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通风工程设计

常用局部排风罩设计

作者: maigt   浏览次数:次    更新时间:2015-11-15 16:05
 
 
 
     局部排风罩在除尘排毒系统中起着非常重要的作用,其性能对局部排风系统的技术经济效果具有很大的影响。如果设计合理,用较小的排风量即可获得最佳的控制效果,可将发生源产生的有害物吸入罩内,达到高效的捕集效率,确保工作场所有害物浓度符合国家职业接触值限的要求;反之,用很大的排风量也达不到预期的目的。 
    局部排风罩种类繁多,在生产实践中,其设计、安装及应用等方面均存在一些问题,突出表现在设计不规范及安装,应用不当,不能发挥局部排风罩应有的性能,从而导致控制效果不佳。为此,我们重点对因局部排风罩设置不合理而导致工作环境中有害物浓度超标的局部排风罩机进行了现场调查及这评价,旨在找出局部排风罩在设计、安装及应用等方面主要存在的问题,提出合理的改进办法,以实际工作中局部排风罩的正确应用。 
 
    一、存在的问题 
    1、局部排风罩型式的选择不当 
 
    调查结果显示,大部分应用者均能选择正确的排风罩型式,但也有个别排风罩型式选择错误。如某推台锯在锯木时产生木尘,因木尘颗粒较大、比重较大,推台锯锯木时产生的木尘,沿锯木流线运动较短距离后便落至地面,通常原则,应采用下吸风罩控制推台锯产生的木尘,但设计中采用了上吸风罩,控制效果极差。 
 
    在采有相同排风量的情况下,改为下吸罩,检测结果表明,操作位木尘浓度比设置上吸风罩时降低了5.95倍。 
 
    由此可见,选择正确的局部排风罩开工,可以有效地提高其控制效果。 
 
    2、局部排风罩位置及罩口风速设计不合理 
 
    局部排风罩位置及罩口风速对局部排风罩的控制效果影响极大。调查中发现,局部排风罩罩口距有害物发生源距离较远,未对准有害物气流方向,局部排风罩罩口被遮挡,罩壳扩张角过小,排风罩罩口风速及控制点风速小于设计中应达到的风速等现象比较普遍。下面,就上吸罩、侧吸罩两种情况进行分析,详见表1、表2所示。 
     在不影响操作的前提下,排风罩距有害物的距离可以分别拉近0.6m及0.3m; 实测罩口平均风速均为0.3m/s,低于设计应满足罩口平均风速的70%,操作位有害物浓度分别超过国家标准的职业接触限值的1.6和2.0倍。 
 
     在不影响操作的前提下,排风罩距有害物的距离可以分别拉近0.2m和0.1m;实测罩口平均风速仅为0.39m/s和0.82m/s,吸入风速分别为0.20m/s和0.38m/s罩口风速分别低于设计应满足吸入风速的60%和24%,操作位有害物质浓度分别超过国家规定的职业限值的13.4和1.7倍。 
    由此可见,排风罩距有害物发生源的距离较远,罩口未对有害物发生源及罩口被遮挡,罩壳扩张角过小,局部排风罩罩口风速及吸入风速过低等已成为影响局部排风罩控制效果的主要原因。 
 
     3、罩口围挡 
 
    调查中有相当一部分排风罩可以加以围挡,但未加设。表3比较了某啤酒厂选麦下料处上吸罩未加设围挡及加设围挡后的控制效果。 
     在相同排风量的情况下,某酒厂选麦下料处设置的上吸罩加设围挡后,操作位谷物粉尘浓度比不加围挡降低了13.5倍;某电子企业熔炉处,设置的上吸罩加设围挡后,操作位铅烟浓度比不加围挡降低了2.6倍。 
 
     由此可见,罩口围挡可以减少无效气流,从而提高局部排风罩的控制效果。 
 
    三、排风罩的设计要求 
 
    本调查找出了局部排风罩在设计、安装及应用等方面存在的主要问题,并进行了相应分析,调查结果显示,若局部排风罩的型式选择不适宜,位置的安装不正确,罩口型式设计以及罩口风速或吸入风速不符合设计要求,就不能取得有效的控制效果。 
 
    局部排风罩的设计应遵循型式适宜、风量适中、强度足够、检修方便的原则,并满足以下要求: 
 
