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通风除尘与洁净技术在陶瓷产业的应用

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-12-04 15:17:04

摘要:结合陶瓷产业的几个工程实例,介绍了通风与洁净技术在陶瓷产业的应用及这一过程中的主要设计原则。

关键词:通风除尘;洁净技术;陶瓷产业

随着人民生活水平的不断提高,人们越来越多地重视资源和环境问题。近年来,原来的污染大户—陶瓷产业也在这一方面做了不少工作,大力应用通风除尘技术解除污染,也改善了工人的工作环境。还有某些领域的产品要求越来越高,也促进了空气洁净技术在陶瓷产业的应用。笔者就自己的工作体会综合讨论了通风除尘技术和空气洁净技术在陶瓷产业的应用。

通风除尘与洁净技术在陶瓷产业的应用1

在工业厂房设计中,常常采用将工艺上互不影响的工段相联合纳入一个大空间的方法。但是当相邻工段之间的工作环境相差较大,或者某个工段的工作环境有单独的特别要求时,就需要将该工段单独隔开,对其单独施加通风除尘或安装洁净空调系统以利于营造它所需的环境。还有某些工段,可能有大量热湿产生或者有其它污染可能散发,而又不方便单独分隔,此时就需要分系统除尘,就地排除污染。

1通风除尘技术

1.1系统的分类

在陶瓷制品的生产线上,常常会使用到某些有机溶剂、工艺上需要添加某些特殊材料或原料处理过程中有倒料或破碎存在,在这个生产过程中可能会有相应的有害物质排出或泄露到工作区域,影响工作环境的质量。为此,需要对上述可能排出各种有害物质、气体或粉尘的生产工艺设备或工序设置局部通风装置或全面通风装置。

按生产工艺过程中排出废气的类型通风系统大致可分为一般通风系统(可不处理),热气体通风系统(有时可热回收);含粉尘的通风系统(需除尘),含有有害、有毒物质的通风系统(需处理或吸收)。

1.2系统的构成

一个机械通风系统,由风机、风口、风管、阀门、排风口等组成见图1。风机提供空气流动的动力,应克服从空气入口到房间排风口的阻力及房间内的压力值。风口是收集室内空气的地方,为提高全面通风的稀释效果,风口宜设在污染物浓度较大的地方:污染物密度比空气小时,风口宜设在上方;而密度较大时,宜设在下方。排风口是排风的室外出口,它应能防止雨、雪等进入系统,并使出口动压降低,以减少出口阻力,在屋顶上方可用风帽,墙或窗上可用百叶窗。风管及阀门用于空气的输送与分配。风管是空气输送的通道,排风为潮湿空气时,宜采用玻璃钢或聚氯乙烯板制作,一般的排风系统可采用钢板制作。阀门用于调节风量或用于关闭系统。

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1.3系统的设计

就通风范围而言,通风系统可分为全面通风和局部通风。全面通风也称稀释通风,它一方面用清洁空气稀释室内空气中的有害物浓度,同时不断把污染空气排到室外,使室内空气中有害物浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。防止工业有害物污染室内空气的最有效的办法就是:在有害物产生的地方直接把它们捕集起来,经过净化处理,排至室外,这种通风方法称为局部通风。

局部排风罩是用来捕集有害物的。它的性能对局部通风系统的技术经济指标有直接影响。性能良好的局部排风罩,如密闭罩,只要较小的风量就可以获得良好的工作效果。由于生产设备和操作的不同,排风罩是多种多样的。常用的基本型式有密闭罩、柜式排风罩、外部吸气罩、接受式排风罩、吹吸式排风罩。

设计时,局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源,将有害物限制在较小的空间,尽可能减小其吸气范围,便于捕集和控制。并且排风罩的吸气气流应尽可能与污染气流运动方向一致,顺势将污染气流吸入排风管。已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区,即设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。排风罩应力求结构简单、造价低、便于制作安装和拆卸维修。另外,通风除尘归根到底是要服务于生产的,所以要和生产工艺密切配合,使局部排风罩的配置与生产协调一致,力求不影响工艺操作,以达到两者的完美结合,营造操作工人洁净舒适的工作环境。

由于各种因素的相互制约,要同时满足上述要求并非易事。所以在设计过程中应充分了解生产工艺、操作特点及各设备的现场实际情况,才能对通风除尘系统进行合理的设计,以达到理想的除尘效果。

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1.4通风机的种类

根据通风机的作用原理可分为:轴流通风机、贯流式通风机和离心通风机。在工业陶瓷生产厂房的通风除尘系统中常常用到的有离心通风机和轴流式风机。对于特殊房间的排风,风机要加过滤器,以防污染大气。

