大斷面污染源通風(fēng)排毒工業(yè)性試驗(yàn)研究

林 煒

(湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院,湖南長沙 410014)

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大斷面污染源通風(fēng)排毒工業(yè)性試驗(yàn)研究

林 煒

(湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院,湖南長沙 410014)

大斷面污染源是有色冶金選冶過程中經(jīng)常遇到的問題,如電解、熔鉛等。由于這些生產(chǎn)設(shè)備上方起吊設(shè)施頻繁作業(yè),使得生產(chǎn)現(xiàn)場難以采用適宜的通風(fēng)排毒措施。另外這些設(shè)備斷面較大,即使采用側(cè)吸排風(fēng)措施也無法滿足排煙要求。對(duì)此,通過研究設(shè)計(jì),采用吹吸漸擴(kuò)氣流法進(jìn)行了大斷面污染源的工業(yè)性通風(fēng)排毒試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究表明:對(duì)于這種特殊污染源,采用吹吸漸擴(kuò)氣流方法,能較好地控制污染物在生產(chǎn)車間內(nèi)的擴(kuò)散,對(duì)改善操作工人的生產(chǎn)環(huán)境起到了積極有效的作用。

大斷面污染源;通風(fēng)排毒;熔鉛鍋

長期以來,國內(nèi)各冶煉廠的電解、熔鉛等車間的煙塵毒氣污染一直是一個(gè)難于治理的問題。

由于在這些裝備工藝操作中,上方行車頻繁作業(yè),使得在生產(chǎn)現(xiàn)場無法采用吸氣效率高的密閉排煙罩或者頂吸式排煙罩,而只可能采用側(cè)方向的吸氣罩;加上這些污染源斷面較大,且側(cè)吸氣面與熔鉛鍋鍋沿之間距離較遠(yuǎn),使得整個(gè)排煙設(shè)施很難達(dá)到較高的吸氣效率。即使采用相當(dāng)大的側(cè)吸風(fēng)量也不能滿足通風(fēng)排毒的要求,只會(huì)是能量的無謂消耗。理論分析認(rèn)為:僅僅依靠單純接收式的側(cè)吸排風(fēng)法來控制熔鉛過程中污染面大、陣發(fā)性強(qiáng)的場合是不現(xiàn)實(shí)的。這種靠吸氣匯流區(qū)來收集污染物的排風(fēng)方法,其罩口斷面排風(fēng)速度衰減很快,對(duì)敞開式污染源的有效排風(fēng)量很低。若須達(dá)到一定的排氣效果,只有大幅度提高排氣量才能達(dá)到一定的污染源控制風(fēng)速,這是不經(jīng)濟(jì)的方法。

因此,本試驗(yàn)研究的目的是針對(duì)電解、熔鉛等這些特殊污染源尋找一種技術(shù)先進(jìn)合理,適用可靠的有效通風(fēng)排毒方法。該方法對(duì)改善生產(chǎn)工人的勞動(dòng)條件具有十分重要的意義。

1 技術(shù)方案及設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果

工業(yè)通風(fēng)排毒的基本原則是用最少的能量合理組織氣流,以控制污染源的擴(kuò)散和便于收集。對(duì)于熔鉛鍋這樣的污染源,通過分析比較認(rèn)為,采用“吹吸漸擴(kuò)氣流法”才有可能達(dá)到一定的通風(fēng)排毒效果。

吹吸漸擴(kuò)氣流是利用吹氣射流和吸氣匯流的聯(lián)合作用來提高“控制風(fēng)速”。大量的工業(yè)通風(fēng)應(yīng)用實(shí)踐表明,該方法具有能量利用率高、排氣效果穩(wěn)定、控制面大等技術(shù)特點(diǎn)。因此本次大斷面污染源通風(fēng)排毒工業(yè)性試驗(yàn)的技術(shù)方案為:集中式均勻吹風(fēng)與敞口上遮邊式吸風(fēng)相結(jié)合的吹吸漸擴(kuò)氣流排氣。該方案的主要技術(shù)要點(diǎn)是:

1.采用單獨(dú)的送風(fēng)機(jī)在車間外部采風(fēng),然后由均勻吹風(fēng)裝置吹出,它可有效地控制污染物,同時(shí)還可改善作業(yè)現(xiàn)場的空氣品質(zhì)。

