面粉車間通風(fēng)及循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建議

王向東,馮 強(qiáng),，趙 峰

1.無錫中糧工程科技有限公司 (無錫 214035)

2. 中糧工程裝備(無錫)有限公司 (無錫 214000)

目前面粉企業(yè)車間生產(chǎn)環(huán)境的空氣條件已成為生產(chǎn)加工過程中必須要考慮的部分。車間內(nèi)部的壓力環(huán)境、加工過程中的熱積累、空氣中的灰塵和其他有害物質(zhì)，車間設(shè)備、管道內(nèi)部的冷凝等，生產(chǎn)車間中存在著諸多與車間空氣相關(guān)的問題。這些問題會(huì)嚴(yán)重影響到車間員工的工作環(huán)境和最終生產(chǎn)出來的面粉的質(zhì)量。例如：車間內(nèi)的冷凝現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致面粉、麩皮等物料黏附在磨粉機(jī)、打麩機(jī)等設(shè)備的料斗內(nèi)，高方篩倉(cāng)門、篩格上，各種物料的溜管內(nèi)，一段時(shí)間的不及時(shí)清理就會(huì)導(dǎo)致最后的發(fā)霉變質(zhì)，然后導(dǎo)致微生物含量上升及微生物毒素的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響面粉及其副產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。從而這些因素最終影響到生產(chǎn)企業(yè)的效益和信譽(yù)。所以如何保證車間的內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定、理想的生產(chǎn)環(huán)境是工程設(shè)計(jì)必須要考慮的一個(gè)課題。

1 設(shè)計(jì)基本原則

影響車間內(nèi)空氣的因素有很多，比如磨粉機(jī)研磨物料過程中產(chǎn)熱，氣力輸送，較小空間內(nèi)空氣的頻繁交換，廢氣排放不充分，新鮮空氣補(bǔ)充不足等等。因此在做車間工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮整個(gè)車間的通風(fēng)調(diào)節(jié)管理，考慮室外新鮮空氣的充分補(bǔ)充，使車間內(nèi)的空氣處于一個(gè)潔凈、平衡、穩(wěn)定的可控狀態(tài)。

針對(duì)生產(chǎn)車間空氣環(huán)境的通風(fēng)循環(huán)問題，并不是要求車間內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)的空氣都達(dá)到一個(gè)最優(yōu)狀態(tài)。而是應(yīng)該根據(jù)具體的環(huán)境在保證避免上述問題出現(xiàn)的情況下，來達(dá)到一個(gè)最低的平衡界限即可。因此我們的目標(biāo)應(yīng)該是根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境和車間狀況以及客戶的需求來提供一個(gè)投資和操作維護(hù)費(fèi)用低，性價(jià)比高的設(shè)計(jì)方案。

2 建筑設(shè)計(jì)相關(guān)措施

通常根據(jù)車間內(nèi)空氣的溫度和濕度來定義空氣的狀況。在車間建設(shè)中實(shí)施相關(guān)的通風(fēng)措施后，可以在一定程度上控制空氣的溫度，如果投入更高的成本，也可以在一定程度上控制空氣濕度。車間廠房設(shè)計(jì)一定要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件來實(shí)施，同時(shí)也要考慮到一些極端氣候，表1是一些在不同氣候條件下需要考慮的一些建筑措施建議。

一般來說，結(jié)構(gòu)厚重的建筑車間更利于抵御極端的天氣氣候，車間房頂應(yīng)考慮保溫隔熱措施。對(duì)于新鮮空氣的補(bǔ)風(fēng)口也要合理選擇。要盡量避免將吸風(fēng)口設(shè)在濕冷的區(qū)域。因?yàn)闈窭涞目諝饬鬟M(jìn)車間很容易引起設(shè)備或者溜管內(nèi)的冷凝現(xiàn)象。

表1 車間建筑措施建議

2 通風(fēng)的分類及特點(diǎn)

