杜雅蘭，黃明娟，周麗銘

(1.中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081;2.中化國際招標(biāo)有限責(zé)任公司，北京 100045)

1 通風(fēng)氣流組織

通風(fēng)的目地是使空氣作有組織的流動(dòng)，將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物(包括粉塵、有害氣體及余熱)帶走，使作業(yè)帶空氣符合國家相關(guān)衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求;同時(shí)將含有的有害物凈化后排出，滿足大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)要求，從而改善作業(yè)環(huán)境，保護(hù)工人健康。

1.1 全面通風(fēng)與局部通風(fēng)

通風(fēng)方式按作用范圍來區(qū)分，主要有全面通風(fēng)(自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng))和局部通風(fēng)兩種方式，通常根據(jù)生產(chǎn)車間的地理位置、工藝特點(diǎn)及生產(chǎn)要求等因素采取相應(yīng)的通風(fēng)方式。

全面通風(fēng)的效果主要取決于通風(fēng)換氣量和車間內(nèi)的氣流組織方式兩個(gè)因素。車間的氣流組織需要根據(jù)有害物質(zhì)散發(fā)源、操作位置、熱設(shè)備、門窗以及自然通風(fēng)等具體情況考慮，要盡可能使新鮮空氣先流經(jīng)操作地點(diǎn)，再經(jīng)污染較重的區(qū)域排出。送風(fēng)口應(yīng)接近工人操作地點(diǎn)，設(shè)在有害物濃度較高的區(qū)域，將操作者呼吸帶周邊的有害氣體濃度稀釋并降低，再通過排風(fēng)口將稀釋后的有害氣體凈化排除。此種通風(fēng)方式不僅降低工人操作位置有害氣物的濃度，同時(shí)減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于充分發(fā)揮全面通風(fēng)的作用。

局部通風(fēng)是利用局部氣流，將局部工作地點(diǎn)產(chǎn)生的較高濃度污染物在沒有擴(kuò)散之前收集，即通過局部排風(fēng)罩直接將塵源點(diǎn)的有害物排除。其優(yōu)點(diǎn)是排風(fēng)量小、控制有害因素效果明顯，所需一次性投資比全面通風(fēng)少。適宜在產(chǎn)生有害氣體濃度較高、污染面積較小、污染物毒性較大的作業(yè)環(huán)境選用。

1.2 空間氣流組織重要性

現(xiàn)代廠房對(duì)于人類不僅僅意味著一個(gè)制造加工的場所，更為重要的是要在保證生產(chǎn)基礎(chǔ)上提供一個(gè)健康舒適的工作環(huán)境。廠房內(nèi)空氣品質(zhì)問題在很多情況下是由通風(fēng)不當(dāng)引起的。通風(fēng)問題一般包括兩方面:新風(fēng)量不足和廠房內(nèi)空氣分布不合理。但提高新風(fēng)量往往伴隨著通風(fēng)初投資與運(yùn)行費(fèi)用的增加，那么改善廠房內(nèi)空氣品質(zhì)的有效措施就是采取良好的氣流組織方式進(jìn)行通風(fēng)，將污染物濃度降低到標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，所以通風(fēng)系統(tǒng)性能效果的好壞和去除室內(nèi)污染物的能力就顯得非常重要，通風(fēng)系統(tǒng)氣流組織方式更是設(shè)計(jì)選擇的重要環(huán)節(jié)。

例如某工廠焊接車間，生產(chǎn)工藝主要以普通碳鋼焊接為主，焊接工位有280臺(tái)位，同時(shí)還含有金屬切割、打磨等機(jī)械加工等生產(chǎn)工藝。因此，該車間內(nèi)的有害污染源主要以焊接煙塵為主。焊接作業(yè)過程中產(chǎn)生大量焊接煙塵，對(duì)操作人員上呼吸道的刺激較嚴(yán)重，尤其是粉塵中含有的可溶性氟化物可經(jīng)肺泡吸收，直接進(jìn)入血液，因此長期在高濃度煙塵中作業(yè)可引起氟骨癥;此外煙塵中的氧化錳還可引起錳中毒，煙氣中還含有氮氧化物、碳氧化物、臭氧等有害氣體，可引發(fā)不同程度的矽肺等職業(yè)病。通過采取局部通風(fēng)和全面通風(fēng)相結(jié)合的氣流組織方式，捕集和排除作業(yè)過程中產(chǎn)生的有害因素，大大降低了作業(yè)帶空氣中煙塵的濃度，改善作業(yè)環(huán)境，有效保護(hù)工人的身體健康。

