實驗(yàn)室廢氣處理(lǐ)係統(tǒng)設(shè)計(jì)和原理
一些高校或(huò)者科研(yán)實(shí)驗室在(zài)實(shí)驗過(guò)程中經常會(huì)產(chǎn)生一些有(yǒu)毒(dú)的(dí)氣體(tǐ),實驗室中(zhōng)對(duì)產生(shēng)少量有(yǒu)毒氣(qì)體的實驗應在通(tōng)風(fēng)櫥內進行(háng)。通過排風(fēng)設備將少(shǎo)量(liáng)毒氣(qì)排(pái)到室外,以免(miǎn)汙染室(shì)內(nèi)空氣(qì)。產生毒氣(qì)量大(dà)的(dí)實(shí)驗必(bì)須備有廢(fèi)氣處(chǔ)理設備。
一(yī),實驗室(shì)廢氣(qì)處(chǔ)理規(guī)範標準
設計依據(jù)實(shí)驗(yàn)室廢氣處理係統的(dí)設計(jì)必須遵循國(guó)家通(tōng)風,防火,環(huán)保(bǎo),節(jié)能等標(biāo)準與(yǔ)規(guī)範,包(bāo)括:《采(cǎi)暖,通風(fēng)與空(kōng)氣調(tiáo)節設計(jì)規(guī)範》(GBJ19-87-2003),《通風與空調(tiáo)工程質量(liáng)檢驗(yàn)評(píng)定標準(zhǔn)》(GBJ304-2002),《簡(jiǎn)明通(tōng)風設計手(shǒu)冊》(GB50194-2002),《壓縮機,風(fēng)機(jī),泵(bèng)安(ān)裝工(gōng)程(chéng)施(shī)工(gōng)及(jí)驗(yàn)收(shōu)規(guī)範(fàn)》(JBJ29-2002),《電氣裝置安裝工程低(dī)壓電器施工(gōng)及驗收規範》(GB50254-96),《大氣(qì)汙染物(wù)綜合排(pái)放(fàng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996),《環境空(kōng)氣(qì)質(zhì)量(liáng)標(biāo)準》(GB3095-1996),《城市區域環境(jìng)噪聲標準》(GB3096-93),《建(jiàn)築設(shè)計(jì)防(fáng)火(huǒ)規範(fàn)》(GB50016-2006),《公(gōng)共建築(zhù)節能設計標準》(GB50189-2005)等。
二,廢(fèi)氣(qì)淨(jìng)化機理
1,有機(jī)廢(fèi)氣(qì)淨(jìng)化采用(yòng)*常用,*成(chéng)熟(shú)的(dí)活(huó)性炭吸(xī)附法對理化(huà)實驗室排(pái)放的有機廢(fèi)氣(qì)進行淨化。活性(xìng)炭吸附法(fǎ)的實(shí)質(zhì)是利用(yòng)活(huó)性炭吸(xī)附的(dí)特性(xìng)把低濃(nóng)度(dù)大(dà)風量廢氣中的有機(jī)溶劑和有(yǒu)機(jī)廢(fèi)氣吸(xī)附(fù)到活(huó)性(xìng)炭(tàn)中並濃(nóng)縮,經活(huó)性炭吸(xī)附(fù)淨化後的氣(qì)體直接排(pái)空,即一(yī)個吸附(fù)濃(nóng)縮(suō)的過(guò)程(chéng)。吸附過(guò)程具有可(kě)逆性,易(yì)於脫(tuō)附再(zài)生。由於固體表麵存在著不平衡和(hé)未飽(bǎo)和的(dí)分(fēn)子引力或化學鍵力,當(dāng)廢氣與大(dà)表(biǎo)麵積的(dí)多孔性(xìng)固(gù)體物質相接觸(chù)時(shí),廢(fèi)氣中(zhōng)的汙(wū)染物便(biàn)被吸附(fù)在(zài)固體(tǐ)表麵上(shàng),以使其與(yǔ)氣體(tǐ)混合物(wù)分離(lí)而(ér)達到淨(jìng)化的目的。吸附裝置采(cǎi)用活(huó)性炭(tàn)作(zuò)為吸附劑,對(duì)有(yǒu)機(jī)廢氣(qì)(烴類,鹵烴,酮(tóng)類,酯(zhǐ)類,乙(yǐ)醚類,醇(chún)類,重(zhòng)合用單分(fēn)子物(wù)體等(děng)有(yǒu)機物(wù)質)的淨(jìng)化(huà)率高(gāo),效率(shuài)高(gāo)達(dá)95%。