风机、风管的设计选择依据:在设计时根据换气次数求出单位时间内整个房间的通风量L=nVζ(L为换气量,n为换气次数,Vζ为房间体积)。换气次数,根据房间的使用功能来确定,一般取5~10次/h。通风机的风量除应满足计算风量外,还应增加一定的管道漏风量,排风系统的漏风附加率不大于10%。再根据房间的通风量,和所需要的风压来选择确定风机的大小。风压的大小要具体计算每段的局部压力损失。风管压力损失值ΔP(Pa)可按下式估算:

ΔP=Pm*L*(1+k)

式中:Pm为单位长度风管的摩擦压力损失;L为风管的总长度;k为局部压力损失与摩擦压力损失的比值。弯头三通较少时,取k=1.0~2.0;弯头三通多的场合,可取k=3.0~5.0。

风管的管径由通风量和风速确定。公式如下:

F=G÷3600v0

式中:F为风管的断面积(m2);G为风管通风量(m3/h);v0为风管中流速(m/s)。求出风管的面积,再根据风管的常用标准规格尺寸选择合适的风管尺寸。风速的控制,则应满足表1的要求:

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1.5排风口的类型和位置

排风系统中常见的是采用单层或双层百叶风口做排风口。风口的大小根据风速并结合常用回风口面积来确定,详见表2。

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全面通风效果不仅取决于通风量的大小,还与通风气流的组织有关。设计时要根据有害物源位置、工人操作位置、有害物性质及浓度分布等具体情况来确定。排风口应尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域,把有害物迅速从室内排出。送风口应尽量接近操作地点。送入通风房间的清洁空气,要先经过操作地点,再经污染区域排至室外。在整个房间内,尽量使送风气流均匀分布,减少涡流,避免有害物在局部地区的积聚。

2洁净技术

2.1空气洁净度等级

空气洁净度等级分9级,用代号N表示。N越小,表示单位体积内相应粒径的粒子数越少,洁净度要求越高;N越大,洁净度要求越低。等级整数之间的中间级可以按0.1为最小允许递增量递增。在空气洁净度等级标准中,重点被控粒子粒径为0.1~0.5μm。大于或等于要求粒径的粒子最大允许浓度为Cn,要求的粒径为D,则Cn,N,D的关系为:

Cn=10N×(0.1÷D)2.08

实际生产过程中,各洁净室的空气洁净度等级应满足生产工艺对生产环境的洁净要求。

2.2空气净化

洁净室内的新鲜空气量取以下二项的较大值:补偿室内排风量和保持室内压力所需新鲜空气量之和;保证供给洁净室内每人每小时的新鲜空气量不小于40m3。新鲜空气量太小,就不能满足室内人员与工艺要求空气品质和压力要求,但是,如果新鲜空气量太大,就容易造成能源浪费。

空气净化处理应根据空气洁净度等级合理选用空气过滤器,所选空气过滤器的处理风量应小于或等于额定风量,以保证整个系统运行的可靠性。但是由于空气过滤器,特别是高效过滤器是一种较为精细的部件,在空气处理系统中的安装位置又有特别的要求:中效(高、中效)空气过滤器宜集中设置在空调系统的正压段;亚高效和高效过滤器作为末端过滤器时宜设置在净化空调系统的末端;超高效过滤器必须设置在净化空调的末端。另外,为了保证整个系统的阻力平衡,使受控目标的受控参数得到稳定、精确的控制,设置在同一洁净区内高效(亚高效、超高效)空气过滤器的阻力、效率应尽量相近。高效(亚高效、超高效)空气过滤器安装前应进行检漏,安装应严密,安装方式应简便、可靠,易于检漏和更换。

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2.3风管及附件

由于通风除尘、净化空调系统包含较多的电力设备,包括风机、压缩机、加热器等,有时可能还要用到电磁阀、电动阀等的连锁控制,在火灾发生时,风管如果不能及时切断,火情很有可能通过风管传播、蔓延开来。所以在以下几个部位应设防火阀:风管穿越防火分区的隔墙处、穿越变形缝的防火隔墙的两侧;风管穿越通风、空气调节机房的隔墙和楼板处;垂直风管与每层水平风管交接的水平管段上。保证及时切断火路,以最大限度地降低火灾损失。

同样出于火灾情况的安全考虑,净化空调系统、排风系统的风管应采用不燃材料;排除腐蚀性气体的风管,应采用耐腐蚀的难燃材料;排烟系统的风管应采用不燃材料,其耐火极限应大于0.5h;附件、保温材料、消声材料和粘结剂等均采用不燃材料或难燃材料。

净化空调系统的送、回风总管及排风系统的吸风总管段上,应采取消声措施,满足洁净室内噪声要求;排风管或局部排风系统的排风管段上,也应采取消声措施,以满足室外环境区域噪声标准的要求。

2.4其他相关

洁净区域达到洁净度要求,还应考虑与洁净度等级低的或非洁净区域的衔接问题,所以在不同空气洁净度等级房间之间联系频繁时,要设有防止污染的措施,如缓冲间、气闸室、传递窗和空气吹淋室等。

