Проектирование систем вентиляции химических производств

Для преобразования сырья в конечную продукцию предприятия химических производств используют химические процессы, которые основаны на подробных методиках промышленного масштаба, и которые могут выполняться в непрерывном или периодическом режиме. Кроме того, химическое производство может состоять из нескольких участков, каждый из которых может быть построен для реализации одного или нескольких химических процессов, например, для производства различных видов продукции.

На стадии проектирования требования к архитектуре помещения, а также к внутренним параметрам среды, с учетом их допустимых отклонений, таким как: температура, влажность, чистота, уровень шума должны быть приняты по согласованию с Заказчиком. Компромисс между требованиями к качеству выпускаемой продукции или технологическим условиям процесса и требованиями к комфорту для производственного персонала может оптимизировать производственные затраты.

В химическом производстве качество конечной продукции или технологический процесс могут потребовать контроля параметров окружающей среды в помещении, если они влияют на один или несколько факторов, например, таких как:

·       Скорость химической реакции

Некоторые технологические процессы требуют строгого контроля температуры и влажности для управления химическими реакциями. Например, при производстве вискозы листы целлюлозы нарезаются по размеру и мерсеризуются. Температура напрямую регулирует скорость реакции, а относительная влажность поддерживает постоянную концентрацию и скорость испарения раствора.

·       Скорость кристаллизации

Скорость охлаждения, которая зависит от температуры и относительной влажности, определяет размер кристаллов, образующихся из насыщенного раствора. При заданной скорости охлаждения за счет испарения изменяется плотность раствора.

Например, в формах для покрытия таблеток в виде капсул в перемешиваемую в барабане массу добавляют насыщенный сахарный раствор. По мере испарения воды кристаллы сахара покрывают каждую таблетку.

Если пропускать необходимое количество воздуха над таблетками при заданных температуре и относительной влажности, то образуется гладкое непрозрачное покрытие. Если охлаждение и высыхание будут слишком медленными, покрытие будет шероховатым, полупрозрачным и будет иметь неудовлетворительный вид.

Одним из видов химического производства является производство пластика.

Пластик – это синтетический полимер, способный сохранять заданную при производстве форму, обладающий долговечностью, устойчивостью к агрессивным средам и имеющий широкий спектр применения.

Пластмассы обычно получают путем расплава гранул или порошков. В зависимости от требований, в их состав входят такие добавки, такие как наполнители, пигменты, антипирены и стабилизаторы.

Одним из основных используемых производителями процессов изготовления пластмасс, является термопластическое литье под давлением, при котором пластиковые гранулы нагреваются до тех пор, пока они не расплавятся, для придания им формы готового изделия. Обработка пластмасс в расплавленном состоянии, например, экструзия, выдувное формование, литье под давлением, и т.п., приводит к выделению газов, паров или дыма, которые могут создавать неприятные запахи и даже быть вредными для здоровья человека. По мере того, как рабочие выполняют эти производственные процедуры, они подвергаются воздействию газообразных выделений дыма и паров как от оборудования, используемого для производства, так и от нагретых материалов, входящих в состав пластмасс.

Пары пластмассы могут содержать различные вещества, вызывающие раздражение слизистых оболочек дыхательного тракта, респираторный дискомфорт и канцерогены. Точный состав испарений при производстве пластмасс варьируется в зависимости от исходных ингредиентов. Однако, практически всегда эти испарения вызывают сильное раздражение глаз, носа и легких. В некоторых случаях последствия могут быть долгосрочными и необратимыми.

В дополнение к этим выбросам, могут также образовываться и твердые частицы, возникающие при обработке заготовок путем шлифования, резки или других механических процедур для окончательной отделки изделий.

Самый эффективный способ контролировать эти выбросы - «улавливать» их в момент появления и удалять с помощью вытяжной вентиляции, прежде чем они попадут в воздух, которым дышат производственные рабочие. Этот метод «захвата» называется местной или локальной вытяжной вентиляцией.

Система состоит из пяти основных элементов:

1. Вытяжной зонт / кожух / колпак, в котором загрязнитель улавливается или удерживается и попадает в вытяжную вентиляцию. Существует три типа таких элементов: закрывающие, принимающие, захватывающие. Скорость воздуха в месте удаления загрязняющих веществ обычно должна быть не менее 0,5 метра в секунду. Это называется «скоростью захвата», при которой загрязняющие вещества улавливаются в источнике и втягиваются в вытяжную систему. Колпак должен иметь такую форму, чтобы максимально закрывать источник, но при этом обеспечивать доступ к оборудованию для нормальной работы. Колпак должен быть съемным или подсоединенным к гибкому или шарнирному воздуховоду, который можно отодвинуть от технологического оборудования для проведения технического обслуживания или устранения неисправностей.

2. Воздуховод, по которому воздух и загрязнения проходят от вытяжного устройства к месту выброса. Размер и структура воздуховода должны быть такими, чтобы поток внутри него был эффективным, то есть приближался бы к ламинарному, а не к турбулентному потоку. Скорость воздуха внутри воздуховода должна быть достаточной для переноса загрязнителей к точке выброса или к системе фильтрации.

3. Воздухоочиститель или фильтр, который производит очистку вытяжного воздуха от загрязнителей. Воздухоочиститель работает по принципу термического окисления или сжигания. Тип используемой системы очистки во многом зависит от состава удаляемых загрязнителей и может варьироваться от простой системы фильтрации до например, многокомпонентной системы с предварительными фильтрами и скрубберами.

Какой бы ни была система фильтрации, она должна быть спроектирована таким образом, чтобы справляться с нагрузкой загрязняющих веществ и эффективно удалять их, не влияя на характеристики потока воздуха.

4. Вентилятор с приводом, приводящие в действие вытяжную систему. Чаще всего используется для локальных вытяжных систем используются центробежные, поскольку они создают большие перепады давления и обеспечивают высокие напор и расход воздуха. Вентиляторы пропеллерного типа обычно не применяются там, где есть сопротивление давлению, например, встроенный фильтр. Осевые вентиляторы не применяются для удаления механических частиц и пыли, поскольку не обеспечивают необходимого давления. Движители потока от воздушного компрессора могут использоваться в тех случаях, когда нельзя применять электрические вентиляторы, например, если удаляются горючие газы.

5. Выпускные устройства, через которые отработанный воздух выбрасывается в безопасное место. При проектировании системы очень важно, чтобы отработанный воздух, независимо от того, очищенный или нет, выводился в зону, где он не мог бы попасть обратно в здание через систему забора свежего воздуха.