整體廠房廢氣治理技術(shù)探討

葛維翰

（哈爾濱新海德智能環(huán)境工程有限公司 黑龍江哈爾濱 150000）

廠房內(nèi)的污染源是有數(shù)的，屬于點(diǎn)源污染，將整個(gè)廠房視為一個(gè)污染源意味著將廠房內(nèi)的污染源擴(kuò)大化，由點(diǎn)源污染變成體源污染，因此，整體廠房廢氣治理將要犧牲更多的流量和風(fēng)壓。

1 整體廠房廢氣治理的必要性：

1.1 廠房內(nèi)的工作面大，點(diǎn)源污染分布廣并且不固定，不適合采用局部治理技術(shù)；

1.2 廠房內(nèi)生產(chǎn)線排列緊密，吊裝工作頻繁，客觀上無法對(duì)點(diǎn)源進(jìn)行廢氣捕集；

1.3 工件體積龐大，點(diǎn)源污染分布在工件的多個(gè)位置，客觀上無法對(duì)廢氣進(jìn)行局部捕集或?qū)ぜ忾]；

1.4 采用了點(diǎn)源污染局部治理的廠房，在工件流轉(zhuǎn)中存在無組織排放的普遍現(xiàn)象，再加上廢氣凈化設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)百分之一百的凈化效果，殘余的廢氣經(jīng)過積累，會(huì)在廠房的上空形成廢氣層，整體廠房廢氣治理技術(shù)輔助進(jìn)一步改善廠房環(huán)境。

2 設(shè)計(jì)原則

整體廠房的廢氣捕集分為分布式和集中式，相應(yīng)的治理也分為分布式治理和集中式治理。分布式模式是多個(gè)風(fēng)機(jī)和多個(gè)治理設(shè)備，風(fēng)機(jī)和治理設(shè)備是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們將這個(gè)對(duì)應(yīng)組合稱為分布式凈化單元；而集中式模式只有一套風(fēng)機(jī)組和一套凈化機(jī)組，我們將這個(gè)組合命名為集中式凈化機(jī)組[1]。

2.1 流量計(jì)算

設(shè)計(jì)整體廠房的排風(fēng)首先需要計(jì)算流量，為了便于理解和后續(xù)的經(jīng)濟(jì)分析，我們假定廠房的容積為100m×100m×15m，也就是說，廠房的容積為150000m3。

一般換氣次數(shù)的設(shè)計(jì)值取2到4次每小時(shí)[2]，則該假想廠房的設(shè)計(jì)流量為600000m3/h。

關(guān)于廠房換氣次數(shù)的計(jì)算還有根據(jù)污染源的排放量的加權(quán)計(jì)算方法，計(jì)算公式如下[5]：

L=kx/(y2-y0)

其中L——全面通風(fēng)量，m3/s；

K——安全系數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)值取3～10的范圍；

X——有害物散發(fā)量，g/s；

y2——有害物質(zhì)的濃度，g/m3；

y0——有害物質(zhì)的目標(biāo)濃度，g/m3。

選擇哪種計(jì)算方法取決于污染源的密度、廢氣流量、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等諸多因素。實(shí)際操作中，可以對(duì)兩種計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，結(jié)合使用方的實(shí)際要求最終確定。

2.2 換氣量設(shè)計(jì)原則

2.2.1 當(dāng)室內(nèi)同時(shí)存在有害物源、熱源和濕氣源時(shí)，分別計(jì)算換氣量，然后取最大值；

2.2.2 某種溶劑的蒸汽及刺激性氣體（如SO2、SO3或氟化氫）有兩種以上同時(shí)向室內(nèi)散發(fā)時(shí)，由于對(duì)人體的危害有聯(lián)合作用，全面換氣量應(yīng)把各種氣體分別稀釋至容許濃度的空氣總量之和；

2.2.3 除上述有害物質(zhì)的蒸汽與氣體外，其他有害物質(zhì)同時(shí)散發(fā)時(shí)，通風(fēng)量僅按需要換氣量最大的有害物質(zhì)計(jì)算。

2.3 氣流組織原則

2.3.1 全面通風(fēng)的進(jìn)、排風(fēng)應(yīng)避免使含有大量熱、濕或有害物質(zhì)的空氣流入沒有或僅有少量熱、濕或有害物質(zhì)的作業(yè)地帶或人員經(jīng)常停留的場所，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)盡量靠近作業(yè)地點(diǎn)，排風(fēng)口應(yīng)盡量靠近有害物源或有害物質(zhì)濃度高的區(qū)域；

