纺织业厂房通风系统改造

司朝兵，王 娣

（江苏鹰游纺机有限公司，江苏连云港 222062）

我国纺织行业发展快速，企业规模不断扩大，为满足生产多样化需求，纺织厂厂房结构日趋复杂化。纺织生产过程中会排出大量余热和有害气体，对设备寿命及正常生产产生影响，甚至对工人健康造成危害。选择合适的厂房通风方式，对净化车间工作环境、保护工人健康显得尤为重要。

1 通风方式概述

根据通风的动力，通风方式可分为自然通风和机械通风。自然通风方式是依靠室内外空气温差所造成的热压，或利用室外风力作用在建筑物上形成的压差，使室内外空气得到交换，优点是经济、节能，缺点是进风不能预处理、排风不能净化，通风效果不稳定。机械通风方式靠风机动力使空气流动，进风和排风可进行处理，通风参数可按照要求设定，以确保厂房内的通风量［1］。两者通风效果见图1。

2 通风系统的改造

目前，大多数厂房仍采用传统的自然通风方式，受环境限制，通风效果不明显。本研究对自然通风系统进行改造优化，对厂房建模设置相关参数条件，将机械通风与自然通风相结合，对排风位置、厂房结构及排风方式提出改造方案，优化纺织行业厂房环境，实现节能降耗［2］。

2.1 厂房结构建模

纺织厂厂房人员活动区域较大，热源和污染源的位置相对集中和固定，所以要求厂房空间开阔，具有良好的通风条件。采用局部排风与自然通风相结合，在人员密集位置安装局部送风设备，同时将柱间距适当加大。使用Creo 软件绘制装配模型，建模过程如图2所示。

图2 厂房三维建模

2.2 通风方式的选择

全面通风就是对房间进行通风换气，以稀释室内有害气体，消除余热、余温，使之符合标准要求。全面通风的动力可以是自然风压和热压，也可以是风机风压。全面通风具体实施方法又可分为：全面排风法、全面送风法、局部排风混合法等，可根据车间的实际情况采用不同的方法。

常采用在作业点附近设置普通风扇进行循环吹风，以加快对流散热。工作点风速要求：轻作业2～4 m/s，中作业3～5 m/s，重作业5～7 m/s。在普通轴流风机上加设甩水盘装置具有降温作用，但会引起人造汗，要求水滴小于60 μm，最大不超过100 μm，风速不大于3～5 m/s，可用于温度高于35 ℃、辐射强度大于1 400 W/m2、细小雾滴对生产工艺无影响的中重作业点，如图3所示。

图3 喷雾风扇

2.3 通风量的计算

为了分析厂房内空气中有害物质量浓度与通风量之间的关系，先研究一种理想的情况，假设有害物在室内均匀散发（室内空气中有害物质量浓度是均匀的），送风气流和室内空气的混合在瞬间完成，送排风气流是等温的。排污模型如图4 所示。由图4 可以看出，在房间体积为Vf的空间内，有害物源每秒钟散发的有害物量为x（g/s），通风系统开动前室内空气中有害物质量浓度为ρ（g/m3），通风风量为L（m3/s），入风的有害物质量浓度为ρ0（g/m3），排风的有害物质量浓度为ρ1（g/m3）。

图4 排污模型示意图

排污微分方程：送入量为Lρ0dτ，散发量为xdτ，排走量为Lρ1dτ，变化量为d（Vf∙ρ）=Vfdρ，则：

排污微分方程求解：

在稳定状态下风量公式为：

则：

考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性，增大安全系数K=3～10，则：

其中，ρs为有害物安全质量浓度。

消除余热风量公式：

其中，G为通风质量风量，kg/s；Q为室内余湿量，g/s；tp为排气含湿量，g/kg；t0为进气含湿量，g/kg。

2.4 全面通风的气流组织

气流组织：送风、排风口位置的合理布置，选用合理的风口形式，合理分配风流。

气流组织原则：能避免把有害物吹向作业人员操作区；能有效地从污染源附近或有害物质量浓度最大的区域排出污染空气；能确保在整个房间内进风气流均匀分布，尽量减少涡流区［3］，如图5所示。

图5 车间气流组织示意图

为了把有害物从室内迅速排出，排风口应该尽量设置在有害物质量浓度高的区域。因此，了解车间内的有害气体质量浓度分布是设计全面通风时必须注意的一个问题。有害气体在车间内的分布不单纯取决于有害气体的密度，更主要是取决于有害气体与室内空气混合后的混合气体密度。车间内有害气体质量浓度一般不会太高，由此引起的空气密度增值一般不会超过0.3～0.4 g/m3。但是，空气温度变化1 ℃，所引起的密度变化为4 g/m3。由此可见，只要室内空气温度分布有很小的不均匀，有害气体就会随室内空气一起运动。因此，有害气体本身的密度大小对其质量浓度分布的影响是极小的。只有当室内没有对流气流时，密度较大的有害气体才会集中在车间下部。另外，有些比较轻的挥发物如汽油、醚等，由于蒸发吸热，会使周围空气温度下降，和周围空气一起下沉。

在通风过程中，厂房内空气通过进风口、排风口、围护结构和室内各种高低温热源进行交换，为了使厂房内的空气温度维持不变，必须使厂房内的总得热量∑Qd与总失热量∑Qs相等，也就是要保持厂房内的热平衡［4］。

3 节能通风措施

（1）在集中采暖地区设局部排风的建筑，在风量平衡需要送风时，应首先考虑自然补风。

（2）当相邻房间未设组织进风装置时，要取其冷风渗透量的50%作为自然补风。

（3）对于每班运行不足2 h 的局部排风系统，经过风量和热量平衡计算，对室温没有很大影响时，可不设机械送风系统。

（4）机械进风系统在冬季应采用较高的送风温度，直接吹向工作地点的空气，温度不应低于人体表面温度（34 ℃左右），最好在37～50 ℃，这样可避免人体不适。

（5）将室外空气直接送到局部排风罩或排风罩的排风口附近，补充局部排风系统排出的风量。例如采用送风通风柜，其70%的排风量由室外空气直接供给，这样可以减小车间排风热损失。

（6）为充分利用排风余热，节约能源，在可能的条件下应设置热回收装置。

机械送风系统示意图如图6 所示。余热回收装置如图7所示。

图6 机械送风系统示意图

图7 余热回收装置

4 结语

通过对纺织厂厂房建模模拟厂房结构特点，进行通风系统的计算与改造，保证厂房内的废气余热有效排除，同时将足够的新鲜空气有效地送入工作场所。该通风系统简单，风流稳定，易于管理，可减少输配系统能耗和漏风量，在保证厂房生产环境的情况下，实现通风系统的节能环保运行，为纺织业厂房改造提供新的思路和方法。