紡織業廠房通風系統改造

司朝兵，王 娣

（江蘇鷹游紡機有限公司，江蘇連云港 222062）

我國紡織行業發展快速，企業規模不斷擴大，為滿足生產多樣化需求，紡織廠廠房結構日趨復雜化。紡織生產過程中會排出大量余熱和有害氣體，對設備壽命及正常生產產生影響，甚至對工人健康造成危害。選擇合適的廠房通風方式，對凈化車間工作環境、保護工人健康顯得尤為重要。

1 通風方式概述

根據通風的動力，通風方式可分為自然通風和機械通風。自然通風方式是依靠室內外空氣溫差所造成的熱壓，或利用室外風力作用在建筑物上形成的壓差，使室內外空氣得到交換，優點是經濟、節能，缺點是進風不能預處理、排風不能凈化，通風效果不穩定。機械通風方式靠風機動力使空氣流動，進風和排風可進行處理，通風參數可按照要求設定，以確保廠房內的通風量［1］。兩者通風效果見圖1。

2 通風系統的改造

目前，大多數廠房仍采用傳統的自然通風方式，受環境限制，通風效果不明顯。本研究對自然通風系統進行改造優化，對廠房建模設置相關參數條件，將機械通風與自然通風相結合，對排風位置、廠房結構及排風方式提出改造方案，優化紡織行業廠房環境，實現節能降耗［2］。

2.1 廠房結構建模

紡織廠廠房人員活動區域較大，熱源和污染源的位置相對集中和固定，所以要求廠房空間開闊，具有良好的通風條件。采用局部排風與自然通風相結合，在人員密集位置安裝局部送風設備，同時將柱間距適當加大。使用Creo 軟件繪制裝配模型，建模過程如圖2所示。

圖2 廠房三維建模

2.2 通風方式的選擇

全面通風就是對房間進行通風換氣，以稀釋室內有害氣體，消除余熱、余溫，使之符合標準要求。全面通風的動力可以是自然風壓和熱壓，也可以是風機風壓。全面通風具體實施方法又可分為：全面排風法、全面送風法、局部排風混合法等，可根據車間的實際情況采用不同的方法。

常采用在作業點附近設置普通風扇進行循環吹風，以加快對流散熱。工作點風速要求：輕作業2～4 m/s，中作業3～5 m/s，重作業5～7 m/s。在普通軸流風機上加設甩水盤裝置具有降溫作用，但會引起人造汗，要求水滴小于60 μm，最大不超過100 μm，風速不大于3～5 m/s，可用于溫度高于35 ℃、輻射強度大于1 400 W/m2、細小霧滴對生產工藝無影響的中重作業點，如圖3所示。

圖3 噴霧風扇

2.3 通風量的計算

為了分析廠房內空氣中有害物質量濃度與通風量之間的關系，先研究一種理想的情況，假設有害物在室內均勻散發（室內空氣中有害物質量濃度是均勻的），送風氣流和室內空氣的混合在瞬間完成，送排風氣流是等溫的。排污模型如圖4 所示。由圖4 可以看出，在房間體積為Vf的空間內，有害物源每秒鐘散發的有害物量為x（g/s），通風系統開動前室內空氣中有害物質量濃度為ρ（g/m3），通風風量為L（m3/s），入風的有害物質量濃度為ρ0（g/m3），排風的有害物質量濃度為ρ1（g/m3）。

圖4 排污模型示意圖

排污微分方程：送入量為Lρ0dτ，散發量為xdτ，排走量為Lρ1dτ，變化量為d（Vf?ρ）=Vfdρ，則：

排污微分方程求解：

在穩定狀態下風量公式為：

則：

考慮到室內有害物分布及通風氣流的不均勻性，增大安全系數K=3～10，則：

其中，ρs為有害物安全質量濃度。

消除余熱風量公式：

其中，G為通風質量風量，kg/s；Q為室內余濕量，g/s；tp為排氣含濕量，g/kg；t0為進氣含濕量，g/kg。

2.4 全面通風的氣流組織

氣流組織：送風、排風口位置的合理布置，選用合理的風口形式，合理分配風流。

氣流組織原則：能避免把有害物吹向作業人員操作區；能有效地從污染源附近或有害物質量濃度最大的區域排出污染空氣；能確保在整個房間內進風氣流均勻分布，盡量減少渦流區［3］，如圖5所示。

圖5 車間氣流組織示意圖

為了把有害物從室內迅速排出，排風口應該盡量設置在有害物質量濃度高的區域。因此，了解車間內的有害氣體質量濃度分布是設計全面通風時必須注意的一個問題。有害氣體在車間內的分布不單純取決于有害氣體的密度，更主要是取決于有害氣體與室內空氣混合后的混合氣體密度。車間內有害氣體質量濃度一般不會太高，由此引起的空氣密度增值一般不會超過0.3～0.4 g/m3。但是，空氣溫度變化1 ℃，所引起的密度變化為4 g/m3。由此可見，只要室內空氣溫度分布有很小的不均勻，有害氣體就會隨室內空氣一起運動。因此，有害氣體本身的密度大小對其質量濃度分布的影響是極小的。只有當室內沒有對流氣流時，密度較大的有害氣體才會集中在車間下部。另外，有些比較輕的揮發物如汽油、醚等，由于蒸發吸熱，會使周圍空氣溫度下降，和周圍空氣一起下沉。

在通風過程中，廠房內空氣通過進風口、排風口、圍護結構和室內各種高低溫熱源進行交換，為了使廠房內的空氣溫度維持不變，必須使廠房內的總得熱量∑Qd與總失熱量∑Qs相等，也就是要保持廠房內的熱平衡［4］。

3 節能通風措施

（1）在集中采暖地區設局部排風的建筑，在風量平衡需要送風時，應首先考慮自然補風。

（2）當相鄰房間未設組織進風裝置時，要取其冷風滲透量的50%作為自然補風。

（3）對于每班運行不足2 h 的局部排風系統，經過風量和熱量平衡計算，對室溫沒有很大影響時，可不設機械送風系統。

（4）機械進風系統在冬季應采用較高的送風溫度，直接吹向工作地點的空氣，溫度不應低于人體表面溫度（34 ℃左右），最好在37～50 ℃，這樣可避免人體不適。

（5）將室外空氣直接送到局部排風罩或排風罩的排風口附近，補充局部排風系統排出的風量。例如采用送風通風柜，其70%的排風量由室外空氣直接供給，這樣可以減小車間排風熱損失。

（6）為充分利用排風余熱，節約能源，在可能的條件下應設置熱回收裝置。

機械送風系統示意圖如圖6 所示。余熱回收裝置如圖7所示。

圖6 機械送風系統示意圖

圖7 余熱回收裝置

4 結語

通過對紡織廠廠房建模模擬廠房結構特點，進行通風系統的計算與改造，保證廠房內的廢氣余熱有效排除，同時將足夠的新鮮空氣有效地送入工作場所。該通風系統簡單，風流穩定，易于管理，可減少輸配系統能耗和漏風量，在保證廠房生產環境的情況下，實現通風系統的節能環保運行，為紡織業廠房改造提供新的思路和方法。