石油化工化驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計范文

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1變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)

通常化驗室內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備包括：通風(fēng)柜（落地）、萬向排風(fēng)罩、原子吸收罩、氣瓶柜、試劑柜等。通風(fēng)柜作為化驗室內(nèi)最重要的一級防護(hù)設(shè)備，通常要求維持通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定為0.5m/s，過高或者過低的面風(fēng)速，均會發(fā)生污染氣體泄漏的危險。對于萬向排風(fēng)罩、原子吸收罩、氣瓶柜、試劑柜等局部排風(fēng)設(shè)施，應(yīng)能夠持續(xù)高效地控制，安全迅速地將氣體排出。變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)就是為了能夠達(dá)到這些設(shè)計要求，并保證整個化驗室內(nèi)的空氣質(zhì)量，做到化驗區(qū)域相對于區(qū)域之外為負(fù)壓，以免對周圍的辦公休息區(qū)造成污染。在充分滿足室內(nèi)環(huán)境安全的前提下，大幅降低系統(tǒng)運行能耗，包括空調(diào)及排風(fēng)機的能耗。與定風(fēng)量系統(tǒng)相比，變風(fēng)量系統(tǒng)加大了單臺排風(fēng)機攜帶的通風(fēng)柜或其他通風(fēng)設(shè)備的數(shù)量，為實現(xiàn)風(fēng)量、壓力控制，除配備常規(guī)設(shè)備外，還需要增加一些通風(fēng)及控制設(shè)備，如變風(fēng)量風(fēng)閥、定風(fēng)量風(fēng)閥、壓差變送器、風(fēng)速控制器等。中心化驗室變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)的控制原理如圖1所示。

1.1通風(fēng)柜的控制化驗室內(nèi)每臺通風(fēng)柜的排風(fēng)支管上安裝與壓力無關(guān)的變風(fēng)量風(fēng)閥，通過通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門旁邊的風(fēng)速控制器控制風(fēng)閥來調(diào)節(jié)通風(fēng)柜的排風(fēng)量，使通風(fēng)柜在有人操作時的面風(fēng)速維持在0.5m/s左右，當(dāng)無人操作時能夠降低到0.3m/s（用于特殊控制需要，一般化驗室較少設(shè)置此功能）；在通風(fēng)柜關(guān)閉時，保證通風(fēng)柜的最小排風(fēng)量。

1.2萬向排風(fēng)罩等固定通風(fēng)設(shè)施的控制化驗室內(nèi)萬向排風(fēng)罩、吸氣罩、試劑柜等的排風(fēng)匯總管上安裝與壓力無關(guān)的定風(fēng)量風(fēng)閥，保證在通風(fēng)柜風(fēng)量發(fā)生變化時，這些排風(fēng)設(shè)施的排風(fēng)量保持不變。一般萬向排風(fēng)罩的排風(fēng)量按150m3/h計算，試劑柜的通風(fēng)柜按75m3/h計算，吸氣罩則根據(jù)罩口尺寸和罩口吸口風(fēng)速具體計算，化驗室內(nèi)操作的對象大部分為有毒或有危險的有害物，罩口風(fēng)速按規(guī)定不小于0.5m/s。

1.3室內(nèi)換氣次數(shù)的控制為保證化驗室內(nèi)排風(fēng)效果和維持室內(nèi)溫濕度要求，SH/T3103-2009《石油化工中心化驗室設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，對于產(chǎn)生有毒有害氣體的分析房間換氣次數(shù)不應(yīng)小于7次/h。若化驗室內(nèi)通風(fēng)柜和萬向排風(fēng)罩等其他通風(fēng)設(shè)施最小排風(fēng)量不能滿足化驗室的最小換氣次數(shù)時，需在化驗室內(nèi)增加室內(nèi)排風(fēng)口，并在此排風(fēng)口的排風(fēng)支管上安裝與壓力無關(guān)的變風(fēng)量閥門，用于保證化驗室的最低換氣次數(shù)要求。