2.3.2 要求的衛(wèi)生條件比周圍環(huán)境的衛(wèi)生條件高時(shí)，應(yīng)保持廠房內(nèi)為正壓狀態(tài)；

2.3.3 盡量使進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布，減少渦流，避免有害物質(zhì)的局部地點(diǎn)積聚；

2.3.4 進(jìn)、排風(fēng)口的相對(duì)位置應(yīng)安排妥當(dāng)，防止進(jìn)風(fēng)氣流不經(jīng)污染地帶就直接排出室外，形成氣流短路。

2.4 送風(fēng)原則

2.4.1 放散熱或同時(shí)放散熱、濕和有害氣體的生產(chǎn)廠房及輔助建筑物，當(dāng)采用上部或上、下部同時(shí)全面排風(fēng)時(shí)，宜送至作業(yè)地帶；

2.4.2 放散粉塵或密度比空氣大的氣體或蒸汽，而不同時(shí)放散熱的生產(chǎn)廠房及輔助建筑，當(dāng)從下部地帶排風(fēng)時(shí)，已送至上部地帶；

2.4.3 當(dāng)固定工作地點(diǎn)靠近有害物放散源，且不可能安裝有效的局部排風(fēng)裝置時(shí)，應(yīng)直接向工作地點(diǎn)送風(fēng)。

2.5 排風(fēng)原則

2.5.1 當(dāng)有害氣體和蒸汽密度比空氣小時(shí)，或在相反的情況下，但車間內(nèi)有穩(wěn)定的上升氣流時(shí)，宜從房間上部地帶排出所需風(fēng)量的2/3，從下部地帶排出1/3；

2.5.2 當(dāng)有害氣體和蒸汽密度比空氣大，車間內(nèi)不會(huì)形成穩(wěn)定的上升氣流時(shí)，宜從房間上部地帶排出所需風(fēng)量的1/3，從下部地帶排出2/3；

2.5.3 房間上部地帶排出風(fēng)量不應(yīng)小于每小時(shí)一次換氣；

2.5.4 從房間下部地帶排出的風(fēng)量，包括距地面2m以內(nèi)的局部排風(fēng)量。

3 分布式模式

采用分布式模式的整體廠房廢氣治理的關(guān)鍵步驟之一是網(wǎng)格化，將廠房按設(shè)計(jì)流量劃分成若干個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格是分布式凈化單元的流量，全部單元流量的總和等于或大于設(shè)計(jì)流量。比如，若分布式凈化單元的流量為15000m3/h，則需要40個(gè)分布式凈化單元。

3.1 廠房補(bǔ)風(fēng)

廠房補(bǔ)風(fēng)以采用自然補(bǔ)風(fēng)模式為主，采用分布式補(bǔ)風(fēng)單元為輔[2]，減少資金投入。自然補(bǔ)風(fēng)是通過底層的氣窗和門來實(shí)現(xiàn)，有條件的也可以利用聯(lián)通的隔壁廠房，這樣可以減少熱源的投入。在自然補(bǔ)風(fēng)模式中，由于廠房門設(shè)有熱風(fēng)幕，可以提升補(bǔ)充空氣的溫度，所以，冬季補(bǔ)風(fēng)以廠房門補(bǔ)風(fēng)為主。對(duì)于非危險(xiǎn)性廢氣凈化時(shí)，可以將凈化后的達(dá)標(biāo)氣體進(jìn)行回用補(bǔ)風(fēng)，尤其是在北方的冬季，可以減少熱源的損失。

3.2 中央控制系統(tǒng)

分布式凈化單元和分布式補(bǔ)風(fēng)單元的控制由無線中控系統(tǒng)統(tǒng)一執(zhí)行，無線通信技術(shù)選用ZIGBEE通信技術(shù)[3]。在分布式控制系統(tǒng)中，中控系統(tǒng)是整個(gè)分布式系統(tǒng)的核心，中控系統(tǒng)的作用就是控制風(fēng)機(jī)動(dòng)力，它最大的優(yōu)勢就是組態(tài)靈活。風(fēng)量調(diào)整原則是凈化單元的總排風(fēng)量要略大于補(bǔ)風(fēng)總量，這樣廠房會(huì)呈現(xiàn)輕微的負(fù)壓，避免污染的廢氣影響大氣環(huán)境。

