隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)需要建設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣雖然含量小，但是成份復(fù)雜，對環(huán)境和人身的危害不可估量。為此，國家環(huán)境保護(hù)總局早在2004年就已下發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室類污染環(huán)境監(jiān)管的通知》(環(huán)辦[2004]15號)，今后實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范化建設(shè)均要通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的審核驗(yàn)收。某公司新建的理化實(shí)驗(yàn)室共五層，為該公司檢測中心的橡膠、塑料、涂料等新型材料物理與化學(xué)檢測實(shí)驗(yàn)室，各實(shí)驗(yàn)室排放廢氣中含有丙酮、苯乙烯、甲基六氫苯酐、己內(nèi)酰胺、二氯甲烷、鹵代烴、甲苯等有機(jī)廢氣與HCL、HF、H2S等無機(jī)廢氣，這些有毒有害物質(zhì)，雖然含量小，但如直接排放，將對周圍環(huán)境造成較大的影響，因此必須凈化達(dá)標(biāo)后才能排放。為此，我們對理化實(shí)驗(yàn)室廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，廢氣處理后能達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可為類似實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提供指導(dǎo)。?
    實(shí)驗(yàn)室廢氣允許排放濃度根據(jù)國家大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB16297，實(shí)驗(yàn)室各種廢氣排放必須滿足相應(yīng)要求，其中幾種主要有機(jī)廢氣排放最高允許濃度如表1所示。理化實(shí)驗(yàn)室的廢氣經(jīng)處理后排放必須滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。?
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一、理化實(shí)驗(yàn)室廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?
    設(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)驗(yàn)室廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須遵循國家通風(fēng)、防火、環(huán)保、節(jié)能等標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，包括：《采暖、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ19-87-2003)、《通風(fēng)與空調(diào)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ304-2002)、《簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》(GB50194-2002)、《壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(JBJ29-2002)、《電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50254-96)、《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)、《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-1996)、《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-93)、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2005)等。?
二、廢氣凈化機(jī)理?
1、有機(jī)廢氣凈化采用最常用、最成熟的活性炭吸附法對理化實(shí)驗(yàn)室排放的有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化?；钚蕴课椒ǖ膶?shí)質(zhì)是利用活性炭吸附的特性把低濃度大風(fēng)量廢氣中的有機(jī)溶劑和有機(jī)廢氣吸附到活性炭中并濃縮，經(jīng)活性炭吸附凈化后的氣體直接排空，即一個(gè)吸附濃縮的過程。吸附過程具有可逆性，易于脫附再生。由于固體表面存在著不平衡和未飽和的分子引力或化學(xué)鍵力，當(dāng)廢氣與大表面積的多孔性固體物質(zhì)相接觸時(shí)，廢氣中的污染物便被吸附在固體表面上，以使其與氣體混合物分離而達(dá)到凈化的目的。吸附裝置采用活性炭作為吸附劑，對有機(jī)廢氣(烴類、鹵烴、酮類、酯類、乙醚類、醇類、重合用單分子物體等有機(jī)物質(zhì))的凈化率高，效率高達(dá)95%。?
2、無機(jī)廢氣凈化對于有害無機(jī)氣體的凈化，采用目前常用的酸霧噴淋法。酸霧噴淋法根據(jù)酸堿中和原理采用堿液作為噴淋介質(zhì)，與廢氣充分接觸，能有效處理HCL、HF、H2SO4、HCN、H2S等水溶性氣體，效率高達(dá)98%。
    2.1廢氣凈化裝置對于有機(jī)廢氣：采用活性炭吸附凈化箱，對于無機(jī)廢氣：采用玻璃鋼防腐酸霧噴淋塔。?
    2.2防腐風(fēng)機(jī)防腐風(fēng)機(jī)采用耐酸堿的玻璃鋼材質(zhì)，低噪音，基礎(chǔ)采用減振裝置，基礎(chǔ)與廢氣凈化裝置采用軟連接形式。?
    2.3通風(fēng)管道通風(fēng)管道根據(jù)實(shí)際情況選用矩形或圓形管道形式，選用阻燃的PVC管或不銹鋼管。所選通風(fēng)管道具有耐酸堿、防腐蝕、防水、防火、耐磨、耐熱等特性，且所有管道設(shè)計(jì)壓力均小于1500Pa。?
    2.4通風(fēng)末端根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)，大樓實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)末端分為以下幾種方式，如表2所示。表2通風(fēng)末端形式與應(yīng)用場合?
    2.5電動風(fēng)閥電動風(fēng)閥根據(jù)實(shí)際情況選用矩形或圓形，由室內(nèi)開關(guān)控制其開啟與關(guān)閉，并可調(diào)節(jié)閥門的開度，閥體采用冷軋鋼板表面噴塑，驅(qū)動器采用優(yōu)質(zhì)低噪音磁滯同步電機(jī)。?
    2.6防火閥根據(jù)消防要求，安裝通風(fēng)管道的實(shí)驗(yàn)室風(fēng)道上安裝防火閥，在風(fēng)管內(nèi)溫度達(dá)到70℃時(shí)，自動切斷與其它實(shí)驗(yàn)室的管道連接。?
    2.7變頻控制系統(tǒng)為達(dá)到節(jié)能與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，通風(fēng)系統(tǒng)采用綜合性能最佳的靜壓傳感變頻控制系統(tǒng)，其每個(gè)通風(fēng)末端裝置風(fēng)量可通過靜壓傳感器控制變頻調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)穩(wěn)定，線路布置比較簡單，造價(jià)適中。?
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3、廢氣處理系統(tǒng)布局?