1.4室內(nèi)壓力檢測控制為避免化驗室氣流滲出實驗室，造成交叉污染，應(yīng)控制化驗室內(nèi)氣壓使其相對于走廊和辦公休息區(qū)域為負(fù)壓。在化驗室內(nèi)設(shè)計送風(fēng)管，并在送風(fēng)管上安裝與壓力無關(guān)的變風(fēng)量風(fēng)閥，送風(fēng)管上的變風(fēng)量風(fēng)閥與排風(fēng)管上的變風(fēng)量風(fēng)閥聯(lián)鎖控制，使得化驗室內(nèi)的送風(fēng)量與排風(fēng)量的差值保持恒定，保持化驗室負(fù)壓，空氣從走廊流入化驗室，避免有害物的散出。同時，在確保安全的前提下，使通風(fēng)柜能以最小的排風(fēng)和補風(fēng)風(fēng)量操作，節(jié)省能源。

2送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計化驗室通風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示。

2.1風(fēng)管系統(tǒng)設(shè)計現(xiàn)在化驗室建筑面積越來越大，房間越來越多，合理的送排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計就尤為重要。在定風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計時，每臺風(fēng)機連接4臺左右的通風(fēng)柜或氣體通風(fēng)設(shè)施，這在變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計時已經(jīng)不太適用，會造成資金和能源的浪費。變風(fēng)量系統(tǒng)根據(jù)建筑物的類型一般可以按橫向或豎向分區(qū)，橫向分區(qū)即按每層來設(shè)計一個或幾個送、排風(fēng)系統(tǒng)，每層的排風(fēng)機和新風(fēng)機集中布置，排風(fēng)機和新風(fēng)機均設(shè)置在各自獨立的風(fēng)機房內(nèi)；豎向分區(qū)是把一個或幾個建筑跨度內(nèi)的各個樓層的房間劃分成一個排風(fēng)系統(tǒng)，通過匯總立管引至屋面，所有的排風(fēng)機在屋頂或頂層機房內(nèi)統(tǒng)一布置，但是送風(fēng)系統(tǒng)仍按橫向劃分。橫向分區(qū)的優(yōu)點是沒有豎向立管，減少了風(fēng)管穿越樓板和屋面的次數(shù)，但由于變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)量大，計算出的風(fēng)管管徑也會相應(yīng)較大，橫向分區(qū)系統(tǒng)難免會出現(xiàn)排風(fēng)管和送風(fēng)管交叉現(xiàn)象，這樣就要求建筑物的層高很高，以滿足房間上部區(qū)域風(fēng)管的布置需要，一般采用變風(fēng)量通風(fēng)設(shè)計的化驗室最低建筑層高取4.8m；另一方面，有些化驗室屋頂在建筑設(shè)計時設(shè)計為坡屋頂，這樣就無法在屋頂設(shè)置風(fēng)機，只能按照橫向來分區(qū)設(shè)計。豎向分區(qū)避免了排風(fēng)管和送風(fēng)管在室內(nèi)交叉的情況，但是現(xiàn)在的化驗室建筑面積普遍較大，在進(jìn)行防火設(shè)計時，通常會把每一層設(shè)計為一個防火分區(qū)或幾個防火分區(qū)，這樣在每層的排風(fēng)支管上就必須要增加防火閥，以滿足建筑防火規(guī)范的要求；此外排風(fēng)立管還會占用化驗室內(nèi)的空間，在有些實驗設(shè)備較多面積緊張的化驗室內(nèi)，可能會造成擁擠的感覺。圖2所示就是豎向分區(qū)實例。在設(shè)計中，不管是橫向分區(qū)還是豎向分區(qū)，都必須按照設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行劃分：（1）同一類型的房間宜劃分在同一系統(tǒng)。（2）排出氣體性質(zhì)相同的房間或通風(fēng)設(shè)備應(yīng)設(shè)計成一個系統(tǒng)。（3）對于有極度、高度危害物質(zhì)或極難聞氣體物質(zhì)必須單獨設(shè)計成一個系統(tǒng)，不應(yīng)和其他通風(fēng)系統(tǒng)合用。

