風(fēng)幕式通風(fēng)柜在潤滑油實驗室中的應(yīng)用

潤滑油行業(yè)的競爭日趨激烈，產(chǎn)品質(zhì)量的控制及研發(fā)能力成為企業(yè)競爭力的決定因素，而潤滑油實驗室的建設(shè)是質(zhì)量控制和研發(fā)的重要手段。實驗室不僅要求精良的分析設(shè)備及出色的分析人員來決定出廠產(chǎn)品能否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而實驗環(huán)境的完善與否，會在過程控制中更好提高檢測品質(zhì)，提高操作人員的舒適性，減少環(huán)境上的隱患。為此，為了提高產(chǎn)品在市場中的競爭力，實驗室進行了通風(fēng)改造。通過對通風(fēng)設(shè)施的選擇，重點介紹了風(fēng)幕式通風(fēng)柜的優(yōu)缺點及應(yīng)用情況，為其他實驗室的通風(fēng)設(shè)計提供參考。
1實驗室改造前狀況
中國石化潤滑油有限公司濟南分公司的實驗室已經(jīng)使用多年，并且是由生產(chǎn)車間改建而成。實驗室布局不合理，檢測流程不規(guī)范，特別是實驗室的通風(fēng)效果差、噪聲大，實驗室環(huán)境溫度冬天可達(dá)0℃以下，夏天高達(dá)37～38℃，像黏度試驗氣味大、油品揮發(fā)性高、嚴(yán)重危害職工安全。而ICP儀器達(dá)不到特定風(fēng)速不工作，電子顯微鏡、質(zhì)譜色譜對噪聲、溫濕度要求高，現(xiàn)有工作環(huán)境影響設(shè)備的檢測精度。因此本次改造的目標(biāo)是有兩個:
一是要滿足先進、安全、舒適、方便、專業(yè)、節(jié)能的要求，滿足提高新產(chǎn)品檢驗標(biāo)準(zhǔn)，促進產(chǎn)品研發(fā)的功能;
二是要有針對性設(shè)計，采用新技術(shù)減少投資，降低運行維護成本，實現(xiàn)實驗室環(huán)境溫、濕度平穩(wěn)，噪聲低、無氣味、達(dá)到安全、舒適、美觀的現(xiàn)代化實驗室。
2實驗室改造
實驗室計劃安裝通風(fēng)柜25臺，排風(fēng)罩2個，采用傳統(tǒng)方式排風(fēng)量計算高達(dá)40000m³/h，要實現(xiàn)溫濕度平穩(wěn)、噪聲低、無氣味，技術(shù)上存在困難，計劃采用風(fēng)幕式通風(fēng)柜和風(fēng)幕式排風(fēng)罩，以及可關(guān)斷式文丘里閥，通過自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)排風(fēng)量為傳統(tǒng)排風(fēng)量的20％，運行成本為傳統(tǒng)方式的15％，維護成本為傳統(tǒng)方式10％的目的。
2.1通風(fēng)柜的選型
通風(fēng)柜是一種排除有害氣體，避免操作人員受有害氣體危害的密閉罩，與全面通風(fēng)和旁側(cè)排氣罩相比，比較節(jié)能。在實驗室?guī)缀醭蔀楸夭豢缮俚脑O(shè)備。通風(fēng)柜的設(shè)計要求主要是:滿足通風(fēng)柜內(nèi)各種操作條件，及時排除柜內(nèi)的有害氣體，防止有害氣體積聚集和外逸。所以在設(shè)計時應(yīng)注意:
①結(jié)構(gòu)布置合理，不側(cè)流，要有隔離功能;
②有足夠的排風(fēng)量，保證操作口有一定的控制風(fēng)速;
③操作口的控制風(fēng)速分布盡量均勻;
④風(fēng)機選型適當(dāng);
⑤做好管網(wǎng)設(shè)計計算;
⑥必要時使用凈化器。
有些人以為通風(fēng)柜很簡單，一個柜型排氣罩，加上一臺排氣風(fēng)扇就行了。其實，通風(fēng)柜的設(shè)計有它的規(guī)律和科學(xué)性。要考慮的不只是通風(fēng)柜本身，還應(yīng)包括排氣管道、風(fēng)機及凈化裝備等。
(1)自然通風(fēng)式通風(fēng)柜?？梢匀找惯B續(xù)換氣，因為沒有機械設(shè)備，沒有噪聲和振動，保養(yǎng)起來比較容易;構(gòu)造簡單，價格低廉，不耗電。但是它的使用會受到一定條件的限制，凡是毒性較高或者不產(chǎn)生熱量的實驗，都不適合采用，有的房間，在夏季也不適宜使用。
(2)頂抽式通風(fēng)柜。一般用于需要加熱的實驗，實驗過程中間會產(chǎn)生大量的熱量，頂抽式通風(fēng)具有良好的排風(fēng)效果，缺點是通風(fēng)柜操作口處風(fēng)速不均勻，靠近臺面處有旋渦氣流產(chǎn)生，存在隱患。
(3)狹縫式通風(fēng)柜。通風(fēng)柜頂部和后側(cè)留有排風(fēng)狹縫，后側(cè)可以在中部和下部設(shè)置兩條狹縫，由于上中下都有排風(fēng)口，氣流流經(jīng)狹縫時會產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，變靜壓為動壓，再變動壓為靜壓，使風(fēng)柜內(nèi)產(chǎn)生一股較強的負(fù)壓氣流，使操作口的風(fēng)速達(dá)到均勻，對各種工況都有良好的排風(fēng)效果。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作麻煩。
