某電鍍車間通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計

解麗娜

（沈陽工學(xué)院 能源與水利學(xué)院，遼寧 撫順 113008）

為了防止機(jī)械設(shè)備生銹、腐蝕等現(xiàn)象的出現(xiàn)以及設(shè)備的美觀性，制造過程中常需要對產(chǎn)品進(jìn)行電鍍處理，該工藝過程將會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、粉塵等污染物，若處理不及時、不到位，將會嚴(yán)重危害從業(yè)人員的身體健康[1-2]。由于電鍍粉塵對于人體的影響重大，國內(nèi)外學(xué)者展開了廣泛研究。

目前國內(nèi)外針對電鍍工藝通風(fēng)除塵技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，袋式除塵、電除塵等技術(shù)已經(jīng)成熟，能夠有效的處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵。電除塵器作為高效除塵設(shè)備在世界各國都得到廣泛的重視[3-4]。我國20 世紀(jì)60 年代開始開展電除塵器的研究，80 年代中期以后結(jié)合引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，促使電除塵器得到特別迅速的發(fā)展，數(shù)量急劇增加[5]。

綜上所述，在自然通風(fēng)的基礎(chǔ)上，通過機(jī)械通風(fēng)的理論研究與技術(shù)應(yīng)用，最大可能地改善、保證作業(yè)環(huán)境的清潔，在職業(yè)病的預(yù)防上具有重要意義，同時也有助于車間提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程實例

在風(fēng)險控制措施中，為了防止事故的發(fā)生，一般通過對“危險源- 傳播過程- 受體”三方面的處理，減少事故發(fā)生的可能性，降低事故后果嚴(yán)重性。

以遼寧省某電鍍車間為研究對象，該車間的電鍍工藝生產(chǎn)過程產(chǎn)生了大量的含重金屬離子的電鍍廢水和各類酸霧廢氣。由于目前的技術(shù)沒有更好的工藝使得源頭產(chǎn)塵量減少的措施，故為了有效預(yù)防塵肺病，通過對工藝過程中產(chǎn)生的粉塵傳播過程進(jìn)行控制，如對其進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，盡可能地降低作業(yè)場所粉塵濃度，減少粉塵對人體健康的影響。

2 除塵方案的選擇

在滿足除塵要求的條件下，根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇最優(yōu)的除塵系統(tǒng)，盡量做到除塵設(shè)備的最佳配置，同時力爭使除塵系統(tǒng)的布置簡潔、垂直或者傾斜布置管路，減少彎頭、三通等局部管件的布置。綜合考慮各種因素，盡量滿足技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理，該工程實例的除塵系統(tǒng)的類型選擇為一級濕式的負(fù)壓的集中除塵系統(tǒng)。

3 排風(fēng)罩的設(shè)計及風(fēng)量計算

為了保證排風(fēng)罩的效果，依據(jù)排風(fēng)罩設(shè)計原則和該實例的工藝特點(diǎn)，電鍍車間自動生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用的局部排風(fēng)罩為條縫式槽邊排風(fēng)罩。

由于鍍鋅槽邊寬度B=500mm＜700mm，故采用單側(cè)條縫式槽邊排風(fēng)罩。

根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，條縫式槽邊排風(fēng)罩的斷面尺寸（E×F）共有三種，分別為250mm×200mm、250mm×250mm、200mm×200mm，鍍鋅槽將選用E×F=250mm×200mm。

根據(jù)已給數(shù)據(jù)查附錄“鍍槽邊緣控制點(diǎn)的吸入速度”可得：

控制風(fēng)速：vx=0.40m/s

高截面單側(cè)排風(fēng)量依據(jù)公式

L=2vxAB（B/A）0.2（1）

計算可得L=2vxAB（B/A）0.2=2×0.40×1.5×0.5×（0.5/1.5）0.2=0.481m3/s

假設(shè)條縫口風(fēng)速：ν0=10m/s（通常取7～10 m/s）

采用等高條縫，條縫口面積依據(jù)公式

f0=L/ν0（2）計算可得f0=L/ν0=0.481/10=0.048m2

條縫口高度依據(jù)公式

h0=f0/A （3）計算可得h0=f0/A=0.048/1.5=0.032m=32mm

由于f0/Ft=0.048/0.25×0.20=0.960＞0.3，為保證條縫口上速度分布均勻，設(shè)四個罩子，設(shè)四根立管。

因此：f'/Ft=f0/4Ft=0.048/(4×0.25×0.20)=0.240＜0.3

阻力依據(jù)公式△p=ζν2ρ/2 （4）計算可得△p=ζν2ρ/2=2.34×102×1.2/2=140Pa（其中ζ=2.34，ρ 取1.2kg/m3）

同理，電化學(xué)除油槽、鍍錫槽、鍍銀槽的計算結(jié)果如表1。

表1 各槽參數(shù)表

4 除塵器的設(shè)計

除塵器結(jié)構(gòu)包括除塵器外殼、除塵器進(jìn)風(fēng)口、除塵器出風(fēng)口、除塵器下部椎體以及污水口、螺旋形噴嘴、供水管、折板脫水器。除塵器設(shè)計的數(shù)據(jù)結(jié)果見表2 所示。

表2 除塵器數(shù)據(jù)表

5 除塵管道設(shè)計

依據(jù)通風(fēng)管道設(shè)計時應(yīng)注意的問題和假定流速法的計算步驟和方法所設(shè)計的除塵系統(tǒng)軸測圖如圖1 所示。經(jīng)計算的各管道尺寸表參數(shù)如表3 所示。

圖1 除塵系統(tǒng)軸測圖

表3 管道尺寸表參數(shù)

6 風(fēng)機(jī)選型及經(jīng)濟(jì)概預(yù)算

依據(jù)公式

式中Pf- 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，Pa；

Lf- 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/h；

Kp- 風(fēng)壓附加系數(shù)，一般的送排風(fēng)系 統(tǒng) 取 1.1-1.15； 除 塵 系 統(tǒng) 取1.15-1.20；

KL- 風(fēng)量附加系數(shù)，一般的送排風(fēng)系統(tǒng)取1.1；除塵系統(tǒng)取1.1-1.15；

?P- 系統(tǒng)的總阻力，Pa；

L- 系統(tǒng)的總風(fēng)量，m3/h。

計算所得的風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓，查《除塵裝置系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計選用手冊》，選用4-72-No5A 型離心式通風(fēng)機(jī)。

經(jīng)過計算，該除塵系統(tǒng)的總費(fèi)用：

S總=S初+S維=18.7+274.2=292.9 萬元

除塵系統(tǒng)的建立在給電鍍車間帶來的總效益為：

S=S罰款+S醫(yī)療=150+103=253 萬元

比較可知，建立這個設(shè)計的除塵系統(tǒng)不會給車間造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而是在使用年限內(nèi)給該電鍍車間帶來了更高的效益，可見建立該除塵系統(tǒng)是個合理、明智的選擇。

7 結(jié)論

為了防止電鍍車間產(chǎn)生對人體的危害，通過設(shè)計除塵系統(tǒng)，使粉塵傳播過程中得到有效控制，且該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)概預(yù)算結(jié)果顯示建立這個設(shè)計的除塵系統(tǒng)不會給車間造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而是在使用年限內(nèi)給該電鍍車間帶來了更高的效益，可見建立該除塵系統(tǒng)是個合理、明智的選擇。