2.2系統(tǒng)控制設(shè)計要真正實現(xiàn)化驗室理想的氣流組織，排風(fēng)量、送風(fēng)量以及房間的壓差控制尤為關(guān)鍵。在定風(fēng)量系統(tǒng)和有些傳統(tǒng)的變風(fēng)量系統(tǒng)的設(shè)計中，一般在通風(fēng)柜連接的管道上設(shè)置蝶閥，依靠手動或自動開大或減少風(fēng)閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)風(fēng)量，這樣不僅會造成風(fēng)量的浪費，更重要的是還會導(dǎo)致通風(fēng)柜面風(fēng)速不穩(wěn)定，這對化驗室的安全非常不利。有些傳統(tǒng)的變風(fēng)量系統(tǒng)即使是已經(jīng)采用風(fēng)速控制系統(tǒng)，也只是在通風(fēng)柜面風(fēng)速改變之后才會進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制緩慢且頻繁。所以，不管是采用定風(fēng)量系統(tǒng)還是變風(fēng)量系統(tǒng)，室內(nèi)的壓差都不穩(wěn)定，氣流組織難達(dá)到理想效果。因此，在變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計時就需要采用合理的風(fēng)量控制閥和室內(nèi)壓差控制系統(tǒng)來解決系統(tǒng)管網(wǎng)風(fēng)量變化和室內(nèi)壓差變化這一類問題。風(fēng)量控制閥包括變風(fēng)量控制閥和定風(fēng)量控制閥，它們的特點是：（1）壓力無關(guān)性。在通風(fēng)柜運行過程中對通風(fēng)柜面風(fēng)速影響最大的因素就是通風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力，由于其他通風(fēng)柜或通風(fēng)設(shè)備的開閉，或管網(wǎng)其他方面變化會導(dǎo)致通風(fēng)柜管路壓力發(fā)生變化，而且這種變化是會經(jīng)常發(fā)生的。風(fēng)量控制閥能根據(jù)管網(wǎng)壓力變化自動調(diào)整，這個過程是伴隨管網(wǎng)壓力變化同時發(fā)生的，實現(xiàn)了快速穩(wěn)定的風(fēng)量控制。（2）反應(yīng)速度快。系統(tǒng)的響應(yīng)時間短，達(dá)到要求的風(fēng)量值所用時間一般在1s以內(nèi)，在通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門到位后的1s以內(nèi)即可達(dá)到指令值，同時化驗室送風(fēng)和總的排風(fēng)控制系統(tǒng)也快速響應(yīng)以維持正確的房間壓力。（3）風(fēng)量控制精度高。風(fēng)量控制精度在±5%以內(nèi)，在通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門變化時，通風(fēng)柜的面風(fēng)速可保持在（0.5±0.1）m/s。（4）風(fēng)量可調(diào)節(jié)比高。最大風(fēng)量和最小風(fēng)量比例為20∶1，高的調(diào)節(jié)比使系統(tǒng)可利用的參差系數(shù)大，適用于通風(fēng)柜數(shù)量多的大通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)化驗室房間較多，通風(fēng)柜數(shù)量也相應(yīng)較多時，風(fēng)量控制閥的調(diào)節(jié)比高，就可以降低通風(fēng)柜最低運行風(fēng)量，有效降低通風(fēng)柜的運行能耗。大的排風(fēng)系統(tǒng)還可減少風(fēng)機的數(shù)量，減少風(fēng)管的數(shù)量，減少風(fēng)管占用建筑物內(nèi)的空間。控制系統(tǒng)其他的部件包括風(fēng)速傳感器、管道壓力傳感器、房間壓差變送器、中央控制器等，加上風(fēng)量控制閥，它們一同構(gòu)成了整個變風(fēng)量系統(tǒng)的控制神經(jīng)。具體控制系統(tǒng)的安裝方式為：每臺通風(fēng)柜排風(fēng)支管上安裝1臺變風(fēng)量控制閥，它會依據(jù)通風(fēng)柜上的監(jiān)視器反饋數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)門開啟的大小和運行狀態(tài)，以此來控制通風(fēng)柜的排風(fēng)量；風(fēng)速傳感器會一直檢測通風(fēng)柜的面風(fēng)速，以使其保持在0.5m/s左右。在化驗室其他通風(fēng)設(shè)備（萬向排風(fēng)罩、原子吸氣罩、氣瓶柜、試劑柜等）的排風(fēng)匯總管上安裝1臺定風(fēng)量風(fēng)閥，保證這些通風(fēng)設(shè)備在系統(tǒng)運行中保持排風(fēng)量始終不變。在新風(fēng)送風(fēng)支管上安裝1臺變風(fēng)量風(fēng)閥，并且與排風(fēng)管上的變風(fēng)量風(fēng)閥聯(lián)鎖，根據(jù)室內(nèi)的排風(fēng)量控制化驗室的送風(fēng)量，以保持室內(nèi)壓力恒定。化驗室內(nèi)安裝房間壓差變送器，與系統(tǒng)聯(lián)鎖，檢查室內(nèi)壓力，同樣用于保證室內(nèi)的壓力恒定。最后所有的控制信號均傳送給中央控制器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)量變化時，中央控制器會給機房內(nèi)的排風(fēng)機或新風(fēng)機發(fā)出信號，調(diào)整其排風(fēng)機的排風(fēng)量或新風(fēng)機的送風(fēng)量。