(4)旁通式通風(fēng)柜。通風(fēng)柜排風(fēng)量是按操作口全開時的截面積及設(shè)計風(fēng)速來計算的，不需要人操作時會把柜門關(guān)小些。由于排風(fēng)量保持恒定，在操作口調(diào)節(jié)門下進氣口的風(fēng)速變大，對有些實驗產(chǎn)生不良影響。所以通風(fēng)柜設(shè)置了旁通口來解決問題，當(dāng)調(diào)節(jié)門上移開大時，旁通口被調(diào)節(jié)門阻擋，不起旁通作用?？諝庥刹僮骺谥苯舆M人通風(fēng)柜。當(dāng)調(diào)節(jié)門下移關(guān)閉時，旁通口開啟，一部分空氣從旁通流入柜內(nèi)，使操作口風(fēng)速基本穩(wěn)定。旁通式通風(fēng)柜優(yōu)化了進氣系統(tǒng)的設(shè)計，保證了進風(fēng)調(diào)節(jié)門升降時柜內(nèi)氣流的平衡。缺點是當(dāng)通風(fēng)柜內(nèi)產(chǎn)生的有毒有害氣體較重時，會發(fā)生有害氣體外泄。
(5)風(fēng)幕式通風(fēng)柜。風(fēng)幕隔絕通風(fēng)柜與實驗室氣體的交流，可以用較小的排風(fēng)量實現(xiàn)排除有害氣體，顯示其節(jié)能降噪的優(yōu)越性能。根據(jù)實驗室的排風(fēng)需求及國家的環(huán)保節(jié)能的要求，本次改造選用了風(fēng)幕式通風(fēng)柜。
3.實施方案
本項目共有通風(fēng)柜25臺、排風(fēng)罩2個，換風(fēng)口18個，共設(shè)計4套控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)1:二層西側(cè)9臺通風(fēng)柜、2個排風(fēng)罩;三層西側(cè)6臺通風(fēng)柜分別穿北墻通至樓頂，在樓頂匯合成一條主管道，連接一臺5.5kw風(fēng)機，經(jīng)光催化過濾合格后排到大氣中，通風(fēng)柜的補風(fēng)由管道通至北墻自然補入。
系統(tǒng)2:二層?xùn)|側(cè)4臺通風(fēng)柜;三層?xùn)|側(cè)6臺通風(fēng)柜分別穿北墻通至樓頂，在樓頂匯合成一條主管道，連接一臺5.5kw風(fēng)機，經(jīng)光催化過濾合格后排到大氣中，通風(fēng)柜的補風(fēng)由管道通至北墻自然補入。
系統(tǒng)3:二層、三層西側(cè)環(huán)境換風(fēng)正常運行按照1次h，設(shè)備按3次h來選型，當(dāng)污染嚴(yán)重時，可實現(xiàn)2次h、3次h運行。管道穿北墻通至樓頂，匯合成一條主管道連接一臺風(fēng)機排風(fēng)。環(huán)境補風(fēng)與排風(fēng)聯(lián)動控制，新風(fēng)由樓頂西側(cè)新風(fēng)機組補入各樓各房間內(nèi)，每個房間設(shè)有手動風(fēng)閥可根據(jù)需求進行調(diào)節(jié)。
系統(tǒng)4：二層、三層層?xùn)|側(cè)環(huán)境換風(fēng)正常運行按照1次/h，設(shè)備按3次/h來選型，當(dāng)污染嚴(yán)重時，可實現(xiàn)2次/h、3次/h運行。管道穿風(fēng)壓北墻通至樓頂，匯合成一條主管道連接一臺風(fēng)機排風(fēng)。環(huán)境補風(fēng)與排風(fēng)聯(lián)動控制，新風(fēng)由樓頂東側(cè)新風(fēng)機組補入各樓各房間內(nèi)，每個房間設(shè)有手動風(fēng)閥可根據(jù)需求進行調(diào)節(jié)。
4改造前后設(shè)備的運行對比
4.1設(shè)備運行參數(shù)對比
通風(fēng)柜共計27臺，改造后與傳統(tǒng)方式(VAV+空調(diào))風(fēng)量的比較，系統(tǒng)數(shù)量、風(fēng)機功率及主管道尺寸比較。
4.2運行費用比較
(1)單臺通風(fēng)柜風(fēng)機運行費用比較。改造前，傳統(tǒng)通風(fēng)柜單臺排風(fēng)量為1500m³h，風(fēng)機功率0.7kW;改造后風(fēng)幕通風(fēng)柜的單臺排風(fēng)量為300m³h，風(fēng)機功率0.14kW。按每天工作8h(每小時用電0.8元)每年365d計算，改造前后單臺通風(fēng)柜風(fēng)機運行費用分別為1635元和327元。單臺每年節(jié)省風(fēng)機運行費用1308元。
(2)單臺通風(fēng)柜每年冷暖空調(diào)運行費用比較。改造前，傳統(tǒng)通風(fēng)柜每小時排風(fēng)量為1500m³h、補風(fēng)量為1500m³h，使用率為70％;改造后風(fēng)幕通風(fēng)柜的單臺排風(fēng)量為300m³h、補風(fēng)量為0，按每天工作8h(每小時用電0.8元)、每年180d(冬天夏天各使用3個月)計算，改造前后單臺通風(fēng)柜每年冷暖空調(diào)運行費用分別為12096元和0元。這樣，改造后單臺通風(fēng)柜每年節(jié)省冷暖空調(diào)運行費用12096元。
單臺每年節(jié)省運行費用1308+12096＝13404元，即1.3404萬元。本項目中共有27臺通風(fēng)柜，每年節(jié)省運行費用1.3404x27＝36.19萬元。
4.3實驗室環(huán)境對比
(1)改造前后實驗室環(huán)境溫度對比。
(2)噪聲比較:單臺開啟≤42dB，一半開啟≤0dB，全部開啟≤55dB，環(huán)境排風(fēng)噪聲≤55dB。