熱處理車間采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞：熱處理車間；全面通風(fēng)；氣流組織；地溝排風(fēng) 

　　0 引言 

　　熱處理工藝是將材料經(jīng)過加熱、保溫、冷卻等過程，改變材料表面或內(nèi)部的晶相結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到控制其各種物理性能的方法。熱處理工藝是機(jī)械加工行業(yè)的重要基礎(chǔ)性技術(shù)。熱處理車間的作業(yè)環(huán)境相對(duì)于機(jī)械行業(yè)的冷加工來說是比較惡劣的。除了高溫、噪聲、電磁輻射，還有粉塵和有害氣體。其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要有害物有： 

　　1）由油槽和水槽發(fā)散出來的油煙和水蒸汽。 

　　2）由加熱爐爐口、爐門、壁爐和加熱工件表面散發(fā)出來的對(duì)流熱和輻射熱。 

　　3）當(dāng)燃燒不完全時(shí)，由爐子縫隙、爐口等處逸出的一氧化碳。 

　　4）在工件淬火和回火時(shí)，從爐子散發(fā)出來的有害氣體（氰化物、氧化鉛、鉛、氨、氧化氮及硝鹽蒸汽等）。 

　　5）噴砂、紗槍機(jī)等操作時(shí)散發(fā)出來的金屬塵及其細(xì)塵埃。 

　　6）清洗坑散發(fā)出的蒸汽。 

　　隨著現(xiàn)代廠房衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和勞動(dòng)條件的提高，熱處理車間的采暖通風(fēng)方案，必須要充分考慮改善車間勞動(dòng)條件的需要，并和工藝緊密結(jié)合。并且作為基礎(chǔ)投資建設(shè)項(xiàng)目，在滿足技術(shù)條件的同時(shí)注重經(jīng)濟(jì)成本，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)整個(gè)廠房的，通風(fēng)包括自然通風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)、氣流組織等進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)算及比較，設(shè)計(jì)最合理的方案。下面結(jié)合工程實(shí)例對(duì)熱處理車間采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)方法做簡要探討。 

　　1 概述 

　　石家莊煤礦機(jī)礦山工程機(jī)械研發(fā)制造中心項(xiàng)目為石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司投資興建的，項(xiàng)目位于河北省石家莊市欒城裝備制造基地。其熱處理車間廠房面積約為5500m2，車間高度為15.7m，為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房。 

　　2 熱處理車間的采暖方案 

　　由于熱處理車間設(shè)備發(fā)熱量大，因此在采暖方案的處理上必須計(jì)算設(shè)備發(fā)熱量。 

　　熱處理車間散熱量計(jì)算可參考如下表格： 

　　該熱處理工序中爐子均設(shè)排風(fēng)罩，因此散入室內(nèi)的熱量中不考慮金屬散熱量。經(jīng)過測(cè)算加熱爐散熱量為820kW，與車間冬季采暖熱負(fù)荷基本持平，因此采暖方案僅需考慮冬季值班采暖的情況。熱媒為95℃～70℃的熱水，采用鋼制柱式散熱器，車間內(nèi)均布。 

　　3 熱處理車間的通風(fēng)方案 

　　3.1 全面通風(fēng)量的計(jì)算 

　　全面通風(fēng)是指整個(gè)區(qū)域的通風(fēng)換氣，即采用通風(fēng)的方法，排出建筑物內(nèi)有害物、余熱和余濕，使室內(nèi)空氣環(huán)境達(dá)到規(guī)定。 

　　1）排風(fēng)系統(tǒng)。石家莊冬季通風(fēng)計(jì)算溫度為：-4.3℃；夏季通風(fēng)計(jì)算溫度為：31.3℃；設(shè)計(jì)時(shí)由于熱處理車間發(fā)熱量較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照冬季、夏季通風(fēng)要求分別計(jì)算通風(fēng)量。 

　　夏季全室通風(fēng)的主要作用是消除余熱，因此按照消除余熱所需通風(fēng)量計(jì)算。 

　　全面通風(fēng)量L= Q/[cρj（tp-tj）]×3600=820/[1.01*1.29*5]×3600=453142m3/h 

　　扣除工藝排風(fēng)量99000m3/h，則排風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為443242m3/h。 

　　冬季由于利用廠房生產(chǎn)余熱作為采暖的補(bǔ)充，因此按照換氣次數(shù)的原則進(jìn)行考慮。根據(jù)工藝的要求，考慮在熱處理的生產(chǎn)過程中會(huì)散發(fā)煙氣等有害氣體，因此車間換氣次數(shù)為3次。 

