整体厂房废气治理技术探讨

2015-01-27葛维翰

资源节约与环保 2015年6期

关键词：集中式排风厂房

葛维翰

（哈尔滨新海德智能环境工程有限公司黑龙江哈尔滨 150000）

厂房内的污染源是有数的，属于点源污染，将整个厂房视为一个污染源意味着将厂房内的污染源扩大化，由点源污染变成体源污染，因此，整体厂房废气治理将要牺牲更多的流量和风压。

1 整体厂房废气治理的必要性：

1.1 厂房内的工作面大，点源污染分布广并且不固定，不适合采用局部治理技术；

1.2 厂房内生产线排列紧密，吊装工作频繁，客观上无法对点源进行废气捕集；

1.3 工件体积庞大，点源污染分布在工件的多个位置，客观上无法对废气进行局部捕集或对工件全封闭；

1.4 采用了点源污染局部治理的厂房，在工件流转中存在无组织排放的普遍现象，再加上废气净化设备不能实现百分之一百的净化效果，残余的废气经过积累，会在厂房的上空形成废气层，整体厂房废气治理技术辅助进一步改善厂房环境。

2 设计原则

整体厂房的废气捕集分为分布式和集中式，相应的治理也分为分布式治理和集中式治理。分布式模式是多个风机和多个治理设备，风机和治理设备是一一对应关系，我们将这个对应组合称为分布式净化单元；而集中式模式只有一套风机组和一套净化机组，我们将这个组合命名为集中式净化机组[1]。

2.1 流量计算

设计整体厂房的排风首先需要计算流量，为了便于理解和后续的经济分析，我们假定厂房的容积为100m×100m×15m，也就是说，厂房的容积为150000m3。

一般换气次数的设计值取2到4次每小时[2]，则该假想厂房的设计流量为600000m3/h。

关于厂房换气次数的计算还有根据污染源的排放量的加权计算方法，计算公式如下[5]：

L=kx/(y2-y0)

其中L——全面通风量，m3/s；

K——安全系数，按经验值取3～10的范围；

X——有害物散发量，g/s；

y2——有害物质的浓度，g/m3；

y0——有害物质的目标浓度，g/m3。

选择哪种计算方法取决于污染源的密度、废气流量、环境和经济性等诸多因素。实际操作中，可以对两种计算结果进行比对并进行经济技术分析，结合使用方的实际要求最终确定。

2.2 换气量设计原则

2.2.1 当室内同时存在有害物源、热源和湿气源时，分别计算换气量，然后取最大值；

2.2.2 某种溶剂的蒸汽及刺激性气体（如SO2、SO3或氟化氢）有两种以上同时向室内散发时，由于对人体的危害有联合作用，全面换气量应把各种气体分别稀释至容许浓度的空气总量之和；

2.2.3 除上述有害物质的蒸汽与气体外，其他有害物质同时散发时，通风量仅按需要换气量最大的有害物质计算。

2.3 气流组织原则

2.3.1 全面通风的进、排风应避免使含有大量热、湿或有害物质的空气流入没有或仅有少量热、湿或有害物质的作业地带或人员经常停留的场所，进风口应尽量靠近作业地点，排风口应尽量靠近有害物源或有害物质浓度高的区域；

2.3.2 要求的卫生条件比周围环境的卫生条件高时，应保持厂房内为正压状态；

2.3.3 尽量使进风气流均匀分布，减少涡流，避免有害物质的局部地点积聚；

2.3.4 进、排风口的相对位置应安排妥当，防止进风气流不经污染地带就直接排出室外，形成气流短路。

2.4 送风原则

2.4.1 放散热或同时放散热、湿和有害气体的生产厂房及辅助建筑物，当采用上部或上、下部同时全面排风时，宜送至作业地带；

2.4.2 放散粉尘或密度比空气大的气体或蒸汽，而不同时放散热的生产厂房及辅助建筑，当从下部地带排风时，已送至上部地带；

2.4.3 当固定工作地点靠近有害物放散源，且不可能安装有效的局部排风装置时，应直接向工作地点送风。

2.5 排风原则

2.5.1 当有害气体和蒸汽密度比空气小时，或在相反的情况下，但车间内有稳定的上升气流时，宜从房间上部地带排出所需风量的2/3，从下部地带排出1/3；

2.5.2 当有害气体和蒸汽密度比空气大，车间内不会形成稳定的上升气流时，宜从房间上部地带排出所需风量的1/3，从下部地带排出2/3；

2.5.3 房间上部地带排出风量不应小于每小时一次换气；

2.5.4 从房间下部地带排出的风量，包括距地面2m以内的局部排风量。

3 分布式模式

采用分布式模式的整体厂房废气治理的关键步骤之一是网格化，将厂房按设计流量划分成若干个网格，每个网格是分布式净化单元的流量，全部单元流量的总和等于或大于设计流量。比如，若分布式净化单元的流量为15000m3/h，则需要40个分布式净化单元。

