。性能良好的密闭罩，只要较小的风量就可以获得良好的工作效果。设计中一号、二号线密闭罩，上口面积A=1.482m2,吸入速度υ=0.25m/s,安全系数β=1.15，通风量Q=3600*A*υ*β=1534.13m3/h。三号线密闭罩，上口面积A=1.519m2,吸入速度υ=0.25m/s,安全系数β=1.15，通风量Q=1572.17m3/h。图1密闭罩剖面图2.2.2通风管道的设计通风系统中的风管把系统中的各种设备或部件连成了一个整体。合理选定风管中的气体流速，管路力求短、直，对提高系统的经济性有很大帮助。设计中通风量主要来自局部排风罩，三条生产线风量大致相等，考虑经济因素，地上部分矩形镀锌钢板风道设计为风速υ=5.56m/s，风道尺寸320×250mm。风量调节阀采用钢板制作。地下水泥风道设计风速υ=7.11m/s，风道尺寸250×250mm。地下混凝土风道每20~25m应设置一道伸缩缝，缝宽20~40mm，缝内用沥青填实，缝外用V形铁皮及卷材密封。地下风道的采用，有效地利用了厂房空间，不会对工人的正常工作生产产生影响。图2一号线侧视图图3二号线侧视图图4三号线侧视图2.2.3净化设备(1)为了防止大气污染，当排出空气中的有害物超过排放标准时，必须用净化设备处理，达到排放标准后，排入大气。本设计主要使用的净化设备为有害气体净化装置。喷漆涂装作业中涂料和溶剂雾化后形成的二相悬浮物逸散到周围的空气中，污染了空气。被污染空气中的漆雾的收集和分离，是对提高喷漆质量、改善喷漆环境、达到环保排放标准要求的前提。为了强化吸收过程，降低设备的投资和运行费用，吸收设备必须满足以下基本要求；①气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间；②气液之间扰动强烈，吸收阻力低，吸收率高；③采用气液逆流操作，增大吸收推动力；④气体通过时阻力小；⑤耐磨、耐腐蚀，运行安全可靠；⑥构造简单，便于制作和检修。(2)油漆类喷涂废气，主要由2部分组成，一是液态的漆雾，二是气态的VOC喷漆废气。对于液态漆雾，采用喷淋等湿法除尘，均有一定效果（油漆进入水体后要考虑废水处理），但对不溶水的VOC，几种常见的处理方式有活性炭吸附处理和催化燃烧处理。活性炭吸附处理的主要问题在于活性炭易于饱和，同时由于活性炭阻力较大，需要压头较高的风机，能耗大。活性炭的再生可分为两类，通过吸附在活性炭上的物质(吸附质)脱附和吸附质的分解进行再生。所谓脱附，是改变活性炭的环境至吸附质容易脱离状态的操作。一般有以下3种情况：①降低压力或者浓度；②提高温度；③使用化学药品。在水处理之类的场合中使用过的活性炭，吸附了分子量大、沸点高的多种物质，有时不能通过脱附再生。因此，通常使用分解的方法进行再生。方法有：①用氧化性气体进行氧化分解；②高温液相氧化分解；③用氧化剂进行液相氧化分解；④微生物分解；⑤电化学分解。按每1000克活性炭处理50吨水计算，一座日产5万吨的水厂日消耗活性炭1.0吨，每吨炭价格按8000元计算，活性炭的成本为0.16元／立方米。如能将活性炭再生使用，1吨活性炭再生费用按2000元计，每次再生后添加10%的新炭，每吨活性炭再生2~3次，每吨水用活性炭的单项成本在0.1元以下。目前应用成熟的技术应该还是活性炭吸附法。催化燃烧法是将含有机污染物的废气，在催化剂例如铂、钯的作用下，可以在较低的温度下将废气中的有机污染物氧化成二氧化碳和水。催化起燃温度约为250℃。催化燃烧处理方式虽然在一定程度上解决了活性炭饱和问题，但耗电量较高，且使用一段时间后，催化剂会中毒，同时燃烧时的能耗高，能量没有回收造成浪费。所谓“中毒”，就其本质而言是指反应混合物中所含杂质和毒物通过可逆或不可逆的强化学吸附而占据了催化剂活性位所导致的催化剂失活现象。一类是如果毒物与活性组分作用较弱，可用简单方法使活性恢复，称为可逆中毒或暂时中毒。另一类为不可逆中毒，不能用简单方法恢复活性。