2,無機廢氣淨化(huà)對於有(yǒu)害無(wú)機(jī)氣體(tǐ)的淨(jìng)化,采用目(mù)前常用的(dí)酸霧(wù)噴淋(lín)法(fǎ)。酸(suān)霧(wù)噴淋法根(gēn)據(jù)酸鹼(jiǎn)中和(hé)原理采(cǎi)用鹼(jiǎn)液(yè)作(zuò)為噴淋(lín)介(jiè)質(zhì),與(yǔ)廢(fèi)氣(qì)充分接(jiē)觸(chù),能(néng)有效(xiào)處理HCL,HF,H2SO4,HCN,H2S等(děng)水(shuǐ)溶性氣體(tǐ),效率高(gāo)達98%。
2.1廢(fèi)氣淨(jìng)化(huà)裝置對(duì)於(yú)有機廢氣:采(cǎi)用活性(xìng)炭(tàn)吸附(fù)淨(jìng)化箱,對(duì)於無機(jī)廢氣:采用(yòng)玻璃鋼防腐酸霧噴淋(lín)塔。
2.2防腐(fǔ)風機(jī)防腐風機(jī)采用耐酸鹼(jiǎn)的(dí)玻璃(lí)鋼(gāng)材質,低噪(zào)音,基(jī)礎(chǔ)采(cǎi)用減振裝置,基礎與(yǔ)廢氣淨化(huà)裝(zhuāng)置采(cǎi)用軟連接形(xíng)式。
2.3通(tōng)風管(guǎn)道通(tōng)風管(guǎn)道根據實際情(qíng)況選用(yòng)矩形或圓形管(guǎn)道(dào)形(xíng)式,選用(yòng)阻(zǔ)燃(rán)的(dí)PVC管或不鏽(xiù)鋼(gāng)管。所選(xuǎn)通(tōng)風管道具有(yǒu)耐(nài)酸鹼,防腐(fǔ)蝕,防水,防(fáng)火,耐磨,耐熱(rè)等(děng)特(tè)性,且(qiě)所有(yǒu)管(guǎn)道設計(jì)壓力均(jūn)小於1500Pa。
2.4通風(fēng)末(mò)端根據各實驗(yàn)室(shì)特(tè)點,大(dà)樓實(shí)驗室通(tōng)風(fēng)末(mò)端(duān)分(fēn)為以(yǐ)下(xià)幾(jī)種方式,如(rú)表2所示(shì)。表2通(tōng)風(fēng)末端形(xíng)式與(yǔ)應用場合
2.5電(diàn)動(dòng)風閥(fá)電動風閥根(gēn)據實(shí)際情(qíng)況(kuàng)選用矩形或(huò)圓形,由室(shì)內(nèi)開(kāi)關(guān)控製其(qí)開(kāi)啟與(yǔ)關(guān)閉,並可調(tiáo)節閥(fá)門(mén)的(dí)開度(dù),閥體(tǐ)采(cǎi)用(yòng)冷軋鋼板表麵噴塑,驅(qū)動器采用優質(zhì)低(dī)噪音磁滯同步電(diàn)機。
2.6防火閥根(gēn)據消防(fáng)要求(qiú),安裝通(tōng)風管道的(dí)實(shí)驗室風(fēng)道上安裝防火(huǒ)閥,在(zài)風(fēng)管內溫度達(dá)到70℃時,自動(dòng)切斷(duàn)與(yǔ)其(qí)它實驗室(shì)的管道(dào)連接。
2.7變(biàn)頻控製(zhì)係統為(wéi)達(dá)到(dào)節能(néng)與(yǔ)經(jīng)濟運行的(dí)目的,通風(fēng)係統采(cǎi)用(yòng)綜合性(xìng)能*佳的靜壓傳感(gǎn)變頻控(kòng)製係(xì)統,其每(měi)個(gè)通(tōng)風末(mò)端裝(zhuāng)置(zhì)風量(liáng)可通過靜壓(yā)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)控製變(biàn)頻(pín)調(tiáo)節,控製係統(tǒng)穩定(dìng),綫(xiàn)路(lù)布置(zhì)比較(jiào)簡(jiǎn)單,造(zào)價(jià)適(shì)中。
3,實(shí)驗(yàn)室廢氣(qì)處理係統布(bù)局
