浅谈化工厂房通风系统设计

摘 要：文章介绍了石油化工企业厂房正常和事故通风系统的设计，通过工程实例，结合相关规范的要求，对含有各种不同有害易燃易爆气体的化工厂房进行风量的确定，通过技术经济的比较，对通风机的选择、通风气流组织形式及风道材质的选择提出了看法和建议。

关键词：化工厂房；通风系统设计；报警仪

中图分类号：U463.83+8 文献标识码： A 文章编号：1671-3362（2013）02-0129-02

概述

近年来，随着工业经济的迅速发展，工艺流程的日新月异，企业生产能力的扩大，石油化工厂房的通风设计也要求越来越高，通风的设计不仅仅是为满足生产要求，也与人民生命和国家财产安全密切相关，不少企业在项目建设过程中也逐渐把厂房内的环境质量作为一项重要的设计内容来考虑。本文就这方面问题，结合一些工程实际经验，做一些分析和讨论，提出自己的观点和意见，仅供大家参考。

1 化工厂房通风系统设计原则

1.1 化工厂房通风系统设计依据

化工厂房的通风系统设计分为两个目的：一是为保证生产工艺系统的正常运行、消除工艺设备生产中产生的余热及易燃易爆等有害气体而进行的正常通风；二是为爆炸危险性气体大量散发时而进行的事故通风。根据我国目前规范，对化工厂房通风做出的相关要求条文内容如下：

1）《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》第3.3条及第3.4条中对化工厂房正常通风及事故通风做出了原则性的规定，第3.4.2中强调：“事故排风量应根据有害气体或爆炸危险性气体的性质和散发量，通过计算确定。当缺乏资料时，可按正常排风与事故排风总量不小于8次/h换气计算；但对甲、乙类生产的泵房和压缩机室，应在正常排风量外，再附加不小于8次/h的事故排风量”。

2）《化工采暖通风与空气调节设计规定》附录D 放散化学物质车间的换气次数及附录E 压缩机厂房换气次数做出了规定。

1.2 正常通风量的确定

化工厂房正常通风换气量计算有三种方法，当余热量及有害气体的散发量能确定时，前两种计算方法取最大值，作为为正常通风换气依据，当余热量及有害气体的散发量无法确定时，参照同等工艺按换气次数法计算，计算公式如下：

1）按照消除厂房内的余热确定通风换气量；厂房内的余热主要为设备本体散发的热量，该参数一般需厂家提供，不同厂家的设备，余热量有较大的区别，全面通风换气量按（1）式计算：

2）按照消除有害气体确定通风换气量；有毒气体或爆炸危险性气体的性质及散发量由主导专业提出，全面通风换气量按下式计算：

1.3 事故通风量的确定

事故排风是为防止生产过程中发生偶然或故障时，突然产生大量有害气体或爆炸危险性气体而设置的排风系统，对于那些“经常产生”或“周期性产生”有害气体或爆炸危险性气体的厂房则按正常通风来解决，不必设置事故通风。一般有突然产生大量有害气体的工业厂房内应设有毒或可燃气体报警仪，事故通风系统与有害气体报警仪了联锁，当有毒或可燃气体达到一定浓度时，报警仪自动报警，事故排风系统启动，且要求通风系统开关设于安全处。

工业厂房事故排风系统设计要满足《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》和《采暖通风与空气调节设计规范》的有关规定，因主导专业难以提出事故时有害气体或爆炸危险性气体的散发量，所以事故通风量一般以换气次数的方法确定，《采暖通风与空气调节设计规范》中第5.4.3条规定“事故通风量，宜根据工艺设计要求通过计算确定，但换气次数不应小于每小时12次/h”，同时《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》第3.4.2中强调“事故排风量应根据有害气体或爆炸危险性气体的性质和散热量，通过计算确定。当缺乏资料时，可按正常排风与事故排风总量不小于8次/h换气计算；但对甲、乙类生产的泵房和压缩机室，应在正常排风量外，再附加不小于8次/h的事故排风量”。

综上所述，当主导工艺确实无法提出有害气体或爆炸危险性气体散发量时，正常排风与事故排风总量不应小于每小时12次，但对甲、乙类生产的泵房和压缩机室，应在正常排风量外，再附加不小于8次/h的事故排风量。

2 通风系统方案设计

2.1 系统划分

事故排风量是由经常使用的排风系统和事故排风系统共同保证的，为了保证事故发生时至少有一个系统能正常运行，故排风系统的总数不宜少于两个。化工厂房内部一般工艺设备、管道布置紧凑、空间狭小，设计排风系统前必须与主导专业协调布置风机、风道及风口的位置，保证车间不留死角，能有效将有害和可燃气体排到室外。

2.2 通风方式的选择

放散余热的生产厂房，宜采用自然通风，根据有害气体在空气中的比重效应，与建筑专业协商在屋顶上部设置天窗或通风帽等将有害物质稀释到允许浓度；放散有害气体的厂房，当自然通风不能满足工艺要求时，应设置机械排风系统，当设有集中采暖且有排风的生产厂房，应先考虑自然补风，当自然补风不能满足要求时，应设置机械补风系统。

