淺談化工廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉 輝

（中國昆侖工程公司遼寧分公司，遼寧 遼陽111003）

概述

近年來，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工藝流程的日新月異，企業(yè)生產(chǎn)能力的擴(kuò)大，石油化工廠房的通風(fēng)設(shè)計(jì)也要求越來越高，通風(fēng)的設(shè)計(jì)不僅僅是為滿足生產(chǎn)要求，也與人民生命和國家財(cái)產(chǎn)安全密切相關(guān)，不少企業(yè)在項(xiàng)目建設(shè)過程中也逐漸把廠房?jī)?nèi)的環(huán)境質(zhì)量作為一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容來考慮。本文就這方面問題，結(jié)合一些工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，做一些分析和討論，提出自己的觀點(diǎn)和意見，僅供大家參考。

1 化工廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1.1 化工廠房通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

化工廠房的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)目的：一是為保證生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的正常運(yùn)行、消除工藝設(shè)備生產(chǎn)中產(chǎn)生的余熱及易燃易爆等有害氣體而進(jìn)行的正常通風(fēng)；二是為爆炸危險(xiǎn)性氣體大量散發(fā)時(shí)而進(jìn)行的事故通風(fēng)。根據(jù)我國目前規(guī)范，對(duì)化工廠房通風(fēng)做出的相關(guān)要求條文內(nèi)容如下：

1）《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3條及第3.4條中對(duì)化工廠房正常通風(fēng)及事故通風(fēng)做出了原則性的規(guī)定，第3.4.2中強(qiáng)調(diào)：“事故排風(fēng)量應(yīng)根據(jù)有害氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體的性質(zhì)和散發(fā)量，通過計(jì)算確定。當(dāng)缺乏資料時(shí)，可按正常排風(fēng)與事故排風(fēng)總量不小于8次/h換氣計(jì)算；但對(duì)甲、乙類生產(chǎn)的泵房和壓縮機(jī)室，應(yīng)在正常排風(fēng)量外，再附加不小于8次/h的事故排風(fēng)量”。

2）《化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)定》附錄D 放散化學(xué)物質(zhì)車間的換氣次數(shù)及附錄E 壓縮機(jī)廠房換氣次數(shù)做出了規(guī)定。

1.2 正常通風(fēng)量的確定

化工廠房正常通風(fēng)換氣量計(jì)算有三種方法，當(dāng)余熱量及有害氣體的散發(fā)量能確定時(shí)，前兩種計(jì)算方法取最大值，作為為正常通風(fēng)換氣依據(jù)，當(dāng)余熱量及有害氣體的散發(fā)量無法確定時(shí)，參照同等工藝按換氣次數(shù)法計(jì)算，計(jì)算公式如下：

1）按照消除廠房?jī)?nèi)的余熱確定通風(fēng)換氣量；廠房?jī)?nèi)的余熱主要為設(shè)備本體散發(fā)的熱量，該參數(shù)一般需廠家提供，不同廠家的設(shè)備，余熱量有較大的區(qū)別，全面通風(fēng)換氣量按（1）式計(jì)算：

式中：

G——通風(fēng)量，m3/s

Q——室內(nèi)余熱量，kW

tp——排出空氣的溫度，℃

tj——排出空氣的溫度，℃

c——空氣的比熱，1.0 kJ/kg

2）按照消除有害氣體確定通風(fēng)換氣量；有毒氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體的性質(zhì)及散發(fā)量由主導(dǎo)專業(yè)提出，全面通風(fēng)換氣量按下式計(jì)算：

式中：

G——通風(fēng)量，m3/s

ρ——空氣密度，kg/m3

M——室內(nèi)有害物的散發(fā)量，mg/h

Cy——室內(nèi)空氣有害物質(zhì)的最高容許濃度，mg/m3

Cj——進(jìn)入空氣中有害物質(zhì)的濃度，mg/m3

3）根據(jù)有害物質(zhì)的名稱，按照《化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20698-2000）附錄D及附錄E規(guī)定的換氣次數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

式中：

G——通風(fēng)量，m3/h

n——換氣次數(shù)，次/h

V——房間體積，m3

1.3 事故通風(fēng)量的確定

事故排風(fēng)是為防止生產(chǎn)過程中發(fā)生偶然或故障時(shí)，突然產(chǎn)生大量有害氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體而設(shè)置的排風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)于那些“經(jīng)常產(chǎn)生”或“周期性產(chǎn)生”有害氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體的廠房則按正常通風(fēng)來解決，不必設(shè)置事故通風(fēng)。一般有突然產(chǎn)生大量有害氣體的工業(yè)廠房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)有毒或可燃?xì)怏w報(bào)警儀，事故通風(fēng)系統(tǒng)與有害氣體報(bào)警儀了聯(lián)鎖，當(dāng)有毒或可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度時(shí)，報(bào)警儀自動(dòng)報(bào)警，事故排風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)，且要求通風(fēng)系統(tǒng)開關(guān)設(shè)于安全處。

