大断面污染源通风排毒工业性试验研究

林 炜

(湖南有色冶金劳动保护研究院,湖南长沙 410014)

·环 保·

大断面污染源通风排毒工业性试验研究

林 炜

(湖南有色冶金劳动保护研究院,湖南长沙 410014)

大断面污染源是有色冶金选冶过程中经常遇到的问题,如电解、熔铅等。由于这些生产设备上方起吊设施频繁作业,使得生产现场难以采用适宜的通风排毒措施。另外这些设备断面较大,即使采用侧吸排风措施也无法满足排烟要求。对此,通过研究设计,采用吹吸渐扩气流法进行了大断面污染源的工业性通风排毒试验。实验研究表明:对于这种特殊污染源,采用吹吸渐扩气流方法,能较好地控制污染物在生产车间内的扩散,对改善操作工人的生产环境起到了积极有效的作用。

大断面污染源;通风排毒;熔铅锅

长期以来,国内各冶炼厂的电解、熔铅等车间的烟尘毒气污染一直是一个难于治理的问题。

由于在这些装备工艺操作中,上方行车频繁作业,使得在生产现场无法采用吸气效率高的密闭排烟罩或者顶吸式排烟罩,而只可能采用侧方向的吸气罩;加上这些污染源断面较大,且侧吸气面与熔铅锅锅沿之间距离较远,使得整个排烟设施很难达到较高的吸气效率。即使采用相当大的侧吸风量也不能满足通风排毒的要求,只会是能量的无谓消耗。理论分析认为:仅仅依靠单纯接收式的侧吸排风法来控制熔铅过程中污染面大、阵发性强的场合是不现实的。这种靠吸气汇流区来收集污染物的排风方法,其罩口断面排风速度衰减很快,对敞开式污染源的有效排风量很低。若须达到一定的排气效果,只有大幅度提高排气量才能达到一定的污染源控制风速,这是不经济的方法。

因此,本试验研究的目的是针对电解、熔铅等这些特殊污染源寻找一种技术先进合理,适用可靠的有效通风排毒方法。该方法对改善生产工人的劳动条件具有十分重要的意义。

1 技术方案及设计计算结果

工业通风排毒的基本原则是用最少的能量合理组织气流,以控制污染源的扩散和便于收集。对于熔铅锅这样的污染源,通过分析比较认为,采用“吹吸渐扩气流法”才有可能达到一定的通风排毒效果。

吹吸渐扩气流是利用吹气射流和吸气汇流的联合作用来提高“控制风速”。大量的工业通风应用实践表明,该方法具有能量利用率高、排气效果稳定、控制面大等技术特点。因此本次大断面污染源通风排毒工业性试验的技术方案为:集中式均匀吹风与敞口上遮边式吸风相结合的吹吸渐扩气流排气。该方案的主要技术要点是:

1.采用单独的送风机在车间外部采风,然后由均匀吹风装置吹出,它可有效地控制污染物,同时还可改善作业现场的空气品质。

2.敞口上遮边式吸气罩可在不影响工艺操作的前提下,充分提高吸风罩的排气效果,且便于生产维护。

虽然普通吹吸通风法已广泛应用于生产实际,但由于吹吸渐扩气流中,吹吸气流是一种比较复杂的气流现象,即使在“相似原则”下所进行的模型试验也并不能完全代表实际生产过程的真实结果。就设计计算而言,如何进行合理的参数计算,至今还是有待研究的课题,特别是对于这样的大距离污染源,采用吹吸渐扩气流法尚未见文献报道,就目前该专业技术上几种有代表性的设计计算法,分别进行了大断面污染源的通风排毒参数计算,其计算结果列于表1。

表1 大断面污染源通风排毒方法计算结果

从表1的计算结果可以看出,目前的几种普通吹吸通风设计计算法,其计算结果差别很大,分析其原因主要是各计算法的吹吸气流利用途径不同所至,如流量比法是立足于利用吹气气流的动量将污染气流送至吸气口平面为原则,而其他几种方法却是突出了高速气流形成的空气幕来防止污染物的扩散。

2 工业性试验方法及试验步骤

根据设计计算结果和大断面污染源的特性,为使大断面污染源通风排毒技术措施能达到低能耗、高效率,便于操作的效果,进行了大断面污染源的通风排毒工业性试验,实验方法采用两部分,即实际模拟试验和工业生产过程对比试验,试验系统如图1所示。

图1 大断面污染源渐扩气流通风试验系统

由于生产现场的实际情况,本次试验无法改变排风机及其管路,只能在吸风量为40 000 m3/h的前提下,改变吹风系统运行参数,试验过程中,在一定断面容器内用烟雾发生器进行人工发烟,并在不同的吹风条件下,观察排烟效果,其试验步骤如下:

