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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