3.1 厂房补风

厂房补风以采用自然补风模式为主，采用分布式补风单元为辅[2]，减少资金投入。自然补风是通过底层的气窗和门来实现，有条件的也可以利用联通的隔壁厂房，这样可以减少热源的投入。在自然补风模式中，由于厂房门设有热风幕，可以提升补充空气的温度，所以，冬季补风以厂房门补风为主。对于非危险性废气净化时，可以将净化后的达标气体进行回用补风，尤其是在北方的冬季，可以减少热源的损失。

3.2 中央控制系统

分布式净化单元和分布式补风单元的控制由无线中控系统统一执行，无线通信技术选用ZIGBEE通信技术[3]。在分布式控制系统中，中控系统是整个分布式系统的核心，中控系统的作用就是控制风机动力，它最大的优势就是组态灵活。风量调整原则是净化单元的总排风量要略大于补风总量，这样厂房会呈现轻微的负压，避免污染的废气影响大气环境。

4 集中式模式

集中式模式的整体厂房净化系统由回风口、回风管道、净化与新风机组、送风管道、送风口和控制柜组成。净化与新风机组将废气净化功能和新风补偿功能有机组合在一起，新风补偿时，部分采用净化后的厂房内气体。送风口安装在厂房地面以上2000mm高位置，通过分支管道与送风管道连接，气流组织采用置换通风模式，下送上回。在实际工作中，大面积厂房一般设有排风天窗，而且每25m宽设一跨。集中式整体厂房设计时，在每跨安装一套机组和配套的回风、送风系统，这就是集中式整体厂房的分跨治理[4]。

5 经济分析

经济分析从投资、建设周期、运营和维护三个方面来考虑。

5.1 投资

分布式和集中式整体厂房废气治理系统在投资方面的最大区别就是通风管道的投入，在这一方面，集中式整体厂房废气治理系统远大于分布式整体厂房废气净化系统；

5.2 运营

在运营方面，由于集中式整体厂房废气治理系统需要克服长通风管道的较大的压力损失，需要较大全压的风机组进行配合，因此，集中式整体厂房废气治理系统要消耗更多的电能

5.3 维护

在维护方面，集中式整体厂房废气治理系统要消耗更多的耗材。

5.4 建设周期

由于没有通风管道系统的安装工程，分布式整体厂房废气治理系统的建设周期要短一些。

6 应用

我们将厂房做一下分类，分为已有厂房和新建厂房。

6.1 已有厂房

已有厂房又可以分为有通风空调系统和无通风空调系统。

6.1.1 有通风空调系统。对于有通风空调系统的厂房可以对机组进行改造，根据厂房废气的性质，在原有机组的基础上增加废气净化功能段也可以用废气净化功能段替换原来的中效过滤段。

由于增加的废气净化功能段会同时增加管道的压力损失，所以需要对原有的风机动力进行补偿。

6.1.2 无通风空调系统。无通风空调系统的厂房一般设有分布式排风口，有的排风口安装了轴流风机，有的靠“热烟羽效应”自然排风。可以采用分布式净化单元来替代原来的轴流风机，或者新安装分布式净化单元。

6.2 新建厂房

新建厂房分为安装通风空调系统和不安装通风空调系统两种。对于安装通风空调系统的厂房，在机组设计上增加废气净化功能段；对于不安装通风空调系统的厂房，直接设计分布式净化单元。

6.3 局部废气治理的必要

对于厂房内可以进行局部废气治理的工位，有必要进行局部治理，只有在局部治理工作全部完成的情况下再考虑整体治理。相对于整体厂房废气治理，局部废气治理的投入少、运营费用低、针对性强、效果明显。在充分实施了局部治理后的厂房进行整体厂房治理，可以减少整体治理的投入、降低整体设施运营费用。局部与整体有机配合的结果就是综合费用低、治理效果好、性价比最优。