1.检查吹风和排风系统各部位的安装联接情况,风机试运行。待系统无漏风后进入试验阶段。

2.开启排风机,用风速仪测定断面速度分布,并记录下。

3.装上1号吹风口(200 mm),启动送风机,测定吹风口前2 cm处的风速,对吹风量进行调整,使吹风风口气流速度在5.0～6.0 m/s范围。

4.用乙二醇烟雾器在容器内发烟,分别让送风机在开启和不开启下观察排烟效果。

5.更换2号吹风口(60 mm),调整吹风口风速在10.0～12.0 m/s范围内,并按4重复试验。

6.更换3号吹风口(35 mm),按5重复试验。

值得说明的是,在进行上述试验后,根据模拟试验所选择的参数,然后进行了工作生产的通风排毒效果测试。

3 工业性试验研究

工业生产性测试在冶炼厂的熔铅锅上进行,铅锅口径大于3 m。

3.1 模拟试验的测试结果

熔铅锅模拟通风效果对比测试结果列于表2。

表2 熔铅锅模拟实验效果对比

从表2的测试观察结果分析比较,认为60 mm吹风口为最优选择,其吹吸通风过程的轴断面气流速度分布测定结果如图2所示。

上述实验研究中,吹风口到污染源的距离为1.4 m,污染源宽度为2.8 m。测试表明,有效通风排毒后,岗位铅浓度达标。

3.2 生产性通风排毒效果测定结果

在模拟试验的基础上,为进一步评价熔铅锅工艺生产时的通风排毒效果,进行了生产性通风排毒效果测试,其结果列于表3。

图2 60 mm吹风口时形成的吹吸气流形态

表3 熔铅锅生产时通风效果对比测定结果

4 分析讨论及存在问题

1.本次实验研究结果表明:在控制熔铅锅这种面积大、阵发性强的污染源时,采用适宜的吹吸渐扩气流抑制方法,参数完全可达到通风排毒的效果,技术和经济上是完全可行的。

2.采用60 mm吹风口时,模拟试验的烟雾达到吸气罩平面的高度约为1.0～1.5 m范围内,即半扩散角为9°～14°。这符合美国工业卫生协会(ACGIH)的计算法。

3.工业生产实际应用表明:采用吹吸通风法一般情况下熔铅锅产生的烟尘可以全部排走,就是在生产极不利的时候其排烟效率可达90%,岗位铅尘浓度由2.16 mg/m3下降到0.15 mg/m3。

4.由于该试验工程采用排风系统为原有设施,当时尚未考虑外排烟尘达标问题。因此,在正式工程设计时必须考虑铅尘的收集和净化。

总之,通过近两年的大断面污染源通风排毒工业性试验研究认为,采用吹吸通风的方法来控制大面积的尘、气污染源是一条较好的途径,为工业污染物的治理,技术上提供了可行的设计依据。

[1] 谭天佑,梁凤珍.工业通风除尘技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1984.

[2] 采暖通风设计手册编写组.采暖通风设计手册[M].北京:中国工业出版社,1967.

[3] 北京有色冶金设计研究总院.重有色金属冶炼设计手册[M].北京:冶金工业出版社,1996.

[4] 洪连荣,朱崇法.熔铅炉通风排毒的效果观察[J].浙江预防医学与疾病监测,1992,4(4):19-20.

[5] 谢新华,方晓吉.熔铅锅通风设计探讨[J].工业安全与环保, 2001,27(8):11-13.

[6] 袁富明.株冶铅冶炼厂熔铅锅的烟尘治理[J].湖南有色金属, 2005,21(6):25-27.

Study on the Industrial Test of Ventilation and Detoxification of Large Cross-section of Pollution Sources

LIN Wei
(Hunan L abor Protection Institute of Nonferrous Metals,Changsha410014,China)

Large cross-section of pollution sources is frequently encountered in the process of non-ferrous metallurgy ore dressing and smelting,such as electrolysis,melting lead.Because of the lifting facility frequent work above these production equipment,the adoption of appropriate measures of ventilation and detoxification becomes difficult in the production site.Another large cross-section of these devices,even with the side of the suction and ventilation measures can not meet the requirements of exhaust.In this regard,through the study design,the industrial tests of ventilation and detoxification of large cross-section of pollution sources use the method of gradually expanding blow and suction air.Experimental studies have shown that:for this particular source of pollution,using the method of gradually expanding blow and suction air can be well controlled in the production workshop of pollutants spread and improve the operating workers production environment playing an active and effective role.

large cross-section of pollution sources;ventilation and detoxification;lead melting pot

X962

A

1003-5540(2012)01-0054-03

林 炜(1971-),女,工程师,主要从事环保机械工作。

2011-12-10