車間內(nèi)的具體通風(fēng)措施首先要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境和客戶的具體要求來定。但最起碼車間內(nèi)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣需要及時(shí)換掉,在容易產(chǎn)生溫升的生產(chǎn)區(qū)域要把溫度盡可能降低。這些都需要采取一定的通風(fēng)措施。通風(fēng)措施的基本形式有兩種：自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。

2.1 自然通風(fēng)

在氣候比較干燥，溫度較高的區(qū)域，適合用自然通風(fēng)系統(tǒng)。自然通風(fēng)的投資和運(yùn)行維護(hù)成本都很低。在車間合適的位置開補(bǔ)風(fēng)口可以平衡各個(gè)樓層間的溫度避免熱量的積累。自然風(fēng)通過防水百葉窗進(jìn)入車間。 也可以在進(jìn)風(fēng)口增加空氣防蟲濾網(wǎng)及自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置， 當(dāng)溫度過低時(shí)，盡量減少空氣的進(jìn)入。車間產(chǎn)生的廢氣直接排到室外，無須熱量回收。

優(yōu)點(diǎn)：投資低，無能耗，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)成本低，工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，客戶容易買到相關(guān)設(shè)備，安裝方便；缺點(diǎn)：車間內(nèi)一直處于負(fù)壓狀態(tài)，進(jìn)風(fēng)沒有潔凈過濾，補(bǔ)風(fēng)量難以控制。

2.2 機(jī)械通風(fēng)

機(jī)械通風(fēng)是通過風(fēng)機(jī)系統(tǒng)將車間外新鮮空氣吹入生產(chǎn)車間，車間產(chǎn)生的廢氣狀況和當(dāng)?shù)氐木唧w氣候條件是考慮是否使用機(jī)械通風(fēng)的關(guān)鍵因素。采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)，要求吹入車間的空氣要少多于車間排出的廢氣，使車間內(nèi)形成微正壓狀態(tài)。這樣可以保證生產(chǎn)區(qū)域處于潔凈衛(wèi)生狀態(tài)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)，車間的區(qū)域位置，建筑結(jié)構(gòu)類型以及客戶的具體需求，機(jī)械通風(fēng)也可以做成不同的類型[1]。

優(yōu)點(diǎn)：使車間內(nèi)形成微正壓，空氣經(jīng)過過濾，保證了進(jìn)風(fēng)的潔凈程度，保證車間內(nèi)生穩(wěn)定；避免冷凝，適用范圍廣，系統(tǒng)配置獨(dú)立；缺點(diǎn)：集中空氣調(diào)節(jié)和分配系統(tǒng)需要占用大量的車間空間，投資成本高，運(yùn)行成本高，操作維護(hù)成本高。

2.2.1 基礎(chǔ)方案

由通風(fēng)風(fēng)機(jī)，送風(fēng)風(fēng)道，進(jìn)風(fēng)口百葉窗及空氣過濾器構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)將車間外的新鮮空氣經(jīng)過過濾送入生產(chǎn)車間。同時(shí)也可以根據(jù)需要通過空氣循環(huán)將車間內(nèi)部分含有熱量的空氣進(jìn)行循環(huán)利用。

2.2.2 中端方案

在基礎(chǔ)方案上，增加熱交換系統(tǒng)。將生產(chǎn)車間內(nèi)氣力輸送和通風(fēng)除塵的空氣攜帶的熱能通過熱交換器置換入新鮮空氣中，進(jìn)行循環(huán)利用。根據(jù)面粉車間的實(shí)際使用情況及經(jīng)驗(yàn)，一般在車間頂樓會(huì)形成嚴(yán)重的熱積累，所以一般在樓頂再增加排風(fēng)系統(tǒng)來降低頂層的熱積累。排出的空氣可以直接排向室外也再可以循環(huán)利用。