3.1布(bù)局設(shè)計(jì)思路(lù):綜合(hé)考慮(lǜ)各實驗(yàn)室(shì)排(pái)放廢氣(qì)的(dí)性質以及房(fáng)間的(dí)結構,根(gēn)據(jù)經(jīng)濟(jì)性(xìng)與適(shì)用性(xìng)並(bìng)重(zhòng)的原則,同(tóng)時(shí)盡量(liáng)降(jiàng)低係(xì)統噪(zào)音且(qiě)力求布局美(měi)觀。基於此(cǐ)思(sī)路,能(néng)組合(hé)在一起進(jìn)行(háng)淨化(huà)處(chǔ)理的(dí)實驗室合並成一個獨(dú)立通風(fēng)係(xì)統(tǒng);為(wéi)保證係統終(zhōng)端(duān)噪聲≤60dB,選(xuǎn)擇(zé)的風機(jī)功率盡(jìn)量低;另外(wài)風機與淨化裝置(zhì)集中安(ān)放(fàng)在樓頂(dǐng),廢氣(qì)經淨(jìng)化後(hòu)高空排放。
3.2布(bù)局設計(jì)方案:實(shí)驗室廢(fèi)氣處(chǔ)理(lǐ)係(xì)統設計充分(fēn)利(lì)用大樓(lóu)預留的四個(gè)通(tōng)風井(jǐng)。一至(zhì)五樓實驗(yàn)室(shì)共(gòng)設計19套通(tōng)風係(xì)統:16套用活性(xìng)炭吸附箱對(duì)有機(jī)廢(fèi)氣(qì)進行(háng)淨化處理,2套用(yòng)酸霧(wù)噴(pēn)淋塔(tǎ)對無機(jī)廢(fèi)氣淨化處理(lǐ),1套不需淨(jìng)化(huà)處(chǔ)理(lǐ)。排(pái)風係(xì)統(tǒng)采(cǎi)用(yòng)通風櫃(guì)局(jú)部(bù)排風與(yǔ)頂吸(xī)式(shì)排(pái)風罩相結(jié)合的(dí)方式(shì)進(jìn)行(háng)排風(fēng),或(huò)者采用頂部排(pái)風(fēng)百葉(yè)與(yǔ)萬向(xiàng)排(pái)風(fēng)罩(zhào)相結(jié)合(hé)的(dí)定(dìng)點(diǎn)排風(fēng)方(fāng)式(shì)進(jìn)行(háng)排風。所(suǒ)有的通風係統(tǒng)全部采用靜壓傳感自(zì)動變(biàn)頻變風(fēng)量(liáng)控製係統(tǒng),以(yǐ)保(bǎo)證高(gāo)品質的控(kòng)製(zhì)性能和安全性能(néng)。以燃(rán)燒性能實(shí)驗室(shì)為例,其廢氣(qì)處(chǔ)理(lǐ)係統(tǒng)如(rú)圖(tú)1所示(shì)。防(fáng)腐風(fēng)機酸霧噴淋塔(tǎ)通(tōng)風管(guǎn)道燃燒性能室3燃燒性能(néng)室1燃(rán)燒性能室(shì)2通風櫃排放(fàng)口(kǒu)通風櫃(guì)排放口接(jiē)設備(bèi)預(yù)留(liú)口(kǒu)圖(tú)1燃燒性(xìng)能實驗室廢(fèi)氣處理(lǐ)係統(tǒng)圖(tú)燃燒性能三(sān)個實(shí)驗室(shì)產(chǎn)生的廢氣采用通風(fēng)櫃與(yǔ)設備(bèi)局部(bù)排(pái)風(fēng)相(xiāng)結合(hé)方式收集,由(yóu)屋(wū)頂(dǐng)風機經通(tōng)風(fēng)管(guǎn)道抽至(zhì)酸霧噴淋塔淨化後高空(kōng)排(pái)放。
3.3廢氣處(chǔ)理係統計(jì)算(suàn):廢氣(qì)處理(lǐ)係統的計算是(shì)根據係(xì)統風(fēng)量(liáng)與(yǔ)風壓要(yào)求(qiú),對係(xì)統各組成部(bù)分進(jìn)行設(shè)計(jì)或選(xuǎn)型。在風量計(jì)算(suàn)時主要(yào)考慮以下(xià)因(yīn)素(sù):
(1) 通風係(xì)統(tǒng)支(zhī)管路(lù)內風(fēng)速(sù)取(qǔ)5~8m/s,幹(gān)管(guǎn)路(lù)內風速(sù)取(qǔ)8~10m/s。
