工業(yè)通風在化工生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

竇鑫祿

（中昊（大連）化工研究設(shè)計院有限公司，遼寧 大連 116023）

通風工程在我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的進程中，一方面起著改善居住建筑和生產(chǎn)車間的居住條件，保護人民健康、提高勞動生產(chǎn)率的重要作用；另一方面在許多工業(yè)部門又是保證生產(chǎn)正常進行，提高產(chǎn)品質(zhì)量所不可缺少的一個組成部分。在化工生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的余熱、余濕以及余毒，如不加以控制，就會使室內(nèi)環(huán)境空氣受到污染和破壞，危害人類健康，影響生產(chǎn)過程的正常進行。工業(yè)通風就是為了控制工業(yè)污染物的產(chǎn)生和擴散，以改善車間環(huán)境，保證生產(chǎn)的順利進行。

1 項目概況

現(xiàn)有某化工項目（項目所在地大連）催化劑裝置反應(yīng)釜安裝于工廠獨立的三層建筑內(nèi)。

建筑一層反應(yīng)釜間可能泄露介質(zhì)為合成烴的混合物，相對密度較大，設(shè)備表面溫度80℃，設(shè)備的總散熱面積為600m2，管道的表面溫度60℃，管道的總散熱面積為90m2。

建筑二層反應(yīng)釜間可能泄露介質(zhì)為合成烴的混合物，相對密度較大，設(shè)備表面溫度80℃，設(shè)備的總散熱面積為440m2，管道的表面溫度80℃，管道的總散熱面積為150m2。

建筑三層反應(yīng)釜間為胺冷卻器間，可能泄露介質(zhì)為三乙胺，相對密度較大，設(shè)備表面溫度60℃，設(shè)備的總散熱面積為50m2。

2 通風的目的

本項目通風主要是為清除建筑內(nèi)設(shè)備及管道產(chǎn)生的余熱和設(shè)備及管道連接處產(chǎn)生的余毒。

2.1 余熱

此項目建筑內(nèi)的散熱設(shè)備及管道相當于恒壁溫模型，根據(jù)工藝可知，建筑面積為900m2／層，建筑層高H＝4.5m，設(shè)備允許最高環(huán)境溫度為t＝30℃，又自然對流換熱系數(shù)為h＝5～10W／m2·℃，本次取h＝8W／m2·℃，由對流換熱公式Q＝hA△t可知散熱設(shè)備及管道的散熱量為，Q一層＝45.6 kW，Q二層＝23.6kW，Q三層＝12kW。

2.2 余毒

建筑的一層和二層可能泄露介質(zhì)為合成烴的混合物，其主要成分為醇類、二甲醚以及烯烴，眾所周知有機烴類有難聞的氣味、相對密度較大，受熱易分解；三層可能泄露介質(zhì)為三乙胺，三乙胺有強烈氨臭，對呼吸道有強烈的刺激性。而且此項目的有機烴類均為易燃易爆物質(zhì)，十分危險。

3 通風量的確定

項目所在地為大連，由設(shè)計手冊可知，大連地區(qū)夏季通風室外計算溫度為26.3℃，冬季通風室外計算溫度為－9.8℃，又已知在標態(tài)下的空氣定壓比熱容為1.004kJ／（kg·K），密度為1.29kg／m3，則消除余熱所需通風量，夏季約為（詳細計算過程略）V一層＝34 500m3／h，V二層＝17 800m3／h，V三層＝9 100m3／h；冬季約為V一層＝3 200m3／h，V二層＝1 650m3／h，V三層＝90m3／h。為消除余毒所需的通風量可根據(jù)《化工采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》HG／T 20698中對有機烴類換氣次數(shù)的規(guī)定，三乙胺換氣次數(shù)為14次／h，烯烴約為12次／h等，故換氣次數(shù)P一層＝12次／h，P二層＝12次／h，P三層＝14次／h，則為消除余毒所需通風量約為V一層＝48 600 m3／h，V二層＝48 600m3／h，V三層＝56 700m3／h。綜上所述，反應(yīng)釜間一層、二層、三層的通風量分別為V一層＝48 600m3／h，V二層＝48 600m3／h，V三層＝56 700m3／h，即滿足對烴類物質(zhì)換氣的要求，又可同時消除余熱。

4 方案分析

由于本項目建筑內(nèi)設(shè)備的散熱量較大，設(shè)備的管道連接處有可能泄漏有毒有害、易燃易爆的氣體，全面采用自然通風的方式將無法滿足生產(chǎn)工藝要求，故通風方案選擇機械通風和自然通風相結(jié)合的通風方式。且室內(nèi)散熱量較大，根據(jù)《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019中的規(guī)定，當放散氣體的密度比室內(nèi)空氣輕，或雖比室內(nèi)空氣重但建筑內(nèi)放散的顯熱全年均能形成穩(wěn)定的上升氣流時，宜從房間上部區(qū)域排出。但是，如果在房間上部設(shè)置通風機，對于三層建筑來說，當?shù)讓咏ㄖM行排風時，排出的熱氣流有可能通過門窗縫隙進入上層建筑造成二次污染，尤其是在夏季這種情況發(fā)生的概率將會增大，故此種方案不可取。

由工藝可知，反應(yīng)釜設(shè)備的年工作小時為8 000h，三層建筑內(nèi)釋放的有毒有害、易燃易爆的氣體組成成分相似，混合后各介質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會有爆炸的可能，所以將二層和三層建筑的鋼筋混凝土樓板改為鋼格柵結(jié)構(gòu)，利用顯熱形成穩(wěn)定的上升氣流將放散介質(zhì)帶入頂層建筑，在三層建筑的頂部設(shè)置屋頂式通風機，又由于危險源為管道設(shè)備的連接處，設(shè)備的老化及連接處的腐蝕可能會突然放散大量有害氣體或有爆炸危險性的氣體，根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)設(shè)置事故通風，由工藝要求，事故通風的風量為正常通風的1.5倍，并且所有通風機要求防爆。

5 方案總結(jié)

本項目建筑中間樓層采用鋼格柵，利用顯熱形成穩(wěn)定的上升氣流將放散介質(zhì)帶入頂層，頂層設(shè)屋頂式通風機，通風機總風量為V總＝165 000m3／h（附加后的風量），事故通風為V事故＝247 500m3／h，故安裝六臺屋頂式風機（防爆等級為dⅡBT4），其中四臺為正常通風用風機，事故狀態(tài)下作為事故風機使用，另外兩臺風機可作為正常通風風機的備用風機，事故狀態(tài)下為事故風機。另由于本項目排風量較大，故應(yīng)設(shè)置補風系統(tǒng)，分別設(shè)置在一、二層建筑的下部區(qū)域進行補風，補風風量分別為通風風量的40%，總補風量為正常通風風量的80%，事故通風不設(shè)補風。事故通風風機應(yīng)與可燃氣體檢測系統(tǒng)聯(lián)鎖啟動，手動停止，并且事故通風的通風機，應(yīng)分別在室內(nèi)、室外便于操作的地點設(shè)置電器開關(guān)。

［1］ 采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB50019－2003［S］

［2］ 化工采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 HG／T 20698－2009［S］

［3］ 孫一堅、沈恒根.工業(yè)通風［M］.北京：中國建筑出版社，2010