通風(fēng)除塵在復(fù)合材料打磨上的設(shè)計(jì)應(yīng)用

摘 要：文章通過對(duì)復(fù)合材料工件打磨工位通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，提出了改善工人工作環(huán)境的解決辦法，介紹了工廠全面通風(fēng)除塵的方法以及應(yīng)用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；打磨除塵；氣流組織；方法

引言

隨著我國航空工業(yè)的快速發(fā)展，在航空制造中固體廢物之一——復(fù)合材料打磨除塵的處理越來越引起關(guān)注。大量的復(fù)合材料粉塵或煙塵彌漫在工作現(xiàn)場，對(duì)作業(yè)者的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，由此可能引起塵肺等職業(yè)病。結(jié)合工廠的實(shí)際情況，現(xiàn)對(duì)一典型的打磨工段復(fù)合材料粉塵處理方案設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

1 工程概況

遼寧省沈陽市某工廠復(fù)合材料工件打磨車間，車間空間尺寸，長×寬×高17.62m×9.75m×10m，建筑體積V=1717.95m3。

2 室內(nèi)外設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

（1）室外設(shè)計(jì)參數(shù)：夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度28℃，相對(duì)濕度64%；冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度-13℃，相對(duì)濕度63%。

（2）室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)：夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)32℃；冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度28℃，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)相對(duì)濕度75%。

3 方案選擇

3.1 通風(fēng)形式

一般分為自然通風(fēng)、機(jī)械輔助通風(fēng)、完全機(jī)械通風(fēng)三種形式；機(jī)械通風(fēng)又分為全面通風(fēng)和局部通風(fēng)。

（1）自然通風(fēng)是指利用廠房內(nèi)外空氣密度差引起的熱壓或風(fēng)力造成的風(fēng)壓來促使空氣流動(dòng)而進(jìn)行的通風(fēng)換氣。自然通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，換氣量很大，在不消耗可再生能源情況下，可實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式制冷，有效改善室內(nèi)熱環(huán)境，保證充足的新鮮空氣和良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量。自然通風(fēng)的缺點(diǎn)，由于室外氣候和建筑物本身的影響，對(duì)通風(fēng)效果有很大影響；氣流組織不好控制，易產(chǎn)生氣流死角，局部地方可能產(chǎn)生過熱。

（2）機(jī)械輔助通風(fēng)，在一些污染源或人員相對(duì)集中的廠房，除了整體自然通風(fēng)外，還加上局部送排風(fēng)設(shè)備，形成機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)相結(jié)合的設(shè)計(jì)。優(yōu)點(diǎn)，對(duì)污染源有很好的控制，不等其擴(kuò)散就將其抽走，保證了整體廠房的環(huán)境。

（3）機(jī)械通風(fēng)是指利用送、排風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制換氣的通風(fēng)系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械通風(fēng)能精確地調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，對(duì)進(jìn)出空氣進(jìn)行有效的處理。缺點(diǎn)，投資大，維護(hù)復(fù)雜，需要消耗可再生能源。

3.2 廠房實(shí)際情況

本工程的廠房走向?yàn)槟媳弊呦?，外窗面向北。廠房只有一側(cè)外窗，而且外窗只有廠房底部的可開啟，如果想要靠熱壓通風(fēng)，顯然達(dá)不到自然通風(fēng)的有利條件。此廠房的周圍有其它高大的廠房，靠風(fēng)壓來通風(fēng)，效果也不會(huì)好。

因此，此廠房不具備自然通風(fēng)的良好條件，必須采用完全的機(jī)械通風(fēng)設(shè)計(jì)，廠房產(chǎn)生的廢氣利用價(jià)值低，不適合做一次或二次回風(fēng)使用。

3.3 方案確定

通過上述對(duì)幾種通風(fēng)形式的分析，結(jié)合主廠房布置、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及初投資的考慮，本工程空調(diào)通風(fēng)采用如下方案，即采用全新風(fēng)設(shè)計(jì)，上送風(fēng)下排風(fēng)；冬季熱負(fù)荷采用蒸汽加熱。

4 氣流組織

排除有害物最有效的方法是局部排風(fēng)，但由于航空復(fù)合材料工件的顯著特點(diǎn)為體積大、形狀不規(guī)則；其打磨工作平臺(tái)又多為可移動(dòng)式。故本設(shè)計(jì)采用全面送、排風(fēng)方式，采用上送下排的氣流組織。圖1為氣流組織示意圖。