近年來的研究和實(shí)踐表明，廠房內(nèi)通風(fēng)方式的選擇對(duì)工人的健康、廠房通風(fēng)效率、廠房的能耗以及室內(nèi)污染物分布等有重要影響［1］。

2 全面通風(fēng)設(shè)計(jì)原則

2.1 全面通風(fēng)

全面通風(fēng)也稱稀釋通風(fēng)，通過對(duì)整個(gè)房間進(jìn)行通風(fēng)換氣，將新鮮的空氣送入室內(nèi)以改變室內(nèi)的溫、濕度，稀釋有害物的濃度，同時(shí)把污濁空氣不斷排至室外，使工作地帶的空氣環(huán)境符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求(即室內(nèi)空氣中有害物濃度不超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高允許濃度)，是保證安全生產(chǎn)和保障工人生命安全的一項(xiàng)必要措施［2］。全面通風(fēng)除塵系統(tǒng)裝置主要含有送風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、靜音系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分，圖1為全面通風(fēng)系統(tǒng)示意圖。

圖1 全面通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2.2 全面通風(fēng)氣流組織設(shè)置原則

全面通風(fēng)一般允許無組織氣流的存在，然而這樣會(huì)導(dǎo)致污染物在整個(gè)車間內(nèi)擴(kuò)散。如果是無組織送風(fēng)，會(huì)導(dǎo)致大量的污染空氣在整個(gè)空間內(nèi)循環(huán)，同時(shí)，所需的稀釋空氣量也將大大增加。一般工業(yè)建筑的特點(diǎn)是空間大、跨度長，可移動(dòng)塵源點(diǎn)多且不規(guī)律，采用局部通風(fēng)方式難以達(dá)到理想的空氣效果，通常選用全面通風(fēng)。一般通風(fēng)車間的氣流組織形式應(yīng)綜合考慮有害物種類、有害物質(zhì)的性質(zhì)和濃度、建筑物的門窗等諸多因素，全面通風(fēng)氣流組織形式包括均勻混合、短路、置換、活塞流等幾種類型，如圖2所示。

圖2 全面通風(fēng)氣流組織形式

全面通風(fēng)一般按以下原則設(shè)置氣流組織:

①全面通風(fēng)的進(jìn)、排風(fēng)應(yīng)避免含有大量濕、熱或有害物質(zhì)的空氣流入沒有或僅有少量濕、熱或有害物質(zhì)的作業(yè)場所。一般來說，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)盡量靠近工作地點(diǎn)，排風(fēng)口盡量靠近有害物源或有害物質(zhì)濃度高的區(qū)域。

②車間內(nèi)所要求的衛(wèi)生條件比周圍環(huán)境的衛(wèi)生條件高時(shí)，保持室內(nèi)為正壓狀態(tài)。

③在全面通風(fēng)房間內(nèi)，應(yīng)盡量使進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布，減少渦流，避免有害物質(zhì)在局部作業(yè)場所積聚。

④進(jìn)、排風(fēng)口的相對(duì)位置應(yīng)安排得當(dāng)，防止進(jìn)風(fēng)氣流不經(jīng)污染地就直接排出室外，形成“氣流短路”。

2.3 全面通風(fēng)的設(shè)計(jì)原則

①全面通風(fēng)可用于散發(fā)熱、濕或有害物質(zhì)的車間或其他廠房，當(dāng)不能采用局部通風(fēng)、或采用局部通風(fēng)達(dá)不到衛(wèi)生要求時(shí)，應(yīng)輔以全面通風(fēng)或采用全面通風(fēng)。