　　全面通風(fēng)量L＝nVf＝5500×15.7×3＝259050m3/h 

　　扣除工藝排風(fēng)量99000m3/h ，則排風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為160050m3/h。 

　　目前，廠房的結(jié)構(gòu)形式多為鋼結(jié)構(gòu)廠房，為了施工安裝便利，側(cè)墻及屋面很多都為新型保溫材料的彩鋼板或太空板，其承受荷載的能力有限。為滿足通風(fēng)設(shè)備的承重要求，往往會(huì)增加很多結(jié)構(gòu)輔梁，增加了初期投資。而且由于鋼結(jié)構(gòu)廠房強(qiáng)度較高，目前單個(gè)廠房的面積及跨度越來越大，而側(cè)墻的開窗面積有限，因此自然通風(fēng)方式很難滿足現(xiàn)代廠房的通風(fēng)要求。而解決此類廠房通風(fēng)的最主要方式就是采用屋頂風(fēng)機(jī)的排風(fēng)方式。由于風(fēng)機(jī)置于屋面，因此有效的減小了對(duì)結(jié)構(gòu)的吊掛荷載，而且由于沒有下接風(fēng)管，因此施工安裝方便。但屋頂風(fēng)機(jī)通風(fēng)也有很多不足：通風(fēng)量有限，單臺(tái)風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)的通風(fēng)面積在100至200平米左右。由于風(fēng)機(jī)數(shù)量較多，因此初投資較高，并且增加了屋面的漏水點(diǎn)，對(duì)屋面的防水要求很高。并且運(yùn)行費(fèi)用較高，維護(hù)困難，噪聲大。 

　　該工程采用以輕型電動(dòng)天窗自然排風(fēng)為主的通風(fēng)方式。輕型屋頂天窗重量輕，適合安裝于鋼結(jié)構(gòu)屋頂；并且可以電動(dòng)關(guān)閉，避免冬季熱損失過大；同時(shí)輕型屋頂天窗結(jié)合屋脊設(shè)置，可以有效避免漏水現(xiàn)象；并且可以做成避風(fēng)天窗的形式。由于天窗通風(fēng)量受許多條件制約，為保證通風(fēng)效果，同時(shí)解決冬季風(fēng)量失控的隱患，本工程選用了通風(fēng)天窗與屋頂風(fēng)機(jī)相結(jié)合的通風(fēng)方式。 

　　選取0.5m高，234m的通風(fēng)天窗，分四部分布置于屋面屋脊處，經(jīng)計(jì)算通風(fēng)天窗的通風(fēng)量為280000m3/h，則夏季需要機(jī)械通風(fēng)，通風(fēng)量為163242m3/h；由于通風(fēng)天窗在冬季通風(fēng)量難以控制，且考慮室內(nèi)負(fù)荷的需要也不會(huì)經(jīng)常開啟，因此設(shè)計(jì)冬季狀態(tài)時(shí)全部采用機(jī)械通風(fēng)，其通風(fēng)量為160050m3/h；兩相比較，以夏季所需機(jī)械通風(fēng)量為屋頂風(fēng)機(jī)選擇依據(jù)。 

　　選用18臺(tái)屋頂風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量為9330m3/h。 

　　2）補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。一般情況下，對(duì)于換氣次數(shù)大于2次/h的全面通風(fēng)系統(tǒng)或每班運(yùn)行超過2h的局部排風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)。結(jié)合該廠房情況，該廠房換氣次數(shù)大于2次/h，因此需設(shè)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。原則上由于門窗滲透和排風(fēng)系統(tǒng)不同時(shí)工作，因此機(jī)械工廠送風(fēng)系統(tǒng)補(bǔ)償排風(fēng)量的比例一般宜在50%～80%之間選擇。由于該地區(qū)燃?xì)庳S富，選擇燃?xì)鉄犸L(fēng)機(jī)組四臺(tái)，補(bǔ)風(fēng)量為150000m3/h。機(jī)組平時(shí)補(bǔ)風(fēng)，冬季時(shí)由燃?xì)饧訜嵫a(bǔ)風(fēng)時(shí)的新風(fēng)耗熱量。補(bǔ)風(fēng)機(jī)組設(shè)溫度傳感器及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)燃?xì)饬浚�控制冬季室�?nèi)溫度在18℃。 

