福泰新选煤厂厂房通风系统的改造实践

朱力学，左 峰

（太原煤炭气化集团有限责任公司选煤分公司，山西太原 030000）

1 选煤厂概述

山西省古交市福泰新选煤厂位于古交市梭峪乡王龙沟村，设计能力为年入洗原煤180万t，选用无压三产品重介质旋流器分选＋浮选联合流程，煤泥浓缩后经压滤机回收，实现了洗水闭路循环。

2 项目内容

2.1 立项背景

福泰新选煤厂厂房是四层钢结构设计，每层空间设备布置紧密，空间不宽敞，尤其在夏季高温天气，厂房中设备高速运转会产生大量热量和粉尘，混合着煤和附加物里散发出的瓦斯、仲辛醇等有毒有害气体，加上通风不畅，刺鼻性气味弥漫在整间厂房内散发不出去，对职工的身体造成很大伤害。因此，在原有厂房钢架结构基础上，对通风系统进行改造，对保障选煤厂安全生产，实现绿色发展具有重要意义。

2.2 通风系统存在的问题

通过对厂房通风状况考察了解，厂房通风分为自然通风和机械通风两种方式。自然通风是利用空气的自然流动，将室外的空气引入室内，其效果与厂房结构形式，进、出风口的位置有关，并与厂房建筑所在地区和周围环境有很大关系；机械通风是以风机为动力，使厂房内空气流动，达到通风降温和排出污染气体的目的。大多选煤厂使用机械强排风设备，费用较高，耗能较大。

福泰新选煤厂主洗车间是面积约48m×24m，高约25 m的4层厂房，从大门外和每层的窗户进风，排风口在顶层，并装有强排风装置。生产过程中，60%以上设备运转过程中散发热量，包括压风机房的空气压缩机，高压设备，配电设备等。这些设备大都安装在厂房一、二层，产生热量集中，尤其在夏季，室内外温差不大，热压作用不明显时，虽然有大功率风机改善热环境，但由于从门口和窗户进入的空气强度不够，干净新鲜的空气不能大量进入厂房中心区域，厂房内的空气只能沿着窗户四周循环，大部分热气流滞留于厂房中间形成涡流，加上机械排风没有过滤设施，会再次产生热量，对空气造成了二次污染（如：空气压缩机、高压泵和配电设备等产生热能的设备，因通风不畅、散热差而发生停机故障）。因此，如何组织好厂房内的进、排气流，降低厂房内散发的大量余热及有害气体，是选煤厂厂房通风系统亟待解决的难题。

经过对厂房的建筑所在地区和周围环境进行调研，对厂房内高温形成的原因和解决方法进行了理论和实践探讨及试验。福泰新选煤厂依山就势，周边平缓开阔，具有充足的风力资源，利用流体力学原理，设计采用自然通风对厂房进行通风系统优化改造，是解决问题的最佳方案。

2.3 厂房内自然通风原理及通风设计问题分析

2.3.1 自然通风的基本原理

自然通风分为热压通风和风压通风两种。厂房内部由于生产过程中的热量（主要是大功率设备运转）产生，室内空气膨胀，密度减小，导致热空气上升。由于热空气的上升，顶层通风口内侧的气压大于外部气压，使厂房内热空气排出，室外的冷空气通过设在厂房底部的进风口进入室内，如此循环，取得自然通风的效果，这种通风方式称为热压通风。热压作用与进、出风口的高差有关，也与室内外空气的密度有关。

风压通风原理是，当风吹过建筑物时，遇到建筑物的阻碍，迎风面空气压力增大，形成正压风。当气流通过房屋两侧和上方时，气流变窄，风带加大，形成负压风。因此，对厂房进行自然通风设计时，将厂房的进风口设在正压区，排风口设在负压区，利用风的流动产生空气压力差而形成通风。