5 通風(fēng)計(jì)算

在進(jìn)行通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算前，必須首先確定各送（排）點(diǎn)的位置和送（排）風(fēng)量、管道系統(tǒng)、風(fēng)管材料等。設(shè)計(jì)計(jì)算的目的是，確定各管段的管徑和壓力損失，保證系統(tǒng)內(nèi)達(dá)到要求的風(fēng)量分配，并為風(fēng)機(jī)選擇和繪制施工圖提供依據(jù)。

5.1 送風(fēng)計(jì)算

根據(jù)均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算原理和假定流速法進(jìn)行送風(fēng)管路系統(tǒng)水力計(jì)算，水力計(jì)算結(jié)果見圖2所示。

5.2 排風(fēng)計(jì)算

根據(jù)均勻排風(fēng)管道設(shè)計(jì)計(jì)算原理和假定流速法進(jìn)行排風(fēng)管路系統(tǒng)水力計(jì)算，水力計(jì)算結(jié)果見圖3所示。

6 計(jì)算結(jié)果

廠房總換風(fēng)量為60000m3/h，換氣次數(shù)n為35次/h。

（1）送風(fēng)系統(tǒng)為全新風(fēng)系統(tǒng)，總風(fēng)量為60000m3/h，送風(fēng)口數(shù)量為16個(gè)，送風(fēng)口尺寸為600×400，風(fēng)口風(fēng)速為4.34m/s；送風(fēng)系統(tǒng)采用蒸汽換熱器加熱，加熱量為628kW。

（2）除塵排風(fēng)系統(tǒng)總排風(fēng)量為60000m3/h，排風(fēng)口數(shù)量為18個(gè)，排風(fēng)口尺寸為600×400，風(fēng)口風(fēng)速為3.39m/s。

7 設(shè)備的選擇

7.1 新風(fēng)機(jī)組選擇

根據(jù)廠房實(shí)際情況和上述綜合計(jì)算，選擇ZK60新風(fēng)機(jī)組，額定風(fēng)量L=60000m3/h，加熱量628kW。新風(fēng)機(jī)組新風(fēng)處理過程見圖4所示。

7.2 排風(fēng)機(jī)選擇

根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，管路阻力約為1000pa，除塵器阻力為1300pa，因此系統(tǒng)總阻力為2300pa。根據(jù)阻力和風(fēng)量綜合考慮，NO.8C離心風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，參數(shù)：風(fēng)量為30000m3/h，功率37kW，風(fēng)壓2754 pa。

7.3 除塵器的選擇

除塵器的選擇要在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)處理粉塵的不同，主要從除塵效率、處理能力、動(dòng)力消耗與經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面綜合考慮。

除塵器的種類很多，一般根據(jù)主要除塵機(jī)理的不同可分為重力、慣性、離心、過濾、洗滌，靜電等六大類；根據(jù)氣體凈化程度的不同可分為粗凈化、中凈化、細(xì)凈化與超凈化等四類；根據(jù)除塵器的除塵效率和阻力可分為高效、中效、粗效和高阻、中組、低阻等幾類。

本設(shè)計(jì)參考上述原理，綜合考慮選擇濾筒除塵器兩臺(tái)。根據(jù)處理風(fēng)量和環(huán)保具體要求，確定除塵器技術(shù)參數(shù)如下：處理風(fēng)量28800-34600m3/h；過濾面積480m2；過濾風(fēng)速1.04m/min；濾筒規(guī)格φ325×1000mm，40個(gè)；濾料材質(zhì)，防靜電濾料。

8 設(shè)計(jì)預(yù)期結(jié)果

本套通風(fēng)系統(tǒng)，能夠?qū)S房的空氣進(jìn)行充分循環(huán)，帶走廠房的復(fù)合材料粉塵，并為廠房不斷帶進(jìn)新鮮空氣。此套系統(tǒng)解決了廠房粉塵超標(biāo)和空氣不流通的問題，為工人創(chuàng)造了一個(gè)良好的工作環(huán)境，保證了操作人員的身體健康，從而確保了各項(xiàng)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

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作者簡介：張志福（1983-），男，本科，工程師。