压差控制要根据具体情况来确定,无污染、要求空气清洁的房间需做成正压洁净室;放散粉尘、有害气体或有爆炸危险物质的洁净室则应该做成负压洁净室。不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差要求不小于5Pa,洁净区与室外的压差则不小于10Pa。

洁净室的送风、回风和排风系统启闭应连锁。正压洁净室连锁程序为先启动送风机,再启动回风机和排风机;关闭时连锁程序应相反。负压洁净室连锁程序与正压洁净室相反。

3净化厂房的排风系统

为防止室外气流倒灌,防止在洁净室的净化空调系统停止运行时,室外空气倒灌流入室内,引起污染和沉积。工程中常用的防倒灌措施有:采用设置中效过滤器,这种方式结构简单、维护方便;采用止回阀,使用方便,但密闭性较差;采用密闭阀,密闭性好,但结构复杂,管理不便;采用自控装置。

含有易燃、易爆局部排风系统的防火防爆。排风介质中有害物浓度及排放量超过国家或地区有害物排放浓度及排放量规定时,应进行无害化处理。对含有水蒸气和凝结性物质的排风系统,应设坡度及排放口。

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4相关工程实例

4.1某电瓷车间的通风除尘系统

该生产过程中,有一道工序是需要向辊棒上喷涂釉料,这种釉料是一种易粘接、难清理的有色无机混合浆料,而且略有气味。操作过程中,辊棒悬挂,操作工人手持喷枪,在辊棒旋转过程中进行喷涂,难免喷涂、飞溅到操作者对面的空气中或相邻物件上。出此考虑,给操作者划定一个操作范围,并将此范围进行半封闭做成柜式排风罩,即对除操作者站立面以外的其它三面实行封闭,在对面处设一吸风口,经通风管道吸出。

但是,由于这种釉料具有一定的粘接性,不同于普通粉尘,所以在选择滤袋材质时进行了特殊考虑。选用具有憎水性的聚四氟乙烯薄膜,聚四氟乙烯薄膜表面光滑且耐化学物质,将其覆合到普通过滤材料的表层,可将粉尘全部截留在膜表面,实现表面过滤;又因该薄膜表面光滑,有极佳的化学稳定性,憎水,不老化,使截留在表面的粉尘很容易剥落,因而可提高滤料的使用寿命。

4.2某坩埚车间的通风除尘与洁净系统

该车间生产太阳能多晶硅铸锭用石英坩埚。在生产过程中,组模期间需给模具涂抹太空煤油,这种煤油稍有气味,但是因为操作集中浓度偏大,会刺激操作工人的呼吸系统,影响工作舒适度;烧成之前的不合格品可以经过破碎、排塑、干燥等过程再次掺加到原料工段,这一过程有明显扬尘;在检验、清洗、包装时要求无尘环境。

笔者进行该工程的设计时,在组模区设计了一套通风系统。在每个组模操作平台上方设排风口,通过排风管道,借助排风机的动力排到室外。由于该组模区是一个相对封闭的空间,有大量的排风势必引起室内负压,舒适感下降,所以在组模区每个长边墙体上1.2m高处等间距开设三个自由送风口,以补充排风量。

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对烧成之前的不合格品进行破碎的破碎区,在每个工作地点设一个柜式排风罩,就近放一台单机除尘器就地除尘。

笔者将该工程的超净车间设计为一个正压洁净室,压差大于等于15Pa。净化空调系统采用非单向流型,顶送风侧下回风方式。顶部设GF-0.高效过滤器送风口15台,接管处设对开多叶调节阀;侧下方设排风系统一套,设有防水百叶、止回阀、排风百叶、排风风机,排出的风量由新风补充。在回风、新风管道上安装也对开多叶调节阀,这几部分风量相应调节,保证气流组织可靠,并实现压差控制。

选用了一台24匹风冷电加热柜式空调机。净化送风系统则经过三级过滤(初效、中效、高效过滤器)。第一级初效过滤器设置在加压风机的前段,第二级中效过滤器设置在加压风机的后端,第三级高效过滤器设置在系统的末端(净化间的吊顶处)。送、回风管道采用优质镀锌板风道。保温采用阻燃橡塑保温材料。

5结束语

将通风除尘与洁净技术合理地应用到工业陶瓷产业,既能够减少环境污染,保护我们赖以生存的地球,又能更加精确地服务于生产,积极营造提高产品品质的生产环境。所以我们要在陶瓷产业更多、更有效地推广应用通风除尘与洁净技术,以保障我们的陶瓷产业更加健康高效地发展。

(本文作者:薛汝霞,王鸣,张静,山东中材工程有限公司,淄博天为市政工程设计有限公司,《现代技术陶瓷》2008年第2期)

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