　　3.2 全面通風(fēng)的氣流組織 

　　全面通風(fēng)的效果不但涉及到送排風(fēng)量的大小，而且與送排風(fēng)系統(tǒng)的布置，送排風(fēng)口的形式、位置，及送排風(fēng)的風(fēng)量分配有關(guān)。由于該車間為同時(shí)發(fā)散熱、蒸汽和有害氣體，根據(jù)該車間的具體情況考慮如下氣流組織形式： 

　　1）散發(fā)的熱和蒸汽密度比空氣輕，在車間內(nèi)會(huì)形成穩(wěn)定的上升氣流，采用自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的方式，在車間上部設(shè)屋頂風(fēng)機(jī)和通風(fēng)天窗，可以有效的排出車間內(nèi)的熱空氣。 

　　2）在主要污染物及熱量放散點(diǎn)，包括箱式淬火爐、淬火油槽、箱式清洗機(jī)、高頻設(shè)備及機(jī)床、井式回火爐等位置設(shè)置局部排風(fēng)系統(tǒng)，以便迅速排出有害物。 

　　3）由于車間散發(fā)有害物，為防止污染相鄰車間，應(yīng)保持車間負(fù)壓，送風(fēng)量較排風(fēng)量減少20%左右。送風(fēng)管道設(shè)于車間4.5m的位置，采用旋流風(fēng)口進(jìn)行深度送風(fēng)，將室外新風(fēng)送至人員工作界面。 

　　因此該車間氣流組織可歸納為下進(jìn)頂出形式，由旋流風(fēng)口將新風(fēng)送入人員操作區(qū)，再經(jīng)污染區(qū)經(jīng)車間上部排出室外，并且柱上設(shè)軸流壁扇有效的減少渦流，避免有害物在局部區(qū)域聚集。 

　　4 熱處理車間的工藝排風(fēng)凈化方案 

　　熱處理車間工藝設(shè)備眾多，并且排放的煙塵、油霧、溫度等條件不同。因此工藝排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)特性、布置位置、同時(shí)工作情況加以組合。并且有些排風(fēng)設(shè)備不能合為一個(gè)系統(tǒng)如：氰鹽爐與排酸氣的槽、硝石槽與水槽、噴砂機(jī)與鹽爐或其他槽子等。根據(jù)上述原則該車間劃分為四個(gè)工藝排風(fēng)系統(tǒng)。由于該車間工藝管線眾多，經(jīng)過與工藝專業(yè)及甲方溝通，排風(fēng)管道地溝排風(fēng)的方式。各需要工藝排風(fēng)的點(diǎn)位及各設(shè)備的局部工藝排風(fēng)，通過在地面上設(shè)置鋼制閘閥聯(lián)接各個(gè)工藝排風(fēng)點(diǎn)，通過地溝排風(fēng)的方式，排入室外的油霧凈化處理設(shè)備，經(jīng)三級(jí)凈化后室外高空排放。雖然采用地溝排風(fēng)，會(huì)和設(shè)備基礎(chǔ)，柱基及平車軌道發(fā)生矛盾，但地溝排風(fēng)的應(yīng)用可以減少梁柱的荷載，減少與其他管線的沖突，有效的降低層高，雖然初期投資費(fèi)用會(huì)有所增加，但整體車間的投資并沒有明顯增加，并且由于管道預(yù)先設(shè)置于地下，可以有效的縮短設(shè)備安裝聯(lián)調(diào)聯(lián)試的時(shí)間。 

　　5 結(jié)束語 

　　熱處理車間采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)，在方案階段就應(yīng)該多與建設(shè)方接觸，與工藝專業(yè)協(xié)調(diào)，取得統(tǒng)一意見。排風(fēng)宜采用自然與機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合的原則以降低初始投資和運(yùn)行費(fèi)用；進(jìn)風(fēng)采用門窗滲透與補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的原則，以改善生產(chǎn)環(huán)境；合理的設(shè)置送排風(fēng)口，采用有效的氣流組織。并且采暖負(fù)荷計(jì)算必須要在全面核算設(shè)備發(fā)熱量的前提下進(jìn)行�？傊�，熱處理車間工藝設(shè)備眾多，采暖通風(fēng)方案必須通盤考慮，才能制定出行之有效的解決方案。 　 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1]陸耀慶，實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)，中國建筑工業(yè)出版社. 

　　[2]許居，機(jī)械工業(yè)采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)，同濟(jì)大學(xué)出版社. 

　　[3]李珍貴，寒冷地區(qū)高大聯(lián)合廠房采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)，工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2007（12）.