工業(yè)廠房事故排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，因主導(dǎo)專業(yè)難以提出事故時(shí)有害氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體的散發(fā)量，所以事故通風(fēng)量一般以換氣次數(shù)的方法確定，《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中第5.4.3條規(guī)定“事故通風(fēng)量，宜根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求通過計(jì)算確定，但換氣次數(shù)不應(yīng)小于每小時(shí)12次/h”，同時(shí)《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.4.2中強(qiáng)調(diào)“事故排風(fēng)量應(yīng)根據(jù)有害氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體的性質(zhì)和散熱量，通過計(jì)算確定。當(dāng)缺乏資料時(shí)，可按正常排風(fēng)與事故排風(fēng)總量不小于8次/h換氣計(jì)算；但對(duì)甲、乙類生產(chǎn)的泵房和壓縮機(jī)室，應(yīng)在正常排風(fēng)量外，再附加不小于8次/h的事故排風(fēng)量”。

綜上所述，當(dāng)主導(dǎo)工藝確實(shí)無法提出有害氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體散發(fā)量時(shí)，正常排風(fēng)與事故排風(fēng)總量不應(yīng)小于每小時(shí)12次，但對(duì)甲、乙類生產(chǎn)的泵房和壓縮機(jī)室，應(yīng)在正常排風(fēng)量外，再附加不小于8次/h的事故排風(fēng)量。

2 通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)劃分

事故排風(fēng)量是由經(jīng)常使用的排風(fēng)系統(tǒng)和事故排風(fēng)系統(tǒng)共同保證的，為了保證事故發(fā)生時(shí)至少有一個(gè)系統(tǒng)能正常運(yùn)行，故排風(fēng)系統(tǒng)的總數(shù)不宜少于兩個(gè)?；S房?jī)?nèi)部一般工藝設(shè)備、管道布置緊湊、空間狹小，設(shè)計(jì)排風(fēng)系統(tǒng)前必須與主導(dǎo)專業(yè)協(xié)調(diào)布置風(fēng)機(jī)、風(fēng)道及風(fēng)口的位置，保證車間不留死角，能有效將有害和可燃?xì)怏w排到室外。

2.2 通風(fēng)方式的選擇

放散余熱的生產(chǎn)廠房，宜采用自然通風(fēng)，根據(jù)有害氣體在空氣中的比重效應(yīng)，與建筑專業(yè)協(xié)商在屋頂上部設(shè)置天窗或通風(fēng)帽等將有害物質(zhì)稀釋到允許濃度；放散有害氣體的廠房，當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足工藝要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)有集中采暖且有排風(fēng)的生產(chǎn)廠房，應(yīng)先考慮自然補(bǔ)風(fēng)，當(dāng)自然補(bǔ)風(fēng)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。

2.3 通風(fēng)形式及風(fēng)機(jī)選擇

根據(jù)上述分析，一般散發(fā)余熱的工業(yè)廠房，宜采用天窗或通風(fēng)帽等方式排風(fēng)，門窗縫隙補(bǔ)風(fēng)；放散有害氣體的工業(yè)廠房，設(shè)置機(jī)械排風(fēng)及機(jī)械補(bǔ)風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)一般采用軸流通風(fēng)機(jī)，當(dāng)壓頭要求較高時(shí)，應(yīng)選用防爆離心風(fēng)機(jī)或防爆混流風(fēng)機(jī)。排風(fēng)口的位置按《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.3中確定，但對(duì)于放散爆炸危險(xiǎn)性物質(zhì)或劇毒物質(zhì)的生產(chǎn)廠房，當(dāng)全面排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)口與機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口水平距離大于或等于20m時(shí)，排風(fēng)口應(yīng)高出建筑物屋頂1m以上；小于20m時(shí)，宜高出進(jìn)風(fēng)口6m以上。補(bǔ)風(fēng)機(jī)根據(jù)工程的所在地點(diǎn)（是否采暖）選擇，當(dāng)廠房?jī)?nèi)有溫度要求時(shí)，采用暖風(fēng)機(jī)補(bǔ)風(fēng)（暖風(fēng)機(jī)熱媒可采用蒸汽和熱水，根據(jù)工廠的實(shí)際情況），當(dāng)沒有溫度要求時(shí)，采用普通軸流通風(fēng)機(jī)補(bǔ)風(fēng)。

2.4 風(fēng)管的選擇

目前通風(fēng)系統(tǒng)常用的風(fēng)管材料分為金屬材料和非金屬材料。金屬材料有普通薄鋼板、鍍鋅鋼板、不銹鋼板、鋁板、塑料復(fù)合鋼板及玻璃鋼等，鍍鋅鋼板由于表面鍍鋅，可起防銹作用，用來制作不受酸霧作用的潮濕環(huán)境中的風(fēng)管，其中鍍鋅鋼板風(fēng)管使用最多，應(yīng)用最為廣泛。