    3.1布局設(shè)計(jì)思路綜合考慮各實(shí)驗(yàn)室排放廢氣的性質(zhì)以及房間的結(jié)構(gòu)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性與適用性并重的原則，同時(shí)盡量降低系統(tǒng)噪音且力求布局美觀?；诖怂悸罚芙M合在一起進(jìn)行凈化處理的實(shí)驗(yàn)室合并成一個(gè)獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)；為保證系統(tǒng)終端噪聲≤60dB，選擇的風(fēng)機(jī)功率盡量低；另外風(fēng)機(jī)與凈化裝置集中安放在樓頂，廢氣經(jīng)凈化后高空排放。?
    3.2布局設(shè)計(jì)方案理化實(shí)驗(yàn)室廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分利用大樓預(yù)留的四個(gè)通風(fēng)井。一至五樓實(shí)驗(yàn)室共設(shè)計(jì)19套通風(fēng)系統(tǒng)：16套用活性炭吸附箱對有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化處理，2套用酸霧噴淋塔對無機(jī)廢氣凈化處理，1套不需凈化處理。排風(fēng)系統(tǒng)采用通風(fēng)柜局部排風(fēng)與頂吸式排風(fēng)罩相結(jié)合的方式進(jìn)行排風(fēng)，或者采用頂部排風(fēng)百葉與萬向排風(fēng)罩相結(jié)合的定點(diǎn)排風(fēng)方式進(jìn)行排風(fēng)。所有的通風(fēng)系統(tǒng)全部采用靜壓傳感自動變頻變風(fēng)量控制系統(tǒng)，以保證高品質(zhì)的控制性能和安全性能。以燃燒性能實(shí)驗(yàn)室為例，其廢氣處理系統(tǒng)如圖1所示。防腐風(fēng)機(jī)酸霧噴淋塔通風(fēng)管道燃燒性能室3燃燒性能室1燃燒性能室2通風(fēng)柜排放口通風(fēng)柜排放口接設(shè)備預(yù)留口圖1燃燒性能實(shí)驗(yàn)室廢氣處理系統(tǒng)圖燃燒性能三個(gè)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣采用通風(fēng)柜與設(shè)備局部排風(fēng)相結(jié)合方式收集，由屋頂風(fēng)機(jī)經(jīng)通風(fēng)管道抽至酸霧噴淋塔凈化后高空排放。?
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    3.3廢氣處理系統(tǒng)計(jì)算廢氣處理系統(tǒng)的計(jì)算是根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)量與風(fēng)壓要求，對系統(tǒng)各組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì)或選型。在風(fēng)量計(jì)算時(shí)主要考慮以下因素：?
(1)?通風(fēng)系統(tǒng)支管路內(nèi)風(fēng)速取5～8m/s，干管路內(nèi)風(fēng)速取8～10m/s。?
(2)單臺1500mm×800mm×2350mm通風(fēng)柜設(shè)計(jì)風(fēng)量1200～1500m3/h。?
(3)頂部排風(fēng)百葉設(shè)計(jì)風(fēng)量300～500m3/h。?
(4)原子排風(fēng)罩設(shè)計(jì)排風(fēng)量350～500m3/h(特指通風(fēng)截面積400mm×400mm)。
(5)萬向排風(fēng)罩排風(fēng)量160～300m3/h(特指通風(fēng)截面積300mm×300mm)。
(6)一般實(shí)驗(yàn)室整體排風(fēng)的換氣數(shù)：6～12次/h。在風(fēng)壓計(jì)算時(shí)主要考慮以下因素：?
(1)通風(fēng)柜移動門開啟至最高位置時(shí)，在達(dá)到《排風(fēng)柜》JB/T6412-1999技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排風(fēng)量和面風(fēng)速保持0.5m/s的條件下，排風(fēng)柜阻力應(yīng)≤70Pa。?
(2)萬向排風(fēng)罩阻力約100Pa。
(3)頂部排風(fēng)百葉阻力約40Pa。?
(4)酸霧噴淋塔、活性炭吸附箱、電動風(fēng)閥等標(biāo)準(zhǔn)部件阻力根據(jù)所選型號查詢。?
(5)風(fēng)管(包括管道、彎頭、三通等)阻力按6～8Pa/m計(jì)算。以燃燒性能實(shí)驗(yàn)室為例，其廢氣處理系統(tǒng)計(jì)算如下：燃燒性能室1通風(fēng)柜8個(gè)，設(shè)計(jì)處理風(fēng)量為12000m3/h；燃燒性能室2設(shè)備局部排風(fēng)口4個(gè)，設(shè)計(jì)處理風(fēng)量為1000m3/h；燃燒性能室3設(shè)備局部排風(fēng)口2個(gè)，設(shè)計(jì)處理風(fēng)量為500m3/h；總排風(fēng)量為13500m3/h。主管設(shè)計(jì)風(fēng)速取為8.9m/s，這樣計(jì)算主管管徑為600mm×700mm。根據(jù)所需風(fēng)量選取酸霧噴淋塔BFP-5，其處理風(fēng)量為14000m3/h，壓阻為500Pa。計(jì)算得通風(fēng)末端與沿程壓力損失約450Pa。這樣，根據(jù)壓阻與風(fēng)量選取玻璃鋼防腐風(fēng)機(jī)BF4-72-8C，功率7.5kW，轉(zhuǎn)速1120r/min，風(fēng)量12000-23000m3/h，風(fēng)壓800-1200Pa。
總結(jié)?
    根據(jù)理化實(shí)驗(yàn)室排放廢氣的性質(zhì)，設(shè)計(jì)的廢氣處理系統(tǒng)對有機(jī)廢氣凈化采用活性炭吸附法，對無機(jī)廢氣凈化采用酸霧噴淋裝置，能滿足實(shí)驗(yàn)室廢氣達(dá)標(biāo)排放要求，具有較高的環(huán)保效益與社會效益。