②全面通風(fēng)有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)或自然與機(jī)械的結(jié)合通風(fēng)等各種方式。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用自然通風(fēng)方式，以節(jié)約能源和投資，當(dāng)自然通風(fēng)達(dá)不到衛(wèi)生條件或生產(chǎn)要求時(shí)，則應(yīng)采用機(jī)械通風(fēng)或自然和機(jī)械的聯(lián)合通風(fēng)。

③設(shè)置集中供暖且有排風(fēng)的生產(chǎn)車間及輔助建筑物，應(yīng)考慮自然補(bǔ)風(fēng)的可能性。當(dāng)自然補(bǔ)風(fēng)達(dá)不到衛(wèi)生條件、生產(chǎn)要求或在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)，宜設(shè)置機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)。但對(duì)于每班運(yùn)行不到2小時(shí)的局部排風(fēng)系統(tǒng)，條件許可時(shí)，可不用機(jī)械通風(fēng)補(bǔ)償所排出的風(fēng)量。

④對(duì)于冬季全面換氣進(jìn)行空氣平衡與熱平衡計(jì)算時(shí)，應(yīng)分析具體情況并充分考慮下列各種因素:

·在允許范圍內(nèi)適當(dāng)提高集中送風(fēng)的送風(fēng)溫度;

·利用建筑物內(nèi)部的非污染空氣作為補(bǔ)風(fēng);

·對(duì)于允許短時(shí)過冷或采用間斷排風(fēng)的車間，可以不遵循“熱平衡”和“空氣平衡”的計(jì)算原則;

·稀釋有害物質(zhì)的全面通風(fēng)的進(jìn)風(fēng)，應(yīng)采用冬季供暖室外計(jì)算溫度，消除余熱、余濕的全面通風(fēng)，可采用冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度。

⑤確定熱負(fù)荷時(shí)，要密切結(jié)合工藝、了解生產(chǎn)過程、收集資料。根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算散熱量。

3 局部通風(fēng)設(shè)計(jì)原則

3.1 局部通風(fēng)

局部通風(fēng)是采用局部吸氣罩，直接從“塵源點(diǎn)”采用較小的風(fēng)量和較高的風(fēng)速捕集煙氣，經(jīng)凈化后排出室外;即通過局部通風(fēng)系統(tǒng)直接排除塵源點(diǎn)附近的有害物質(zhì)，且消耗的空氣量較少。例如焊接車間內(nèi)有固定工作臺(tái)的手工焊接，局部排風(fēng)罩可設(shè)置在距離塵源點(diǎn)較近的上部或側(cè)上方，全部或部分控制煙塵的散逸，控制效果明顯。一般在車間為敞開式、生產(chǎn)產(chǎn)品小、焊接范圍相對(duì)固定等情況下選用。圖3為局部通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖［3］。

圖3 局部通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

局部通風(fēng)可分為局部送風(fēng)和局部排風(fēng)兩大類，依據(jù)氣流組織方式的不同選擇。局部排風(fēng)是在一個(gè)有限空間內(nèi)的某個(gè)部分進(jìn)行排風(fēng)的系統(tǒng)，其效果明顯與否主要取決于污染物的捕集率。局部排風(fēng)一般是通過排風(fēng)罩來控制煙塵的捕集效率的，所以，排風(fēng)罩的形式對(duì)局部排風(fēng)系統(tǒng)的效果具有很大的影響。如設(shè)計(jì)合理，用較小的排風(fēng)量能控制煙塵的散逸;反之，用了很大的排風(fēng)量也達(dá)不到預(yù)期的目的。

3.2 局部通風(fēng)系統(tǒng)原理及組成

局部通風(fēng)系統(tǒng)就是在正常工作狀態(tài)下，通過排風(fēng)機(jī)的作用，將吸風(fēng)罩口設(shè)置在距離塵源點(diǎn)較近的位置，使有害物通過吸風(fēng)罩口吸入通風(fēng)管網(wǎng)，各支管路氣體匯集至通風(fēng)設(shè)備，進(jìn)入靜壓沉降室，使凈化器的過濾風(fēng)速均勻，提高凈化效率。凈化氣體到達(dá)清灰室后，再通過排風(fēng)管道排放到室外。