2.2.3 高端方案

在中端方案上再增加加熱，制冷除濕空調(diào)系統(tǒng)。通過溫度，濕度調(diào)節(jié)保證車間內(nèi)各個(gè)樓層都保持一種恒溫恒濕的環(huán)境。但是由于制粉車間有大量的氣力輸送和通風(fēng)除塵系統(tǒng)，像磨粉機(jī)樓層研磨過程中還會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。所以增加溫濕度空調(diào)系統(tǒng)所需成本巨大，使用成本也巨大。除非客戶明確要求，一般不會(huì)采用。目前國(guó)內(nèi)尚沒有廠家配置。

3 空氣循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則

3.1 車間空氣直接循環(huán)利用

在外界空氣較低的情況下，車間內(nèi)的暖空氣可以直接進(jìn)行循環(huán)利用。像車間內(nèi)清粉機(jī)和磨粉機(jī)的系統(tǒng)產(chǎn)生的空氣可以很好的進(jìn)行熱循環(huán)再利用。但是出于車間衛(wèi)生方面的考慮，使用的循環(huán)空氣必須先經(jīng)過通風(fēng)處理中心進(jìn)行二次過濾，保證空氣的潔凈衛(wèi)生。這種熱循環(huán)的利用最為高效，但是也無法避免一些細(xì)微的粉塵，氣味及水汽再次進(jìn)入車間。例如像磨粉機(jī)負(fù)壓提料后的空氣，水分含量較高，所以多數(shù)情況下只能允許一部分的該空氣進(jìn)入再循環(huán)系統(tǒng)。出于衛(wèi)生安全的考慮，清理工段，副產(chǎn)品研磨工段以及麩皮倒倉(cāng)及制粒工段等類似系統(tǒng)，空氣含塵氣體較多，空氣質(zhì)量很差，不能在進(jìn)入空氣循環(huán)系統(tǒng)。如果車間空氣直接循環(huán)使用時(shí)，必須在加三通裝置，使該部分空氣可以根據(jù)需要選擇是否排入車間或者排向室外。

3.2 通過熱交換裝置循環(huán)利用

根據(jù)當(dāng)?shù)胤梢蠡蛘呖蛻魧?shí)際需求，可以將車間的生產(chǎn)廢氣通過熱交換的方式將能量進(jìn)行重新收集利用。在這種情況下，熱交換的方式也是多種多樣，如板式熱交換，旋轉(zhuǎn)式熱交換，復(fù)合式熱交換系統(tǒng)等。由于面粉廠的排風(fēng)處和補(bǔ)風(fēng)處經(jīng)常會(huì)離得很遠(yuǎn)，所以面粉廠一般會(huì)采用復(fù)合式熱循環(huán)系統(tǒng)，降低整體維護(hù)成本。

3.3 熱源，制冷，溫濕度調(diào)節(jié)

如果通過熱交換后車間所需的熱風(fēng)溫度仍達(dá)不到要求，這時(shí)就需要考慮額外的熱源對(duì)補(bǔ)進(jìn)的空氣進(jìn)行再加熱。 該熱源可以是蒸汽，天然氣，熱水或者電加熱器等。如果車間補(bǔ)進(jìn)的空氣需要被制冷后送入車間。就需要考慮空氣凈化裝置和制冷設(shè)備。

3.4 通風(fēng)分布系統(tǒng)

水平風(fēng)道連接在垂直送風(fēng)道上，分布在各個(gè)樓層?？梢允卿摪寤蛘呋炷痢Ｔ诿總€(gè)水平風(fēng)道上安裝格柵或者自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備來根據(jù)需求調(diào)節(jié)各個(gè)樓層的需風(fēng)量。

4 典型熱源車間通風(fēng)處理

4.1 羅茨風(fēng)機(jī)房

對(duì)于羅茨風(fēng)機(jī)房，最好考慮強(qiáng)制通風(fēng)。通過羅茨風(fēng)機(jī)的耗氣量和設(shè)備產(chǎn)生的廢熱來計(jì)算補(bǔ)風(fēng)量。沒有被鼓風(fēng)機(jī)抽走的空氣可以在排向室外或者進(jìn)入生產(chǎn)車間，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝图竟?jié)?？諝庵评湎到y(tǒng)一定不要和羅茨風(fēng)機(jī)放在同一個(gè)房間。由于控制制冷設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱。