2.敞口上遮邊式吸氣罩可在不影響工藝操作的前提下,充分提高吸風(fēng)罩的排氣效果,且便于生產(chǎn)維護(hù)。

雖然普通吹吸通風(fēng)法已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際,但由于吹吸漸擴(kuò)氣流中,吹吸氣流是一種比較復(fù)雜的氣流現(xiàn)象,即使在“相似原則”下所進(jìn)行的模型試驗(yàn)也并不能完全代表實(shí)際生產(chǎn)過程的真實(shí)結(jié)果。就設(shè)計(jì)計(jì)算而言,如何進(jìn)行合理的參數(shù)計(jì)算,至今還是有待研究的課題,特別是對(duì)于這樣的大距離污染源,采用吹吸漸擴(kuò)氣流法尚未見文獻(xiàn)報(bào)道,就目前該專業(yè)技術(shù)上幾種有代表性的設(shè)計(jì)計(jì)算法,分別進(jìn)行了大斷面污染源的通風(fēng)排毒參數(shù)計(jì)算,其計(jì)算結(jié)果列于表1。

表1 大斷面污染源通風(fēng)排毒方法計(jì)算結(jié)果

從表1的計(jì)算結(jié)果可以看出,目前的幾種普通吹吸通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算法,其計(jì)算結(jié)果差別很大,分析其原因主要是各計(jì)算法的吹吸氣流利用途徑不同所至,如流量比法是立足于利用吹氣氣流的動(dòng)量將污染氣流送至吸氣口平面為原則,而其他幾種方法卻是突出了高速氣流形成的空氣幕來防止污染物的擴(kuò)散。

2 工業(yè)性試驗(yàn)方法及試驗(yàn)步驟

根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果和大斷面污染源的特性,為使大斷面污染源通風(fēng)排毒技術(shù)措施能達(dá)到低能耗、高效率,便于操作的效果,進(jìn)行了大斷面污染源的通風(fēng)排毒工業(yè)性試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方法采用兩部分,即實(shí)際模擬試驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)過程對(duì)比試驗(yàn),試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 大斷面污染源漸擴(kuò)氣流通風(fēng)試驗(yàn)系統(tǒng)

由于生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況,本次試驗(yàn)無法改變排風(fēng)機(jī)及其管路,只能在吸風(fēng)量為40 000 m3/h的前提下,改變吹風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù),試驗(yàn)過程中,在一定斷面容器內(nèi)用煙霧發(fā)生器進(jìn)行人工發(fā)煙,并在不同的吹風(fēng)條件下,觀察排煙效果,其試驗(yàn)步驟如下:

1.檢查吹風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)各部位的安裝聯(lián)接情況,風(fēng)機(jī)試運(yùn)行。待系統(tǒng)無漏風(fēng)后進(jìn)入試驗(yàn)階段。

2.開啟排風(fēng)機(jī),用風(fēng)速儀測定斷面速度分布,并記錄下。

3.裝上1號(hào)吹風(fēng)口(200 mm),啟動(dòng)送風(fēng)機(jī),測定吹風(fēng)口前2 cm處的風(fēng)速,對(duì)吹風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整,使吹風(fēng)風(fēng)口氣流速度在5.0～6.0 m/s范圍。

4.用乙二醇煙霧器在容器內(nèi)發(fā)煙,分別讓送風(fēng)機(jī)在開啟和不開啟下觀察排煙效果。

5.更換2號(hào)吹風(fēng)口(60 mm),調(diào)整吹風(fēng)口風(fēng)速在10.0～12.0 m/s范圍內(nèi),并按4重復(fù)試驗(yàn)。

6.更換3號(hào)吹風(fēng)口(35 mm),按5重復(fù)試驗(yàn)。

值得說明的是,在進(jìn)行上述試驗(yàn)后,根據(jù)模擬試驗(yàn)所選擇的參數(shù),然后進(jìn)行了工作生產(chǎn)的通風(fēng)排毒效果測試。

3 工業(yè)性試驗(yàn)研究

工業(yè)生產(chǎn)性測試在冶煉廠的熔鉛鍋上進(jìn)行,鉛鍋口徑大于3 m。

3.1 模擬試驗(yàn)的測試結(jié)果

熔鉛鍋模擬通風(fēng)效果對(duì)比測試結(jié)果列于表2。

表2 熔鉛鍋模擬實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比

從表2的測試觀察結(jié)果分析比較,認(rèn)為60 mm吹風(fēng)口為最優(yōu)選擇,其吹吸通風(fēng)過程的軸斷面氣流速度分布測定結(jié)果如圖2所示。