    1、 局部排风罩型式的确定,必须在先研究熟悉有害物的特点及其散发情况,了解工艺设备的结构及使用特点的基础上进行,首先考虑采用密闭罩,其次考虑采用半密闭罩、上吸罩、侧吸罩等排风; 
 
    2、在不影响操作的前提下,局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源,使有害物局限较小的范围,便于捕集与控制; 
 
    3、局部排风罩的吸入气流已受到有害物的污染,不允许再经过操作者呼吸区; 
 
    4、局部排风罩吸气气流方向应尽可能与有害物运动气流一致; 
 
     5、一般上吸罩罩口面积不应小于有害物扩散区的水平面积;侧吸罩罩口面积在不影响操作的情况下,应尽量加大,以扩大排风罩的吸气区域; 
 
     6、局部排风罩罩口风速及吸入风速应结合工艺特点,使其满足相应设计要求; 
 
     7、局部排风罩在可能的情况下,应尽量加设罩口围挡,以减少无效气流的干扰; 
 
     8、局部排风罩要尽可能避免或减弱干扰气流对吸气气流的干扰; 
 
     9、排风罩应力求结构简单、造价低、便于制作、安装与维修; 
 
 
槽边排风罩的风量计算
1.排风量计算 
条缝式槽边排风罩的排风量按下列原则计算: 
L=截修正系数*控制风速*槽面积*维修正系数 
截修正系数:高截取2,低截取3; 
维修正系数:单侧取(B/A)0.2,双侧取(B/2A) 0.2 
槽面积:矩形槽面积=A*B,圆形槽面积=πD2/4 
控制风速Vx根据控制有害物的特性来定。 
因此可得条缝式槽边排风罩的排风量计算公式如下:
(1)高截面单侧排风
       m3/s      (4-6-2)
(2)低截面单侧排风
       m3/s     (4-6-3)
(3)高截面双侧排风(总风量)
       m3/s    (4-6-4)
(4)低截面双侧排风(总风量)
       m3/s    (4-6-5)
(5)高截面周边型排风
L=1.57vxD2        m3/s      (4-6-6)
(6)低截面周边型排风
L=2.36vxD2      m3/s      (4-6-7)
式中 A——槽长,m;
B——槽宽,m;
D——圆槽直径,m;
vx——边缘控制点的控制风速,m/s。 
2.排风罩的阻力计算 
条缝式槽边排风罩的阻力按下式计算
        Pa     (4-6-7)
式中  ——局部阻力系数,  ;
 ——条缝口上空气流速,m/s;
 ——周围空气密度,kg/m3。
 