4.2 空壓機(jī)房。

正常情況下空壓機(jī)房和羅茨風(fēng)機(jī)房需要分開?？諌簷C(jī)房自熱通風(fēng)即可。新鮮空氣通過防雨百葉窗進(jìn)入室內(nèi)，空壓機(jī)產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過管道排出室外。 對(duì)于一些寒冷的地區(qū)或者季節(jié)。也可以考慮在廢氣排出管道上安裝三通，根據(jù)需要排出室外或者再循環(huán)利用

4.3 粉碎機(jī)房

車間內(nèi)，粉碎機(jī)也是一個(gè)噪音產(chǎn)生非常大的一個(gè)設(shè)備。在有條件的情況下可以考慮做一個(gè)單獨(dú)的隔音房子。粉碎機(jī)一般配備功率很大，工作過程中會(huì)有大量的廢熱產(chǎn)生。所以一般情況下會(huì)在粉碎機(jī)卸料斗上增加吸風(fēng)或者研磨后的物料直接通過氣力吸運(yùn)輸送，通過風(fēng)機(jī)來給粉碎機(jī)降溫。此時(shí)就需要考慮房間要有足夠的補(bǔ)風(fēng)。

4.4 電氣控制柜室

電氣設(shè)備房間必須考慮室內(nèi)通風(fēng)問題，在一些炎熱地區(qū)或者炎熱的季節(jié)還要考慮安裝開啟空調(diào)制冷系統(tǒng)。

5 通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)鍵控制點(diǎn)

(1)車間廢氣必須一直進(jìn)行替換，補(bǔ)充新鮮空氣。在定位新鮮空氣補(bǔ)風(fēng)口時(shí)一定注意當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r及車間位置，例如在炎熱地區(qū)，將進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)在陰涼處，避免空氣暴曬。

(2)車間內(nèi)空氣溫度要保持穩(wěn)定，溫度要一直保持高于露點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，溫度一般要保持在18 ℃～20 ℃以上。

(3)車間內(nèi)部一直保持微正壓狀態(tài)。讓車間內(nèi)部保持一定的正壓狀態(tài)，可以大大提高通風(fēng)除塵效率減少設(shè)備內(nèi)粉塵外溢，同時(shí)可以避免冷凝問題的出現(xiàn)。

(4)對(duì)于車間內(nèi)大型通風(fēng)風(fēng)道及分配風(fēng)道的配置，在前期的工程設(shè)計(jì)和土建設(shè)計(jì)階段就要著手考慮足夠的設(shè)計(jì)空間。

(5)如果車間在通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)中考慮增加熱源系統(tǒng)，也必須盡早的將該系統(tǒng)的規(guī)格參數(shù)做適當(dāng)考慮

(6)通風(fēng)循環(huán)管道中，空氣流速一般設(shè)定在6～8 m/s。 風(fēng)道進(jìn)出口風(fēng)速控制在2 m/s內(nèi)，以降低壓損及空氣噪音。在敞開的建筑區(qū)域，空氣流速要保持在1 m/s 以下。

(7)如果車間內(nèi)一部分設(shè)備經(jīng)常在較冷的環(huán)境中頻繁啟動(dòng)，建議增加供暖系統(tǒng)。

(8)面粉車間正常生產(chǎn)過程中，車間衛(wèi)生屬于較潔凈狀態(tài)不存在大量粉塵外溢的危險(xiǎn)。但是面粉作為可燃有機(jī)物，如果粉塵泄露達(dá)到一定濃度也存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)，所以車間在設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)還有考慮事故通風(fēng)與正常通風(fēng)相結(jié)合。關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置粉塵檢測(cè)報(bào)警和控制系統(tǒng)[2]。