紡織業(yè)廠房通風(fēng)系統(tǒng)改造

司朝兵，王 娣

（江蘇鷹游紡機(jī)有限公司，江蘇連云港 222062）

我國(guó)紡織行業(yè)發(fā)展快速，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為滿足生產(chǎn)多樣化需求，紡織廠廠房結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化。紡織生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排出大量余熱和有害氣體，對(duì)設(shè)備壽命及正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，甚至對(duì)工人健康造成危害。選擇合適的廠房通風(fēng)方式，對(duì)凈化車(chē)間工作環(huán)境、保護(hù)工人健康顯得尤為重要。

1 通風(fēng)方式概述

根據(jù)通風(fēng)的動(dòng)力，通風(fēng)方式可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)方式是依靠室內(nèi)外空氣溫差所造成的熱壓，或利用室外風(fēng)力作用在建筑物上形成的壓差，使室內(nèi)外空氣得到交換，優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、節(jié)能，缺點(diǎn)是進(jìn)風(fēng)不能預(yù)處理、排風(fēng)不能凈化，通風(fēng)效果不穩(wěn)定。機(jī)械通風(fēng)方式靠風(fēng)機(jī)動(dòng)力使空氣流動(dòng)，進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)可進(jìn)行處理，通風(fēng)參數(shù)可按照要求設(shè)定，以確保廠房?jī)?nèi)的通風(fēng)量［1］。兩者通風(fēng)效果見(jiàn)圖1。

2 通風(fēng)系統(tǒng)的改造

目前，大多數(shù)廠房仍采用傳統(tǒng)的自然通風(fēng)方式，受環(huán)境限制，通風(fēng)效果不明顯。本研究對(duì)自然通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化，對(duì)廠房建模設(shè)置相關(guān)參數(shù)條件，將機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)相結(jié)合，對(duì)排風(fēng)位置、廠房結(jié)構(gòu)及排風(fēng)方式提出改造方案，優(yōu)化紡織行業(yè)廠房環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗［2］。

2.1 廠房結(jié)構(gòu)建模

紡織廠廠房人員活動(dòng)區(qū)域較大，熱源和污染源的位置相對(duì)集中和固定，所以要求廠房空間開(kāi)闊，具有良好的通風(fēng)條件。采用局部排風(fēng)與自然通風(fēng)相結(jié)合，在人員密集位置安裝局部送風(fēng)設(shè)備，同時(shí)將柱間距適當(dāng)加大。使用Creo 軟件繪制裝配模型，建模過(guò)程如圖2所示。

圖2 廠房三維建模

2.2 通風(fēng)方式的選擇

全面通風(fēng)就是對(duì)房間進(jìn)行通風(fēng)換氣，以稀釋室內(nèi)有害氣體，消除余熱、余溫，使之符合標(biāo)準(zhǔn)要求。全面通風(fēng)的動(dòng)力可以是自然風(fēng)壓和熱壓，也可以是風(fēng)機(jī)風(fēng)壓。全面通風(fēng)具體實(shí)施方法又可分為：全面排風(fēng)法、全面送風(fēng)法、局部排風(fēng)混合法等，可根據(jù)車(chē)間的實(shí)際情況采用不同的方法。

常采用在作業(yè)點(diǎn)附近設(shè)置普通風(fēng)扇進(jìn)行循環(huán)吹風(fēng)，以加快對(duì)流散熱。工作點(diǎn)風(fēng)速要求：輕作業(yè)2～4 m/s，中作業(yè)3～5 m/s，重作業(yè)5～7 m/s。在普通軸流風(fēng)機(jī)上加設(shè)甩水盤(pán)裝置具有降溫作用，但會(huì)引起人造汗，要求水滴小于60 μm，最大不超過(guò)100 μm，風(fēng)速不大于3～5 m/s，可用于溫度高于35 ℃、輻射強(qiáng)度大于1 400 W/m2、細(xì)小霧滴對(duì)生產(chǎn)工藝無(wú)影響的中重作業(yè)點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 噴霧風(fēng)扇

2.3 通風(fēng)量的計(jì)算

為了分析廠房?jī)?nèi)空氣中有害物質(zhì)量濃度與通風(fēng)量之間的關(guān)系，先研究一種理想的情況，假設(shè)有害物在室內(nèi)均勻散發(fā)（室內(nèi)空氣中有害物質(zhì)量濃度是均勻的），送風(fēng)氣流和室內(nèi)空氣的混合在瞬間完成，送排風(fēng)氣流是等溫的。排污模型如圖4 所示。由圖4 可以看出，在房間體積為Vf的空間內(nèi)，有害物源每秒鐘散發(fā)的有害物量為x（g/s），通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)動(dòng)前室內(nèi)空氣中有害物質(zhì)量濃度為ρ（g/m3），通風(fēng)風(fēng)量為L(zhǎng)（m3/s），入風(fēng)的有害物質(zhì)量濃度為ρ0（g/m3），排風(fēng)的有害物質(zhì)量濃度為ρ1（g/m3）。