在设计时，应根据热压和风压的通风原理综合考虑对厂房通风效果的影响，合理布置进、出风口的位置，组织好自然通风。

2.3.2 通风设计问题分析

研究当地的风玫瑰图可知，附近没有建筑阻挡，自然风条件充分，有足够大面积的进风口，完全可以提高厂房内的热舒适度和能源利用率。

通过解决以下主要问题，可以改善厂房内空气循环系统，降低厂房温度，净化空气质量，降低运转设备故障率，减少维修费用。

（1）厂房空气中粉尘含量较高，高速气流中的粉尘造成设备磨损，粉尘在气流通道上结垢，降低了设备运行效率，粉尘中的腐蚀性成分使设备易遭受化学腐蚀，加大维护工作量。

（2）现有风冷系统不能满足设备运行需要，原有风冷却系统完全靠风扇吹风对设备降温，风扇不断将含有粉尘的空气吹向翅片；但由于周围通风不畅，刚排出的热风和粉尘会再次进入设备内部，极易造成设备故障。

（3）压风机设备是靠机械压缩并需要大量空气进入后产生风压的设备，当大量的粉尘气体和热气体进入风压机时，空滤、油滤系统容易堵塞，更换频繁，消耗大量费用。

（4）厂房内空气流通不畅，热空气混入进气流，冷却效果很难达到设备运行需要，造成设备因高温而停止运行。

3 通风设计方案

一是通过强进风，引入干净自然风；二是架设排风管，每层排风管上安装2个U型进气口，每个U型管底部加装水净化装置，使空气得到净化，达到清洁生产。

（1）在厂房外侧，根据风向选择最佳位置作为进风口，高度2.8～3.3 m左右，保持自然风质量干净，走入地下平侧管网，进入厂房一层，在不影响人行通道、设备运行的情况下，将进风口分布在每台产生高热能设备（风机房的6台风机、高压设备、配电设备等）的电机机尾处。当设备高速运转时，产生的热量由为电机降温的风扇排出的同时，机尾对进风口的自然风有抽风功效。强自然风进入后，很大程度降低了设备运转产生的热量，通过持续降温，使机器保持长时间正常运转，大大减少了因散热不好导致的设备故障。

（2）结合厂房结构，以面积48m×24m，高约25 m的四层厂房为例计算，厂房每6 m有一个工字钢支撑，长和宽每跨度2个6 m的工字钢架上，将室外地下管网引入的自然风排风管固定在工字钢上；排风管在每层相对安全高度3～4 m处留有2个U型进气口，每个U型进气口安装排风净化装置，并由自动和手动开关进风，控制风量大小；安装电子监测系统，可监控用于净化空气的水面高度；管道一直延伸到顶层厂房排出，排风口加装倒风帽，防止气流倒灌。

4 改造方案的创新点

（1）强自然风的进入，完全靠电机尾部风扇的抽风作用，没有消耗任何能源，当风扇旋转为电机降温的同时，也将室外的自然风由管路引进，直对风扇尾部，由风扇强力吸入室内，热气流直接上升，室内空气流量达到4万m3／h以上，空气快速循环，没有用任何其他能量对设备降温，保持了厂房内空气舒适。

（2）将新鲜干净的自然风引入压风机，保障了设备良好的通风循环状态，设备故障率降低。

（3）每层排风管的U型进气口加装电子自动控制装置，由电脑控制进风量和进气口的开关，具有手动和自动控制功能。

（4）在排风管U型进气口加装排风净化装置。在U型进气口的上部加装进水口，在U型弯处底部加装排水口，利用电子传感监测仪监测水量的多少，并定时排水，旨在利用U型管内的水循环系统，达到除尘、净化空气的目的。

（5）在通风管道上安装风速测量仪器，可以根据现场生产情况调节风量大小。

（6）在厂房顶层将通风管适当延伸出去一部分，在排风口位置利用大量排出的气流，带动小型风机发电，用于厂房照明，使能源再次转化和利用。

5 总 结

福泰新选煤厂厂房通风系统的改造具有实用性、创新性，主要体现在原厂房结构、设备不变的情况下，利用从厂房外强引进自然风来改造通风系统；风量、风速、风质的设计科学合理，设计安装了排风净化装置，利用电子程序自动或手动控制风量大小，达到了除尘、清洁、环保、节能的效果，降低了设备故障率，保障了职工身体健康和安全生产，对类似选煤厂具有很好的借鉴作用，值得推广应用。