上述實(shí)驗(yàn)研究中,吹風(fēng)口到污染源的距離為1.4 m,污染源寬度為2.8 m。測試表明,有效通風(fēng)排毒后,崗位鉛濃度達(dá)標(biāo)。

3.2 生產(chǎn)性通風(fēng)排毒效果測定結(jié)果

在模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步評(píng)價(jià)熔鉛鍋工藝生產(chǎn)時(shí)的通風(fēng)排毒效果,進(jìn)行了生產(chǎn)性通風(fēng)排毒效果測試,其結(jié)果列于表3。

圖2 60 mm吹風(fēng)口時(shí)形成的吹吸氣流形態(tài)

表3 熔鉛鍋生產(chǎn)時(shí)通風(fēng)效果對(duì)比測定結(jié)果

4 分析討論及存在問題

1.本次實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:在控制熔鉛鍋這種面積大、陣發(fā)性強(qiáng)的污染源時(shí),采用適宜的吹吸漸擴(kuò)氣流抑制方法,參數(shù)完全可達(dá)到通風(fēng)排毒的效果,技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是完全可行的。

2.采用60 mm吹風(fēng)口時(shí),模擬試驗(yàn)的煙霧達(dá)到吸氣罩平面的高度約為1.0～1.5 m范圍內(nèi),即半擴(kuò)散角為9°～14°。這符合美國工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)(ACGIH)的計(jì)算法。

3.工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用表明:采用吹吸通風(fēng)法一般情況下熔鉛鍋產(chǎn)生的煙塵可以全部排走,就是在生產(chǎn)極不利的時(shí)候其排煙效率可達(dá)90%,崗位鉛塵濃度由2.16 mg/m3下降到0.15 mg/m3。

4.由于該試驗(yàn)工程采用排風(fēng)系統(tǒng)為原有設(shè)施,當(dāng)時(shí)尚未考慮外排煙塵達(dá)標(biāo)問題。因此,在正式工程設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮鉛塵的收集和凈化。

總之,通過近兩年的大斷面污染源通風(fēng)排毒工業(yè)性試驗(yàn)研究認(rèn)為,采用吹吸通風(fēng)的方法來控制大面積的塵、氣污染源是一條較好的途徑,為工業(yè)污染物的治理,技術(shù)上提供了可行的設(shè)計(jì)依據(jù)。

[1] 譚天佑,梁鳳珍.工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1984.

[2] 采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊編寫組.采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國工業(yè)出版社,1967.

[3] 北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院.重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996.

[4] 洪連榮,朱崇法.熔鉛爐通風(fēng)排毒的效果觀察[J].浙江預(yù)防醫(yī)學(xué)與疾病監(jiān)測,1992,4(4):19-20.

[5] 謝新華,方曉吉.熔鉛鍋通風(fēng)設(shè)計(jì)探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保, 2001,27(8):11-13.

[6] 袁富明.株冶鉛冶煉廠熔鉛鍋的煙塵治理[J].湖南有色金屬, 2005,21(6):25-27.

Study on the Industrial Test of Ventilation and Detoxification of Large Cross-section of Pollution Sources

LIN Wei
(Hunan L abor Protection Institute of Nonferrous Metals,Changsha410014,China)

Large cross-section of pollution sources is frequently encountered in the process of non-ferrous metallurgy ore dressing and smelting,such as electrolysis,melting lead.Because of the lifting facility frequent work above these production equipment,the adoption of appropriate measures of ventilation and detoxification becomes difficult in the production site.Another large cross-section of these devices,even with the side of the suction and ventilation measures can not meet the requirements of exhaust.In this regard,through the study design,the industrial tests of ventilation and detoxification of large cross-section of pollution sources use the method of gradually expanding blow and suction air.Experimental studies have shown that:for this particular source of pollution,using the method of gradually expanding blow and suction air can be well controlled in the production workshop of pollutants spread and improve the operating workers production environment playing an active and effective role.

large cross-section of pollution sources;ventilation and detoxification;lead melting pot

X962

A

1003-5540(2012)01-0054-03

林 煒(1971-),女,工程師,主要從事環(huán)保機(jī)械工作。

2011-12-10