圖4 排污模型示意圖

排污微分方程：送入量為L(zhǎng)ρ0dτ，散發(fā)量為xdτ，排走量為L(zhǎng)ρ1dτ，變化量為d（Vf?ρ）=Vfdρ，則：

排污微分方程求解：

在穩(wěn)定狀態(tài)下風(fēng)量公式為：

則：

考慮到室內(nèi)有害物分布及通風(fēng)氣流的不均勻性，增大安全系數(shù)K=3～10，則：

其中，ρs為有害物安全質(zhì)量濃度。

消除余熱風(fēng)量公式：

其中，G為通風(fēng)質(zhì)量風(fēng)量，kg/s；Q為室內(nèi)余濕量，g/s；tp為排氣含濕量，g/kg；t0為進(jìn)氣含濕量，g/kg。

2.4 全面通風(fēng)的氣流組織

氣流組織：送風(fēng)、排風(fēng)口位置的合理布置，選用合理的風(fēng)口形式，合理分配風(fēng)流。

氣流組織原則：能避免把有害物吹向作業(yè)人員操作區(qū)；能有效地從污染源附近或有害物質(zhì)量濃度最大的區(qū)域排出污染空氣；能確保在整個(gè)房間內(nèi)進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布，盡量減少渦流區(qū)［3］，如圖5所示。

圖5 車(chē)間氣流組織示意圖

為了把有害物從室內(nèi)迅速排出，排風(fēng)口應(yīng)該盡量設(shè)置在有害物質(zhì)量濃度高的區(qū)域。因此，了解車(chē)間內(nèi)的有害氣體質(zhì)量濃度分布是設(shè)計(jì)全面通風(fēng)時(shí)必須注意的一個(gè)問(wèn)題。有害氣體在車(chē)間內(nèi)的分布不單純?nèi)Q于有害氣體的密度，更主要是取決于有害氣體與室內(nèi)空氣混合后的混合氣體密度。車(chē)間內(nèi)有害氣體質(zhì)量濃度一般不會(huì)太高，由此引起的空氣密度增值一般不會(huì)超過(guò)0.3～0.4 g/m3。但是，空氣溫度變化1 ℃，所引起的密度變化為4 g/m3。由此可見(jiàn)，只要室內(nèi)空氣溫度分布有很小的不均勻，有害氣體就會(huì)隨室內(nèi)空氣一起運(yùn)動(dòng)。因此，有害氣體本身的密度大小對(duì)其質(zhì)量濃度分布的影響是極小的。只有當(dāng)室內(nèi)沒(méi)有對(duì)流氣流時(shí)，密度較大的有害氣體才會(huì)集中在車(chē)間下部。另外，有些比較輕的揮發(fā)物如汽油、醚等，由于蒸發(fā)吸熱，會(huì)使周?chē)諝鉁囟认陆?，和周?chē)諝庖黄鹣鲁痢?/p>

在通風(fēng)過(guò)程中，廠房?jī)?nèi)空氣通過(guò)進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)各種高低溫?zé)嵩催M(jìn)行交換，為了使廠房?jī)?nèi)的空氣溫度維持不變，必須使廠房?jī)?nèi)的總得熱量∑Qd與總失熱量∑Qs相等，也就是要保持廠房?jī)?nèi)的熱平衡［4］。

3 節(jié)能通風(fēng)措施

（1）在集中采暖地區(qū)設(shè)局部排風(fēng)的建筑，在風(fēng)量平衡需要送風(fēng)時(shí)，應(yīng)首先考慮自然補(bǔ)風(fēng)。

（2）當(dāng)相鄰房間未設(shè)組織進(jìn)風(fēng)裝置時(shí)，要取其冷風(fēng)滲透量的50%作為自然補(bǔ)風(fēng)。

（3）對(duì)于每班運(yùn)行不足2 h 的局部排風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)風(fēng)量和熱量平衡計(jì)算，對(duì)室溫沒(méi)有很大影響時(shí)，可不設(shè)機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)。

（4）機(jī)械進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)在冬季應(yīng)采用較高的送風(fēng)溫度，直接吹向工作地點(diǎn)的空氣，溫度不應(yīng)低于人體表面溫度（34 ℃左右），最好在37～50 ℃，這樣可避免人體不適。

（5）將室外空氣直接送到局部排風(fēng)罩或排風(fēng)罩的排風(fēng)口附近，補(bǔ)充局部排風(fēng)系統(tǒng)排出的風(fēng)量。例如采用送風(fēng)通風(fēng)柜，其70%的排風(fēng)量由室外空氣直接供給，這樣可以減小車(chē)間排風(fēng)熱損失。

（6）為充分利用排風(fēng)余熱，節(jié)約能源，在可能的條件下應(yīng)設(shè)置熱回收裝置。

機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)示意圖如圖6 所示。余熱回收裝置如圖7所示。

圖6 機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)示意圖

圖7 余熱回收裝置

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)紡織廠廠房建模模擬廠房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的計(jì)算與改造，保證廠房?jī)?nèi)的廢氣余熱有效排除，同時(shí)將足夠的新鮮空氣有效地送入工作場(chǎng)所。該通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理，可減少輸配系統(tǒng)能耗和漏風(fēng)量，在保證廠房生產(chǎn)環(huán)境的情況下，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保運(yùn)行，為紡織業(yè)廠房改造提供新的思路和方法。