2.3 通风形式及风机选择

根据上述分析，一般散发余热的工业厂房，宜采用天窗或通风帽等方式排风，门窗缝隙补风；放散有害气体的工业厂房，设置机械排风及机械补风，机械排风一般采用轴流通风机，当压头要求较高时，应选用防爆离心风机或防爆混流风机。排风口的位置按《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》第3.3.3中确定，但对于放散爆炸危险性物质或剧毒物质的生产厂房，当全面排风系统的排风口与机械送风系统的进风口水平距离大于或等于20m时，排风口应高出建筑物屋顶1m以上；小于20m时，宜高出进风口6m以上。补风机根据工程的所在地点（是否采暖）选择，当厂房内有温度要求时，采用暖风机补风（暖风机热媒可采用蒸汽和热水，根据工厂的实际情况），当没有温度要求时，采用普通轴流通风机补风。

2.4 风管的选择

目前通风系统常用的风管材料分为金属材料和非金属材料。金属材料有普通薄钢板、镀锌钢板、不锈钢板、铝板、塑料复合钢板及玻璃钢等，镀锌钢板由于表面镀锌，可起防锈作用，用来制作不受酸雾作用的潮湿环境中的风管，其中镀锌钢板风管使用最多，应用最为广泛。

非金属材料包括硬聚氯乙烯塑料板及玻璃钢风道，硬聚氯乙烯塑料板适用于有酸性腐蚀作用的通风系统，具有表面光滑、制作方便等优点，但不耐高温、不耐寒，只适用于0℃～60℃的空气环境，在太阳辐射作用下易裂。玻璃钢风管是以中碱玻璃纤维作为增强材料，用10余种无机材料科学地配成粘结剂作为基体，通过一定的成型工艺制作而成，具有质轻、高强、不燃、耐腐蚀、耐高温、抗冷融等特性。综上所述，风管的选择，必须要根据工业厂房内实际情况，有害物质的特性、是否有腐蚀性、高温等物质来选择风管的材质。

3 设计实例

辽阳某装置主体厂房，厂房长×宽×高分别为12×7.5×18m，厂房分四层，层高为4.5 m，各楼层间楼板相隔（空气不相通，故每层要设置正常排风，事故排风及补风），厂房的生产火灾危险性为甲类，防爆等级为dⅡBT4，有害物质为环己烷、异辛醇，因工艺专业无法提出有害物质的散发量，故采用换气次数法计算排风量，根据《化工采暖通风与空气调节设计规定》附录D 放散化学物质车间的换气次数，正常排风选择换气次数为12次/h，根据式（3）计算出排风量为4860 m3/h，由于是甲类厂房，事故排风在正常排风量外，再附加不小于8次/h，排风量为3240 m3/h，根据《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》第3.3.1条，补风量为排风量的80%，补风量为3888 m3/h。

根据以上计算，正常排风机选用4台（C01A～D）防爆轴流通风机，每台轴流风机排风量为4838 m3/h，事故排风选用4台（C02A～D）防爆轴流通风机，每台轴流风机排风量为3378 m3/h，且事故排风机要与每层的可燃气体报警仪联锁，当报警仪报警时，联锁风机启动，当厂房内有害气体浓度合格时，手动停止联锁风机（设计时要根据工艺专业所提条件，给自控专业提出事故排风机与报警仪的联锁条件表）。由于厂房内室温要求大于12℃，室内采暖达不到此要求，故补风采用4台（C03A～D）防爆新风加热暖风机，风量3900 m3/h，补风机的热媒采用70℃～95℃热水。

由于有害气体比空气重且各层层高均小于6m，根据《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》第3.3.3条规定，本工程仅从下部地带排风，且排风的吸风口下缘距地面不大于0.3m。正常排风采用镀锌钢板（δ=0.75mm）制作风管，风道沿外墙排至屋顶上1m；排风机的进风口处设金属防护网，排风口处设金属活动百页窗；防爆新风加热暖风机进风口处要求厂家设过滤器，出风口处设金属活动百页窗。

4 总结

化工厂房的通风系统设计，根据工程实际情况、主导专业所提条件、有害气体的种类及性质，计算出正常通风量，事故排风量的确定要看厂房的生产火灾危险性。甲、乙类泵房，若没有突然产生大量有害气体或爆炸危险性气体，即使有“经常产生”或“周期性产生”的厂房也仅需按正常通风来解决即可，不必设置事故通风。

化工类的生产厂房通风系统首要解决的是生产工艺和操作人员的安全性问题，其次通风设计要符合工艺及规范要求，再次需要考虑噪音、能耗、系统稳定可靠、检修方便、易于操作管理等方面。简而言之就是要从安全、节能、运行可靠等方面进行设计。

参考文献

[1]孙一坚.简明通风设计手册[M].中国建筑工业出版社，1997.

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].中国建筑工业出版社，2008.

[3]许居鹓.采暖通风与空调设计手册[M].同济大学出版社，2007.

作者简介：刘辉（1981-）女，辽宁辽阳人，沈阳建筑大学工学学士学位，工程师，研究方向：暖通空调设计。