(2)單台(tái)1500mm×800mm×2350mm通(tōng)風(fēng)櫃(guì)設計風量(liáng)1200~1500m3/h。
(3)頂部排風百葉設計風量(liáng)300~500m3/h。
(4)原(yuán)子(zǐ)排(pái)風罩設計(jì)排風(fēng)量(liáng)350~500m3/h(特(tè)指通風(fēng)截麵積400mm×400mm)。
(5)萬(wàn)向排風罩(zhào)排風(fēng)量160~300m3/h(特指通(tōng)風(fēng)截(jié)麵積300mm×300mm)。
(6)一般(bān)實(shí)驗室整(zhěng)體排風的(dí)換氣(qì)數(shù):6~12次/h。在風壓計(jì)算(suàn)時主要考(kǎo)慮(lǜ)以(yǐ)下因(yīn)素(sù):
(1)通風櫃移(yí)動門開啟(qǐ)至(zhì)*高(gāo)位置時,在達到《排(pái)風櫃》JB/T6412-1999技(jì)術標準(zhǔn)規(guī)定的(dí)排(pái)風(fēng)量(liáng)和麵風速(sù)保(bǎo)持(chí)0.5m/s的(dí)條件下,排風櫃阻(zǔ)力應≤70Pa。
(2)萬向排風罩阻力約100Pa。
(3)頂部排(pái)風(fēng)百葉阻力(lì)約(yuē)40Pa。
(4)酸(suān)霧(wù)噴(pēn)淋塔,活性(xìng)炭(tàn)吸附(fù)箱(xiāng),電(diàn)動風(fēng)閥等標(biāo)準部(bù)件(jiàn)阻(zǔ)力(lì)根據所(suǒ)選(xuǎn)型(xíng)號查詢。
(5)風管(guǎn)(包(bāo)括管(guǎn)道(dào),彎頭,三通等(děng))阻力按6~8Pa/m計(jì)算(suàn)。以(yǐ)燃燒(shāo)性能實驗室為例(lì),其廢(fèi)氣(qì)處理(lǐ)係統計(jì)算如下:燃燒性(xìng)能室1通(tōng)風(fēng)櫃8個,設計處理風(fēng)量為12000m3/h;燃燒性(xìng)能室(shì)2設備局(jú)部(bù)排風口4個(gè),設計處(chǔ)理風(fēng)量(liáng)為1000m3/h;燃燒(shāo)性能室3設(shè)備局部排風口(kǒu)2個,設(shè)計處(chǔ)理(lǐ)風(fēng)量為500m3/h;總排(pái)風(fēng)量為13500m3/h。主管(guǎn)設計風速取(qǔ)為(wéi)8.9m/s,這樣(yàng)計算主管(guǎn)管徑為600mm×700mm。根據(jù)所需(xū)風量選取酸(suān)霧(wù)噴淋(lín)塔(tǎ)BFP-5,其(qí)處理(lǐ)風(fēng)量(liáng)為14000m3/h,壓(yā)阻為500Pa。計(jì)算得通(tōng)風末(mò)端與(yǔ)沿(yán)程(chéng)壓(yā)力損(sǔn)失(shī)約450Pa。這樣(yàng),根(gēn)據壓(yā)阻與(yǔ)風量(liáng)選取玻璃(lí)鋼防(fáng)腐(fǔ)風(fēng)機(jī)BF4-72-8C,功(gōng)率(shuài)7.5kW,轉速1120r/min,風量12000-23000m3/h,風(fēng)壓(yā)800-1200Pa。
總結(jié) :根據實驗(yàn)室(shì)排放廢(fèi)氣(qì)的性質(zhì),設計的(dí)廢(fèi)氣(qì)處理(lǐ)係統對有機(jī)廢(fèi)氣淨(jìng)化(huà)采用(yòng)活(huó)性炭吸附(fù)法,對無機廢氣(qì)淨(jìng)化(huà)采用(yòng)酸(suān)霧噴(pēn)淋(lín)裝(zhuāng)置(zhì), 毒性(xìng)大的氣(qì)體可參考工業(yè)廢(fèi)氣(qì)處理(lǐ)辦(bàn)法用吸附,吸(xī)收(shōu),氧(yǎng)化,分解等方法處(chǔ)理後排放。
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