4 集中式模式

集中式模式的整體廠房凈化系統(tǒng)由回風(fēng)口、回風(fēng)管道、凈化與新風(fēng)機(jī)組、送風(fēng)管道、送風(fēng)口和控制柜組成。凈化與新風(fēng)機(jī)組將廢氣凈化功能和新風(fēng)補(bǔ)償功能有機(jī)組合在一起，新風(fēng)補(bǔ)償時(shí)，部分采用凈化后的廠房內(nèi)氣體。送風(fēng)口安裝在廠房地面以上2000mm高位置，通過分支管道與送風(fēng)管道連接，氣流組織采用置換通風(fēng)模式，下送上回。在實(shí)際工作中，大面積廠房一般設(shè)有排風(fēng)天窗，而且每25m寬設(shè)一跨。集中式整體廠房設(shè)計(jì)時(shí)，在每跨安裝一套機(jī)組和配套的回風(fēng)、送風(fēng)系統(tǒng)，這就是集中式整體廠房的分跨治理[4]。

5 經(jīng)濟(jì)分析

經(jīng)濟(jì)分析從投資、建設(shè)周期、運(yùn)營和維護(hù)三個(gè)方面來考慮。

5.1 投資

分布式和集中式整體廠房廢氣治理系統(tǒng)在投資方面的最大區(qū)別就是通風(fēng)管道的投入，在這一方面，集中式整體廠房廢氣治理系統(tǒng)遠(yuǎn)大于分布式整體廠房廢氣凈化系統(tǒng)；

5.2 運(yùn)營

在運(yùn)營方面，由于集中式整體廠房廢氣治理系統(tǒng)需要克服長通風(fēng)管道的較大的壓力損失，需要較大全壓的風(fēng)機(jī)組進(jìn)行配合，因此，集中式整體廠房廢氣治理系統(tǒng)要消耗更多的電能

5.3 維護(hù)

在維護(hù)方面，集中式整體廠房廢氣治理系統(tǒng)要消耗更多的耗材。

5.4 建設(shè)周期

由于沒有通風(fēng)管道系統(tǒng)的安裝工程，分布式整體廠房廢氣治理系統(tǒng)的建設(shè)周期要短一些。

6 應(yīng)用

我們將廠房做一下分類，分為已有廠房和新建廠房。

6.1 已有廠房

已有廠房又可以分為有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和無通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。

6.1.1 有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)于有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的廠房可以對(duì)機(jī)組進(jìn)行改造，根據(jù)廠房廢氣的性質(zhì)，在原有機(jī)組的基礎(chǔ)上增加廢氣凈化功能段也可以用廢氣凈化功能段替換原來的中效過濾段。

由于增加的廢氣凈化功能段會(huì)同時(shí)增加管道的壓力損失，所以需要對(duì)原有的風(fēng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行補(bǔ)償。

6.1.2 無通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。無通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的廠房一般設(shè)有分布式排風(fēng)口，有的排風(fēng)口安裝了軸流風(fēng)機(jī)，有的靠“熱煙羽效應(yīng)”自然排風(fēng)。可以采用分布式凈化單元來替代原來的軸流風(fēng)機(jī)，或者新安裝分布式凈化單元。

6.2 新建廠房

新建廠房分為安裝通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和不安裝通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)兩種。對(duì)于安裝通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的廠房，在機(jī)組設(shè)計(jì)上增加廢氣凈化功能段；對(duì)于不安裝通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的廠房，直接設(shè)計(jì)分布式凈化單元。

6.3 局部廢氣治理的必要

對(duì)于廠房內(nèi)可以進(jìn)行局部廢氣治理的工位，有必要進(jìn)行局部治理，只有在局部治理工作全部完成的情況下再考慮整體治理。相對(duì)于整體廠房廢氣治理，局部廢氣治理的投入少、運(yùn)營費(fèi)用低、針對(duì)性強(qiáng)、效果明顯。在充分實(shí)施了局部治理后的廠房進(jìn)行整體廠房治理，可以減少整體治理的投入、降低整體設(shè)施運(yùn)營費(fèi)用。局部與整體有機(jī)配合的結(jié)果就是綜合費(fèi)用低、治理效果好、性價(jià)比最優(yōu)。

7 結(jié)語

整體廠房廢氣治理要充分與局部廢氣治理相結(jié)合，與通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)相融合，優(yōu)先考慮分布式治理技術(shù)。

[1]姜安璽,等.空氣污染控制.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[2]加藤龍夫,等.惡臭的儀器分析.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1992.

[3]張杰濤.一種嶄新的無線通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)-ZIGBEE.2005-06-26.