通風除塵在復合材料打磨上的設計應用

摘 要：文章通過對復合材料工件打磨工位通風系統的設計研究，提出了改善工人工作環境的解決辦法，介紹了工廠全面通風除塵的方法以及應用要點。

關鍵詞：復合材料；打磨除塵；氣流組織；方法

引言

隨著我國航空工業的快速發展，在航空制造中固體廢物之一——復合材料打磨除塵的處理越來越引起關注。大量的復合材料粉塵或煙塵彌漫在工作現場，對作業者的健康構成了嚴重的威脅，由此可能引起塵肺等職業病。結合工廠的實際情況，現對一典型的打磨工段復合材料粉塵處理方案設計進行介紹。

1 工程概況

遼寧省沈陽市某工廠復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 室內外設計計算參數

（1）室外設計參數：夏季通風室外計算溫度28℃，相對濕度64%；冬季通風室外計算溫度-13℃，相對濕度63%。

（2）室內設計參數：夏季室內設計參數32℃；冬季室內設計溫度28℃，冬季室內設計相對濕度75%。

3 方案選擇

3.1 通風形式

一般分為自然通風、機械輔助通風、完全機械通風三種形式；機械通風又分為全面通風和局部通風。

（1）自然通風是指利用廠房內外空氣密度差引起的熱壓或風力造成的風壓來促使空氣流動而進行的通風換氣。自然通風的優點，換氣量很大，在不消耗可再生能源情況下，可實現被動式制冷，有效改善室內熱環境，保證充足的新鮮空氣和良好的室內空氣質量。自然通風的缺點，由于室外氣候和建筑物本身的影響，對通風效果有很大影響；氣流組織不好控制，易產生氣流死角，局部地方可能產生過熱。

（2）機械輔助通風，在一些污染源或人員相對集中的廠房，除了整體自然通風外，還加上局部送排風設備，形成機械通風與自然通風相結合的設計。優點，對污染源有很好的控制，不等其擴散就將其抽走，保證了整體廠房的環境。

（3）機械通風是指利用送、排風機進行強制換氣的通風系統。優點，機械通風能精確地調節室內環境，對進出空氣進行有效的處理。缺點，投資大，維護復雜，需要消耗可再生能源。

3.2 廠房實際情況

本工程的廠房走向為南北走向，外窗面向北。廠房只有一側外窗，而且外窗只有廠房底部的可開啟，如果想要靠熱壓通風，顯然達不到自然通風的有利條件。此廠房的周圍有其它高大的廠房，靠風壓來通風，效果也不會好。

因此，此廠房不具備自然通風的良好條件，必須采用完全的機械通風設計，廠房產生的廢氣利用價值低，不適合做一次或二次回風使用。

3.3 方案確定

通過上述對幾種通風形式的分析，結合主廠房布置、當地的氣候條件及初投資的考慮，本工程空調通風采用如下方案，即采用全新風設計，上送風下排風；冬季熱負荷采用蒸汽加熱。

4 氣流組織

排除有害物最有效的方法是局部排風，但由于航空復合材料工件的顯著特點為體積大、形狀不規則；其打磨工作平臺又多為可移動式。故本設計采用全面送、排風方式，采用上送下排的氣流組織。圖1為氣流組織示意圖。

5 通風計算

在進行通風管道系統的設計計算前，必須首先確定各送（排）點的位置和送（排）風量、管道系統、風管材料等。設計計算的目的是，確定各管段的管徑和壓力損失，保證系統內達到要求的風量分配，并為風機選擇和繪制施工圖提供依據。

5.1 送風計算

根據均勻送風管道設計計算原理和假定流速法進行送風管路系統水力計算，水力計算結果見圖2所示。

5.2 排風計算

根據均勻排風管道設計計算原理和假定流速法進行排風管路系統水力計算，水力計算結果見圖3所示。

6 計算結果

廠房總換風量為60000m3/h，換氣次數n為35次/h。

（1）送風系統為全新風系統，總風量為60000m3/h，送風口數量為16個，送風口尺寸為600×400，風口風速為4.34m/s；送風系統采用蒸汽換熱器加熱，加熱量為628kW。

（2）除塵排風系統總排風量為60000m3/h，排風口數量為18個，排風口尺寸為600×400，風口風速為3.39m/s。

7 設備的選擇

7.1 新風機組選擇

根據廠房實際情況和上述綜合計算，選擇ZK60新風機組，額定風量L=60000m3/h，加熱量628kW。新風機組新風處理過程見圖4所示。

7.2 排風機選擇

根據水力計算結果，管路阻力約為1000pa，除塵器阻力為1300pa，因此系統總阻力為2300pa。根據阻力和風量綜合考慮，NO.8C離心風機兩臺，參數：風量為30000m3/h，功率37kW，風壓2754 pa。

7.3 除塵器的選擇

除塵器的選擇要在調查研究的基礎上，根據處理粉塵的不同，主要從除塵效率、處理能力、動力消耗與經濟性等幾個方面綜合考慮。

除塵器的種類很多，一般根據主要除塵機理的不同可分為重力、慣性、離心、過濾、洗滌，靜電等六大類；根據氣體凈化程度的不同可分為粗凈化、中凈化、細凈化與超凈化等四類；根據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。

本設計參考上述原理，綜合考慮選擇濾筒除塵器兩臺。根據處理風量和環保具體要求，確定除塵器技術參數如下：處理風量28800-34600m3/h；過濾面積480m2；過濾風速1.04m/min；濾筒規格φ325×1000mm，40個；濾料材質，防靜電濾料。

8 設計預期結果

本套通風系統，能夠將廠房的空氣進行充分循環，帶走廠房的復合材料粉塵，并為廠房不斷帶進新鮮空氣。此套系統解決了廠房粉塵超標和空氣不流通的問題，為工人創造了一個良好的工作環境，保證了操作人員的身體健康，從而確保了各項生產的順利進行。

參考文獻

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作者簡介：張志福（1983-），男，本科，工程師。