每套局部通風(fēng)系統(tǒng)由吸風(fēng)罩口、支管路、主通風(fēng)管網(wǎng)、通風(fēng)室體、凈化器、通風(fēng)排放系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成。通風(fēng)系統(tǒng)的效果明顯與否取決于吸風(fēng)罩口的吸收量、支管路的控制范圍、吸風(fēng)罩口的形式以及凈化效率等。局部吸風(fēng)罩口的形式有很多種，如懸臂吸氣罩、上吸罩、下吸罩、條縫罩、密閉或半密閉罩等;根據(jù)作業(yè)工藝本身的多樣性、靈活性的要求，選用吸風(fēng)罩口的形式也各不相同。這就要求在設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，結(jié)合工件的形狀，尺寸及工藝的情況，分門別類地設(shè)置合理的罩口形式。常見吸風(fēng)罩口形式見圖4所示:

圖4 幾種常用罩口形式

3.3 局部排風(fēng)罩設(shè)計(jì)原則［1］

①局部排風(fēng)罩應(yīng)盡可能包圍或靠近塵源點(diǎn)，使有害氣體局限于較小的局部空間，應(yīng)盡可能減小吸氣范圍，便于捕集和控制。

②排風(fēng)罩的吸氣氣流方向應(yīng)盡可能與污染氣流運(yùn)動(dòng)方向一致。

林權(quán)制度是當(dāng)下林業(yè)制度的建設(shè)核心，同時(shí)穩(wěn)定林權(quán)也是生態(tài)建設(shè)的基本保證，實(shí)行林權(quán)制度的不斷革新，成為現(xiàn)代化人發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。林業(yè)經(jīng)營需要建立明確清晰的林權(quán)制度，林業(yè)發(fā)展經(jīng)營中的產(chǎn)權(quán)也是會(huì)更加明晰。相關(guān)部門需要注意在政策上鼓勵(lì)群眾積極投入到造林育林的事業(yè)中，讓國內(nèi)森林事業(yè)得到長遠(yuǎn)發(fā)展，森林的質(zhì)量也是達(dá)到更高的層面上，讓生態(tài)文化進(jìn)一步繁榮，同時(shí)也是促進(jìn)生態(tài)和諧發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

③已被污染的吸氣氣流不允許通過人的呼吸區(qū)。設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮操作人員的位置和活動(dòng)范圍。

④排風(fēng)罩應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低便于安裝和維護(hù)。

⑤局部排風(fēng)罩的配置應(yīng)與生產(chǎn)工藝協(xié)調(diào)一致，力求不影響工藝操作。

⑥要盡可能避免和減弱干擾氣流、穿堂風(fēng)和送風(fēng)氣流等對(duì)吸氣氣流的影響。

4 全面通風(fēng)與局部通風(fēng)應(yīng)用案例

現(xiàn)以某工廠鋼結(jié)構(gòu)車間的電焊煙塵治理為例，確定該工廠電焊煙塵通風(fēng)方案。

4.1 通風(fēng)除塵系統(tǒng)氣流組織方式的比選

該廠房結(jié)構(gòu)布置及作業(yè)條件現(xiàn)狀條件如下:

①需要治理的車間為老廠房的改造，門窗密閉性較差。

②車間內(nèi)部隔斷較多、焊接工件較固定，作業(yè)時(shí)上部有行車運(yùn)行。

③主要焊接臺(tái)位較多，局部散發(fā)大量煙塵和有害氣體。

④生產(chǎn)節(jié)拍相對(duì)較慢，各焊接臺(tái)位作業(yè)的時(shí)間不同，相對(duì)位置較遠(yuǎn)。

⑤車間內(nèi)只設(shè)置有部分墻式軸流風(fēng)扇等，沒有選有任何通風(fēng)凈化設(shè)備。

⑥焊接工藝為普通碳鋼焊接，以自動(dòng)(半自動(dòng))CO2氣體保護(hù)焊、手工焊為主，故焊接煙氣治理以除塵為主。

⑦對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的廠房，屋頂為水泥澆筑，沒有設(shè)置風(fēng)樓、采光、換氣等設(shè)施，需要進(jìn)行大量的土建改造工程。