非金屬材料包括硬聚氯乙烯塑料板及玻璃鋼風(fēng)道，硬聚氯乙烯塑料板適用于有酸性腐蝕作用的通風(fēng)系統(tǒng)，具有表面光滑、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，但不耐高溫、不耐寒，只適用于0℃～60℃的空氣環(huán)境，在太陽輻射作用下易裂。玻璃鋼風(fēng)管是以中堿玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，用10余種無機(jī)材料科學(xué)地配成粘結(jié)劑作為基體，通過一定的成型工藝制作而成，具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、不燃、耐腐蝕、耐高溫、抗冷融等特性。綜上所述，風(fēng)管的選擇，必須要根據(jù)工業(yè)廠房?jī)?nèi)實(shí)際情況，有害物質(zhì)的特性、是否有腐蝕性、高溫等物質(zhì)來選擇風(fēng)管的材質(zhì)。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

遼陽某裝置主體廠房，廠房長(zhǎng)×寬×高分別為12×7.5×18m，廠房分四層，層高為4.5 m，各樓層間樓板相隔（空氣不相通，故每層要設(shè)置正常排風(fēng)，事故排風(fēng)及補(bǔ)風(fēng)），廠房的生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲類，防爆等級(jí)為dⅡBT4，有害物質(zhì)為環(huán)己烷、異辛醇，因工藝專業(yè)無法提出有害物質(zhì)的散發(fā)量，故采用換氣次數(shù)法計(jì)算排風(fēng)量，根據(jù)《化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)定》附錄D 放散化學(xué)物質(zhì)車間的換氣次數(shù)，正常排風(fēng)選擇換氣次數(shù)為12次/h，根據(jù)式（3）計(jì)算出排風(fēng)量為4860 m3/h，由于是甲類廠房，事故排風(fēng)在正常排風(fēng)量外，再附加不小于8次/h，排風(fēng)量為3240 m3/h，根據(jù)《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.1條，補(bǔ)風(fēng)量為排風(fēng)量的80%，補(bǔ)風(fēng)量為3888 m3/h。

根據(jù)以上計(jì)算，正常排風(fēng)機(jī)選用4臺(tái)（C01A～D）防爆軸流通風(fēng)機(jī)，每臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為4838 m3/h，事故排風(fēng)選用4臺(tái)（C02A～D）防爆軸流通風(fēng)機(jī)，每臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為3378 m3/h，且事故排風(fēng)機(jī)要與每層的可燃?xì)怏w報(bào)警儀聯(lián)鎖，當(dāng)報(bào)警儀報(bào)警時(shí)，聯(lián)鎖風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)廠房?jī)?nèi)有害氣體濃度合格時(shí)，手動(dòng)停止聯(lián)鎖風(fēng)機(jī)（設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工藝專業(yè)所提條件，給自控專業(yè)提出事故排風(fēng)機(jī)與報(bào)警儀的聯(lián)鎖條件表）。由于廠房?jī)?nèi)室溫要求大于12℃，室內(nèi)采暖達(dá)不到此要求，故補(bǔ)風(fēng)采用4臺(tái)（C03A～D）防爆新風(fēng)加熱暖風(fēng)機(jī)，風(fēng)量3900 m3/h，補(bǔ)風(fēng)機(jī)的熱媒采用70℃～95℃熱水。

由于有害氣體比空氣重且各層層高均小于6m，根據(jù)《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.3條規(guī)定，本工程僅從下部地帶排風(fēng)，且排風(fēng)的吸風(fēng)口下緣距地面不大于0.3m。正常排風(fēng)采用鍍鋅鋼板（δ=0.75mm）制作風(fēng)管，風(fēng)道沿外墻排至屋頂上1m；排風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口處設(shè)金屬防護(hù)網(wǎng)，排風(fēng)口處設(shè)金屬活動(dòng)百頁窗；防爆新風(fēng)加熱暖風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處要求廠家設(shè)過濾器，出風(fēng)口處設(shè)金屬活動(dòng)百頁窗。

4 總結(jié)

化工廠房的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)工程實(shí)際情況、主導(dǎo)專業(yè)所提條件、有害氣體的種類及性質(zhì)，計(jì)算出正常通風(fēng)量，事故排風(fēng)量的確定要看廠房的生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性。甲、乙類泵房，若沒有突然產(chǎn)生大量有害氣體或爆炸危險(xiǎn)性氣體，即使有“經(jīng)常產(chǎn)生”或“周期性產(chǎn)生”的廠房也僅需按正常通風(fēng)來解決即可，不必設(shè)置事故通風(fēng)。

化工類的生產(chǎn)廠房通風(fēng)系統(tǒng)首要解決的是生產(chǎn)工藝和操作人員的安全性問題，其次通風(fēng)設(shè)計(jì)要符合工藝及規(guī)范要求，再次需要考慮噪音、能耗、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、檢修方便、易于操作管理等方面。簡(jiǎn)而言之就是要從安全、節(jié)能、運(yùn)行可靠等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

[1]孫一堅(jiān).簡(jiǎn)明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]許居鹓.采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.