 
设置在有害物源处,捕集和控制有害物的通风部件。
  排风罩分类  排风罩的形式很多,大致可分为密闭罩、外部罩、接受罩、吹吸罩、气幕隔离罩、补风罩等六大类。
  1.密闭罩  将有害物源密闭在罩内的排风罩。按其形式可分:
  (1)局部密闭罩  只将工艺设备中放散有害物的部分加以密闭的排风罩。如颚式破碎机密闭罩。
  (2)整体密闭罩  将放散有害物的设备大部分或全部密闭的排风罩。如轮碾机、提升机密闭罩。
  (3)大容积密闭罩  在较大范围内,将放散有害物的设备或有关工艺过程全部密闭起来的排风罩。
  (4)排风柜  一种三面围挡一面敞开,或装有操作拉门、工作孔的柜式排风罩。如用来对金属零件进行表面加工或清理的喷砂通风柜。
  2.外部罩  设置在有害物源近旁,依靠罩口的抽吸作用,在控制点(距排风罩罩口最远的有害物放散点)处形成一定的风速排除有害物的排风罩。按其形式可分:
  (1)上吸罩  设置在有害物源上部的外部罩。
  (2)下吸罩  设置在有害物源下部的外部罩。
  (3)侧吸罩  设置在有害物源侧面的外部罩。
  (4)槽边罩  设置在电镀槽、酸洗槽等工业槽边的外部罩。
  3.接受罩  接受由生产过程(如热过程、机械运动过程等)本身产生或诱导的有害气流的排风罩。如砂轮机的吸尘罩、高温热源上部的伞形罩等。按其形式可分:
  (1)高悬罩  悬挂高度(罩口至热源上沿的距离)H>1.5 (F为热源水平投影面积)或H>1m的接受罩。
  (2)低悬罩  悬挂高度H≤ 或H≤1m的接受罩。
  4.吹吸罩  利用吹风口吹出的射流和吸风口前汇流的联合作用捕集有害物的罩子。
  5.气幕隔离罩  利用气幕使有害物与空气隔离的排风罩。如用于金属熔化炉的气幕隔离罩,就是利用设置在炉子周围的环形喷口喷出的环形射流包围热烟气,使其直接进入屋顶的排风罩。
  6.补风罩  利用补风装置将室外空气直接送到排风口处的排风罩,如补风型排气柜等。
  排风罩的设计原则
  1.排风罩的类型、结构形式应根据有害物源的性质和特点确定,做到罩内负压或罩面风速均匀,其排风量(单位时间从排风罩排出的空气量)应按防止有害物逸至作业环境的原则通过计算确定,亦可采用实测数据、经验数据,或通过模型实验确定。
  2.排风罩应能将有害物源放散的有害物予以捕
集,不使其放散到作业环境中,使工作区有害物浓度达到国家卫生标准,以较小的能耗捕集有害物。
  3.对可以密闭的有害物源,应首先采用密闭的措施,尽可能将其密闭起来,用最小的排风量达到最好的控制效果。
  4.当不能将有害物源全部密闭时,可设置外部排风罩,外部罩的罩口应尽可能接近有害物源。
  5.当排风罩不能设置在有害物源附近或罩口至有害物源距离较大时,可以设置吹吸罩。吹吸罩对于有害物源上挂有遮挡气流的工件或隔断气流的物体时应慎用。
  6.排风罩的罩口宜顺着气流的运动方向,以利有害气流直接进入罩内。但排气线路不允许通过工人的呼吸带。
  7.外部罩、接受罩、吹吸罩应布置在避免存在干扰气流之处。排风罩的设置应做到方便工人操作和设备维修。
  8.排风罩必须坚固耐用。
  排风罩的材质
  1.制作排风罩的材料应根据有害气体的温度、腐蚀性、磨琢性等以及工艺条件选择。
  2.对设备振动小、温度不高的场合,可用≤2mm薄钢板制作罩体;对于振动大、物料冲击大或温度较高的场合,可用3~8mm的钢板制作。对于设置在高温炉旁的排风罩,一般采用锅炉钢板制作。对于捕集磨琢性粉尘的罩子,应采取耐磨措施。
  3.在有酸碱作用或其他有腐蚀性的场合,罩体应采用耐腐蚀材料制作,或在所用材料上作耐腐蚀处理。
  4.排风罩的材料要有足够的强度,以避免在拆装或受到振动、腐蚀、温度剧烈变化时变形或损坏。
  排风罩的结构
  1.密闭罩应尽可能做成装配结构,罩上的观察窗、操作孔和检修门应开关灵活并且具有气密性,其位置应躲开气流正压较高的部位。罩体如必须连接在振动或往复运动的设备机体上,应采用强度好的柔性连接。密闭罩的吸风口应避免正对物料飞溅区,其位置应保持罩内产生均匀的负压。吸风口的平均风速以基本上不抽走有用物料为准。
  2.外部罩的罩口尺寸,应按吸入气流的流场特性来确定,其罩口与罩子连接管面积之比不应超过16:1,罩子的扩张角度宜小于60°,不允许大于90°。当罩口的平面尺寸较大而又缺少容纳适宜扩张角所需的垂直高度时,可以将它分成几个独立的小罩子;对中等大小的罩子,可在罩口内设置挡板或条缝口、气流分布板等。为提高捕集率和控制效果,外部罩可加法兰边。
  3.低悬罩罩口尺寸应比热源尺寸每边扩大150~200mm;高悬罩罩口应将计算所得的罩口处热射流直径增加0.8H(H为悬挂高度)作为罩口直径。
  4.吹吸罩罩口尺寸的确定应用其设计计算方法一起考虑,采用某种计算方法时,必须同时采用该方法的尺寸要求。
  排风罩的加工工艺
  1.排风罩的罩型应规则、无裂缝、无毛刺。罩壁应平整、光滑,不得有凹凸不平的现象。
  2.采用1mm以下薄钢板制作的排风罩,宜用咬口、插条连接或铆接。用1~2mm薄钢板制作的排风罩,宜采用电焊或气焊连接。用2mm以上薄钢板制作的排风罩,宜采用电焊。所有焊缝均采用连续焊缝焊接。焊接头应符合《手工电弧焊焊接接头基本形式与尺寸》(GB 985—80)的规定,所有接缝不得漏风。
 

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