有机废气催化燃烧净化装置价格大约为4.5万，且目前常用的贵金属催化剂由于资源稀少，价格昂贵，且易中毒。本方案不建议采用。经以上比较决定在本设计采用活性炭吸附法。(3)水帘式喷气机的应用（以下简称水帘机）。水帘机实际上是一台带有水帘的排风机，它具有投资少，运行费用低，使用效果好等优点。是提供喷漆作业的专用环保设备，其作用是将喷漆过程中产生的喷雾限制在一定的区域内，并得到处理。它是采用以水为介质的湿式处理方法，通过水捕捉集中在喷漆作业区域内的漆雾，再对含漆雾废水进行处理，过滤后循环使用。目前水帘机中所设置的喷雾处理装置仅能处理喷雾中的树脂成分，对于其中的溶剂蒸汽，则不能得到处理，仍然要排入大气中造成污染，所以需要另设专门的废气处理装置来处理。水帘机侧吸收塔安装在现有面漆排风口（室外）处，并与水帘机烟气联通。吸收塔里面装有喷淋装置，所有喷头均选择无堵塞型喷头，且所有喷淋管实现法兰连接，可在线更换拆除清理。所有喷淋管道、阀门均采用UPVC管材。加装风门闸板，可实现旁路排放。经过旋流板后的烟气进入干式过滤器，过滤掉多余的水分后，进入活性炭净化器。脱除不溶解于水的有机气体后，由引风机达标排放。净化后的气体完全满足环保排放要求。图5二号线风机与吸收塔连接图图6一、三号线风机与吸收塔连接图2.2.4风机的选择风机向机械排风系统提供空气流动的动力。为了防止风机的磨损和腐蚀，通常把它放在净化设备的后面。一般风机选型应遵循以下四条原则。⑴要满足使用风压和风量的要求。系统所使用的风压、风量是两个关键数值，必须经过比较准确的分析和计算。如有可能，最好以实测值为基础。计算数据与实际运行值之差不应超过10%，因为在这样的范围内，可使风机在高效区工作。⑵根据负荷类型确定调节方案。因为负荷类型不同，风机的调节方式也相应有所不同。负荷类型一般分四种：高流量型、低流量型、多变流量型、间歇流量型。⑶可根据高效、节能、低噪原则选型。⑷根据使用环境，某些特殊要求及输送介质的类型选型。由于本设计风机设置在吸收塔后面，此问题不作考虑。如果要求风机性能较高，风量，风压较高，而风机噪声不要求很严时，可选定风机转速高一些。如果要求风机噪声较低，可选定风机转速低一些，这样满足相同的风量，风压性能就需要加宽叶片或增加叶片数，风机成本上升。风机直径规格、转速可在满足条件的范围内任意选定。但为了风机的标准化，如果没有特殊要求还是尽量按标准的直径规格和风机转速选用。考虑到管道可能漏风等原因。一般是在系统所需风量、风压的基础上乘以一个安全系数,来确定风机的风量和风压。风量附加安全系数：一般送、排风系统为1.1；除尘系统为1.1～1.15；气力输送系统为1.15。风压附加安全系数：一般送、排风系统为1.1～1.15；除尘系统为1.15～1.2；气力输送系统为1.2。因此正确的确定系统风量、风压是风机选型的关键。风压偏高、风量偏大，与实际需要相差太大。不但造成了大量的能源浪费,而且往往给运行带来很大困难。由前面设计计算，本设计一号线风量取1535m3/h，选型风压取291Pa，二号线风量取1535m3/h，选型风压取60Pa，三号线风量取1575m3/h，选型风压取166Pa。表1风机特性参数：项目类别型号静压Pa风量m3/min转速r/min输入功率W一号线FLW涡流式工频离心风机355FLW4A1440481350260二号线FLW涡流式工频离心风机310FLW4250301400125三号线FLW涡流式工频离心风机355FLW4A4403813502203．结论（1）防止工业有害物污染室内空气的最有效地方法是：在有害物产生地点直接把它们捕集起来，经过净化处理，排至室外，这种局部排风系统需要的风量小，效果好，设计时应优先考虑。（2）密闭罩是局部排风系统的重要组成部分。设计完善的密闭罩，用较小的排风量即可获得最佳的控制效果。（3）通风管道系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技术经济性能。地上风管高度要满足风管下面车辆及产