某厂房硫化车间工艺废气收集系统工程设计及施工实践

张今

（上海彪玛建筑工程咨询有限公司 200336）

引言

通常硫化是橡胶制品生产的必备工艺。在橡胶制品的硫化工艺过程中，产生的有机废气会污染室内环境和对操作人员的身体造成危害：如非甲烷总烃、硫化氢、二氧化硫、臭气、烟尘、颗粒物等。其中硫化氢是强烈的神经毒素，会对粘膜产生强烈的刺激作用；二氧化硫进入呼吸道后，由于其易溶于水的特性，故大部分被粘滞在上呼吸道，生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸、硫酸盐在湿润的粘膜上，增强了刺激作用。特别是对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。同时由于橡胶硫化的生产过程是在150～160℃发生，在这个过程会产生44℃热烟气，如果通风不畅，会造成室内处在高温环境，危害操作人员的身体健康。

本文介绍针对改造某生产企业的硫化车间的废气收集系统的设计及工程实践。

1 改造前

现有厂房屋顶安装了通风器，通风换气次数约8次。但硫化设备上没有设风管排风，排风效果不佳。硫化车间的压铸机工作时，当设备打开，高温、异味白烟溢出。同时安装了六台环保型水冷机用于冷却厂房，每台送风量52，000cmh，用电量22kW，其中一台在之前的改造中拆除。

1.1 通风系统存在的问题

（1）厂房内现有的送风立管安装在大概离地4m的高度，出风口是普通格栅风口，其中部分送风口已脱落，出风风速高达3～4m/s，扰动了整个车间的气流，使热废气在车间内混合在一起，气流组织不合理。

（2）厂房屋顶设通风器，不能有效地将设备废热气排走。由于没有排风管道系统，目前的全室热排气从设备中溢出后，在厂房内扩散，不能很快排除，悬浮在厂房内，越积越多，形成储烟仓，造成厂房内温度很快上升。

（3）根据业主提供的第三方检测公司的室内污染物检测报告，总粉尘量，油雾及非甲烷总烃超过国家标准限值。

2 改造系统设计

由于现有的全局通风不能有效地排除废气，因此本次改造考虑采用局部排风系统。

2.1 收集系统设计

针对原有的送风系统，考虑将现有送风口末端改为置换风口，垂直送风管道从离地4m高度延长，置换风口底部离地1.2m；将送风风速降低为1.0m/s，减小对室内气流的扰动；

图1 送风改造立面图

增加设备末端排风：

针对不同的设备类型采取不同的局部收集方式。从设备内部设置侧吸口，或者从每台设备的正面或者背面设置局部排风罩（根据不同的设备）。

模具从硫化机中取出后，会放置到修剪台上进行毛边修理，因此修剪台上方设置局部排风罩。设备上连接的排风罩设置电动开关风阀，电动风阀与工艺设备联锁，根据设备的开模和关模信号启停。

共设2台变频排风机，设在室外。

2.2 局部排风系统计算

2.2.1 风量计算

厂房现有压铸机共84台，设备同时使用系数取为33.3%。排气罩排风量计算采用槽边侧集罩和带法兰边的伞形罩模型。

降低舒张压不能仅依靠药物治疗，重要的还需要改变自己的生活状态。尽量地多运动，减轻体重至标准，不要熬夜，疏缓自己的情绪，让紧张的神经松弛下来。饮食中注意少吃盐、糖、脂肪含量多的食物，多吃新鲜水果和蔬菜。要持之以恒的保持健康的生活状态，一定可以将血压控制到正常范围内。

槽边侧集罩[1]：

Q=BWC或者Q=V0n；

h按罩口速度Vx=10m/s确定；C为风量系数，在0.25～2.5m3/（m2.s）范围内变化，一般取0.75～1.25；

带法兰边的伞形罩模型[2]：

L=3600V0F

F——罩口面积，m2；

V0——罩口平均风速，m/s，取值可按如下规定：

图2 槽边侧集罩

排除有刺激性的有害气体时：

一边敞开V0=0.5～0.75m/s，本工程取0.5m/s；

根据上述公式，针对不同的设备，计算得风量为2200～2700cmh；图3：伞形罩另外修剪台采用伞形罩，计算得风量为1300～2500cmh；修剪台和设备为不同时工作，设备使用存在延时的关系，设备和修剪台同时工作系数取0.6，共84个单元，各单元同时使用系数为0.33，漏风率考虑5%，总风量为108000cmh。

图3 伞形罩

2.2.2 阻力计算

通风系统的经济性受到风管内气体流速的较大影响。流速大，风管断面小，消耗的材料少，建造费用小；但是系统阻力大，电能消耗大，运行费用高。流速小，阻力小，电能消耗少，但是风管横截面积大，材料和施工费用高，风管占的空间大。因此必须通过技术经济比较，选定适当的气体流速，使投资和运行的费用最低。

对于管道系统，取支管速度12m/s，主管速度15m/s；风管材质按照镀锌铁皮考虑，室外为PP风管；直通管阻力系数取0.04；风管水利计算表如下：

末端处理设备阻力考虑为2000Pa，考虑10%的余量，整个系统设计总阻力为3500Pa。

2.3 控制系统

由于84台压铸机不同时工作，因此本系统为变风量系统。

压铸机上的电动风阀根据设备提供的开模信号打开，根据设备提供的关模信号关闭，修剪台设手动风阀，人工开启和关闭。主管上设压力传感器，当末端设备的风阀开启和关闭后，造成系统中的静压发生变化根据风管的静压变化，调节风机变频；主风管上设置旁通电动风阀，当末端风阀逐渐关闭，风管的静压逐渐升高，排风机频率降低，排风机频率降低到报警值，旁通风阀打开，风机低频运行。当末端风阀逐渐开启，风管静压逐渐降低，排风机频率升高，旁通风阀逐渐关闭。

表1 风管水力计算表

排风机与70℃防火阀连锁，当火灾发生时自动关闭全部风机；

该控制系统根据末端设备的开启，灵活地控制风量，节省了运行过程的电量，避免了能源的浪费。

图4 排风控制示意图

3 系统安装

在施工过程中，由于本系统属于高静压系统，所有拼接缝和风管连接处均采用密封措施。室内风管采用镀锌螺旋风管，角钢法兰连接，并在接缝处密封。室外风管采用PP风管，热熔焊接。由于现场设备型号不同，因此需根据不同的设备，采取顶吸罩和侧吸罩的形式。

4 结语

改造后的系统总排风量为108000m3/h，风机阻力为3500Pa。通过增加置换送风口，改进了室内的气流组织，使清洁的风有效地送入室内。末端排风罩的收集，快速地将90%的烟气排除，将大部分的热量和有害物质排出室内，降低了车间内的温度，改善了车间的工作环境，在生产的全过程最大限度地减少对操作人员的危害。为企业有效地处理VOCs，减少污染物的排放量，实现清洁生产提供了条件。

[1]王纯，张殿印.废气处理工程技术手册[M].2012.

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2007.