上述現(xiàn)狀條件表明:車間治理采用全面通風(fēng)、全面通風(fēng)和局部通風(fēng)兩種相結(jié)合兩種方式時(shí)，不僅需要進(jìn)行大量的廠房基建(門窗密閉、地面修整等)改造，同時(shí)，還要增加熱能設(shè)備(冬季換氣時(shí)的熱能損失)及管線;由于運(yùn)行能耗提高，還要增加供電設(shè)備，需要提供一定的空間架設(shè)通風(fēng)、凈化、加熱等設(shè)備，大大提高一次性投資和運(yùn)行成本。

采用自然通風(fēng)和局部通風(fēng)相結(jié)合的方式時(shí)，首先對(duì)廠房的現(xiàn)狀要求不高，而廠房本身設(shè)計(jì)就具有自然通風(fēng)設(shè)施，不需再投資;只需重點(diǎn)針對(duì)具有產(chǎn)生有害物的焊接臺(tái)位進(jìn)行局部治理，將焊接煙塵直接吸出、凈化并排至室外，大量減少通風(fēng)管網(wǎng)的設(shè)置，降低總投資和運(yùn)行成本。

因此，該生產(chǎn)車間通過全面通風(fēng)和局部通風(fēng)兩種方式的設(shè)計(jì)計(jì)算、能耗、投資比選，確定選用局部通風(fēng)和自然通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式。

4.2 性能比較

依據(jù)廠房結(jié)構(gòu)、廠房內(nèi)的粉塵種類、焊接位置、工藝分布等特點(diǎn)，通過全面通風(fēng)和局部通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)比情況見表1。

4.3 費(fèi)用分析

該廠房治理費(fèi)用比較見表2。

表1 全面通風(fēng)和局部通風(fēng)的對(duì)比

表2 治理費(fèi)用比較表

綜合考慮計(jì)算，該廠房車間的電焊煙塵治理最適合采用局部通風(fēng)為主、自然通風(fēng)為輔的治理方案。

5 結(jié)論

①在選用不同通風(fēng)方式時(shí)，首先要保證操作者呼吸帶周圍的有害物濃度滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)，盡量降低一次性投資和運(yùn)行成本，減少設(shè)備維護(hù)量。

②在選用通風(fēng)這一技術(shù)措施進(jìn)行有害氣體通風(fēng)凈化時(shí)，要結(jié)合治理項(xiàng)目的性質(zhì)、建筑結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝等條件，進(jìn)行綜合因素考慮及經(jīng)濟(jì)效益分析后，確定通風(fēng)治理方式。

③對(duì)于污染物濃度比較低、廠房密閉性好、寒冷地區(qū)、生產(chǎn)產(chǎn)品大、焊接范圍不固定、有害因素特殊等情況下，優(yōu)先選用全面通風(fēng)治理方式;但要考慮一次性投資、運(yùn)行成本、占地面積等因素。

④對(duì)于散發(fā)有害物濃度高、塵源點(diǎn)相對(duì)固定的工位，或者是塵源點(diǎn)相對(duì)集中、整體廠房污染濃度低的作業(yè)環(huán)境，優(yōu)先選用局部通風(fēng)治理方式。

⑤局部通風(fēng)系統(tǒng)中吸風(fēng)罩口的設(shè)置，在不妨礙生產(chǎn)操作的前提下綜合考慮吸氣罩的形式、相對(duì)位置，提高對(duì)有害氣體的捕集率。

［1］陸耀慶．供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1987:977－979．

［2］JBJ10—96，機(jī)械工廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］王漢青．通風(fēng)工程［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2013:66－67．