3其他方面

由于化驗室的特殊性，在設(shè)計時還應(yīng)注意以下幾個方面：（1）對于會排出含有濃度較高的爆炸危險性物質(zhì)的通風(fēng)柜，應(yīng)采用防爆風(fēng)機。化驗室中一般需要設(shè)置防爆風(fēng)機的房間有：樣品分析室、液化氣分析室、試劑儲存室、焦炭硫磺分析室、樣品留樣間、辛烷值機室、藥品庫等。（2）當(dāng)排出的氣體含有極度、高度危害物質(zhì)或者極難聞氣體物質(zhì)且濃度超過規(guī)定允許排放標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)采取凈化處理措施，排放口高度應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)定。化驗室排放的廢氣主要有無機酸廢氣和有機廢氣，由于化驗室場地有限，不方便采用大型凈化裝置，而且化驗室的廢氣量相對較小，通常都是稀釋后直接排放，若必須使用凈化裝置時，也只使用小型的廢氣凈化裝置。處理無機酸廢氣時可采用酸氣吸附劑，處理有機廢氣時可采用活性炭吸附劑。（3）化驗室一般都必須采用防腐蝕的通風(fēng)設(shè)備，風(fēng)管應(yīng)采用無機玻璃鋼管或其他塑料等防腐蝕管；風(fēng)量控制閥、萬向排風(fēng)罩等也必須有相應(yīng)的防腐蝕措施。（4）現(xiàn)在的變風(fēng)量系統(tǒng)均設(shè)計為全新風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)機和新風(fēng)機均采用變頻控制，在滿足化驗室內(nèi)通風(fēng)量的前提下，盡可能地減少系統(tǒng)送風(fēng)量，從而節(jié)約化驗室空調(diào)能耗。另一方面，在一些南方潮濕地區(qū)還需要控制好新風(fēng)機的機械露點，防止出現(xiàn)化驗室內(nèi)濕度過大的現(xiàn)象。

作者：楊輝史永果單位：洛陽瑞澤石化工程有限公司中國石油天然氣第一建設(shè)公司