工业通风在化工生产中的具体应用

窦鑫禄

（中昊（大连）化工研究设计院有限公司，辽宁 大连 116023）

通风工程在我国实现四个现代化的进程中，一方面起着改善居住建筑和生产车间的居住条件，保护人民健康、提高劳动生产率的重要作用；另一方面在许多工业部门又是保证生产正常进行，提高产品质量所不可缺少的一个组成部分。在化工生产过程中，会产生大量的余热、余湿以及余毒，如不加以控制，就会使室内环境空气受到污染和破坏，危害人类健康，影响生产过程的正常进行。工业通风就是为了控制工业污染物的产生和扩散，以改善车间环境，保证生产的顺利进行。

1 项目概况

现有某化工项目（项目所在地大连）催化剂装置反应釜安装于工厂独立的三层建筑内。

建筑一层反应釜间可能泄露介质为合成烃的混合物，相对密度较大，设备表面温度80℃，设备的总散热面积为600m2，管道的表面温度60℃，管道的总散热面积为90m2。

建筑二层反应釜间可能泄露介质为合成烃的混合物，相对密度较大，设备表面温度80℃，设备的总散热面积为440m2，管道的表面温度80℃，管道的总散热面积为150m2。

建筑三层反应釜间为胺冷却器间，可能泄露介质为三乙胺，相对密度较大，设备表面温度60℃，设备的总散热面积为50m2。

2 通风的目的

本项目通风主要是为清除建筑内设备及管道产生的余热和设备及管道连接处产生的余毒。

2.1 余热

此项目建筑内的散热设备及管道相当于恒壁温模型，根据工艺可知，建筑面积为900m2／层，建筑层高H＝4.5m，设备允许最高环境温度为t＝30℃，又自然对流换热系数为h＝5～10W／m2·℃，本次取h＝8W／m2·℃，由对流换热公式Q＝hA△t可知散热设备及管道的散热量为，Q一层＝45.6 kW，Q二层＝23.6kW，Q三层＝12kW。

2.2 余毒

建筑的一层和二层可能泄露介质为合成烃的混合物，其主要成分为醇类、二甲醚以及烯烃，众所周知有机烃类有难闻的气味、相对密度较大，受热易分解；三层可能泄露介质为三乙胺，三乙胺有强烈氨臭，对呼吸道有强烈的刺激性。而且此项目的有机烃类均为易燃易爆物质，十分危险。

3 通风量的确定

项目所在地为大连，由设计手册可知，大连地区夏季通风室外计算温度为26.3℃，冬季通风室外计算温度为－9.8℃，又已知在标态下的空气定压比热容为1.004kJ／（kg·K），密度为1.29kg／m3，则消除余热所需通风量，夏季约为（详细计算过程略）V一层＝34 500m3／h，V二层＝17 800m3／h，V三层＝9 100m3／h；冬季约为V一层＝3 200m3／h，V二层＝1 650m3／h，V三层＝90m3／h。为消除余毒所需的通风量可根据《化工采暖通风与空气调节设计规范》HG／T 20698中对有机烃类换气次数的规定，三乙胺换气次数为14次／h，烯烃约为12次／h等，故换气次数P一层＝12次／h，P二层＝12次／h，P三层＝14次／h，则为消除余毒所需通风量约为V一层＝48 600 m3／h，V二层＝48 600m3／h，V三层＝56 700m3／h。综上所述，反应釜间一层、二层、三层的通风量分别为V一层＝48 600m3／h，V二层＝48 600m3／h，V三层＝56 700m3／h，即满足对烃类物质换气的要求，又可同时消除余热。

4 方案分析

由于本项目建筑内设备的散热量较大，设备的管道连接处有可能泄漏有毒有害、易燃易爆的气体，全面采用自然通风的方式将无法满足生产工艺要求，故通风方案选择机械通风和自然通风相结合的通风方式。且室内散热量较大，根据《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019中的规定，当放散气体的密度比室内空气轻，或虽比室内空气重但建筑内放散的显热全年均能形成稳定的上升气流时，宜从房间上部区域排出。但是，如果在房间上部设置通风机，对于三层建筑来说，当底层建筑进行排风时，排出的热气流有可能通过门窗缝隙进入上层建筑造成二次污染，尤其是在夏季这种情况发生的概率将会增大，故此种方案不可取。

由工艺可知，反应釜设备的年工作小时为8 000h，三层建筑内释放的有毒有害、易燃易爆的气体组成成分相似，混合后各介质不发生化学反应，不会有爆炸的可能，所以将二层和三层建筑的钢筋混凝土楼板改为钢格栅结构，利用显热形成稳定的上升气流将放散介质带入顶层建筑，在三层建筑的顶部设置屋顶式通风机，又由于危险源为管道设备的连接处，设备的老化及连接处的腐蚀可能会突然放散大量有害气体或有爆炸危险性的气体，根据规范要求应设置事故通风，由工艺要求，事故通风的风量为正常通风的1.5倍，并且所有通风机要求防爆。

5 方案总结

本项目建筑中间楼层采用钢格栅，利用显热形成稳定的上升气流将放散介质带入顶层，顶层设屋顶式通风机，通风机总风量为V总＝165 000m3／h（附加后的风量），事故通风为V事故＝247 500m3／h，故安装六台屋顶式风机（防爆等级为dⅡBT4），其中四台为正常通风用风机，事故状态下作为事故风机使用，另外两台风机可作为正常通风风机的备用风机，事故状态下为事故风机。另由于本项目排风量较大，故应设置补风系统，分别设置在一、二层建筑的下部区域进行补风，补风风量分别为通风风量的40%，总补风量为正常通风风量的80%，事故通风不设补风。事故通风风机应与可燃气体检测系统联锁启动，手动停止，并且事故通风的通风机，应分别在室内、室外便于操作的地点设置电器开关。

［1］ 采暖通风与空气调节设计规范GB50019－2003［S］

［2］ 化工采暖通风与空气调节设计规范 HG／T 20698－2009［S］

［3］ 孙一坚、沈恒根.工业通风［M］.北京：中国建筑出版社，2010