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實驗室廢氣允許排放濃度根據國(guó)家大氣污染物綜合排放标準GB16297,實驗室各種(zhǒng)廢氣排放必須滿足相應要求,其中幾種(zhǒng)主要有機廢氣排放最高允許濃度如表1所示。理化實驗室的廢氣經(jīng)處理後(hòu)排放必須滿足這(zhè)個标準。

一、理化實驗室廢氣處理系統的設計 

設計依據實驗室廢氣處理系統的設計必須遵循國(guó)家通風、防火、環保、節能(néng)等标準與規範,包括:《采暖、通風與空氣調節設計規範》(GBJ19-87-2003)、《通風與空調工程質量檢驗評定标準》(GBJ304-2002)、《簡明通風設計手冊》(GB50194-2002)、《壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規範》(JBJ29-2002)、《電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規範》(GB50254-96)、《大氣污染物綜合排放标準》(GB16297-1996)、《環境空氣質量标準》(GB3095-1996)、《城市區域環境噪聲标準》(GB3096-93)、《建築設計防火規範》(GB50016-2006)、《公共建築節能(néng)設計标準》(GB50189-2005)等。

二、廢氣淨化機理 

1、有機廢氣淨化采用最常用、最成(chéng)熟的活性炭吸附法對(duì)理化實驗室排放的有機廢氣進(jìn)行淨化。活性炭吸附法的實質是利用活性炭吸附的特性把低濃度大風量廢氣中的有機溶劑和有機廢氣吸附到活性炭中并濃縮,經(jīng)活性炭吸附淨化後(hòu)的氣體直接排空,即一個吸附濃縮的過(guò)程。吸附過(guò)程具有可逆性,易于脫附再生。由于固體表面(miàn)存在著(zhe)不平衡和未飽和的分子引力或化學(xué)鍵力,當廢氣與大表面(miàn)積的多孔性固體物質相接觸時,廢氣中的污染物便被(bèi)吸附在固體表面(miàn)上,以使其與氣體混合物分離而達到淨化的目的。吸附裝置采用活性炭作爲吸附劑,對(duì)有機廢氣(烴類、鹵烴、酮類、酯類、乙醚類、醇類、重合用單分子物體等有機物質)的淨化率高,效率高達95%。【廢氣處理】

2、無機廢氣淨化對(duì)于有害無機氣體的淨化,采用目前常用的酸霧噴淋法。酸霧噴淋法根據酸堿中和原理采用堿液作爲噴淋介質,與廢氣充分接觸,能(néng)有效處理HCL、HF、H2SO4、HCN、H2S等水溶性氣體,效率高達98%。

2.1廢氣淨化裝置對(duì)于有機廢氣:采用活性炭吸附淨化箱,對(duì)于無機廢氣:采用玻璃鋼防腐酸霧噴淋塔。

2.2防腐風機防腐風機采用耐酸堿的玻璃鋼材質,低噪音,基礎采用減振裝置,基礎與廢氣淨化裝置采用軟連接形式。

2.3通風管道(dào)通風管道(dào)根據實際情況選用矩形或圓形管道(dào)形式,選用阻燃的PVC管或不鏽鋼管。所選通風管道(dào)具有耐酸堿、防腐蝕、防水、防火、耐磨、耐熱等特性,且所有管道(dào)設計壓力均小于1500Pa。

2.4通風末端根據各實驗室特點,大樓實驗室通風末端分爲以下幾種(zhǒng)方式,如表2所示。表2通風末端形式與應用場合 

2.5電動風閥電動風閥根據實際情況選用矩形或圓形,由室内開(kāi)關控制其開(kāi)啓與關閉,并可調節閥門的開(kāi)度,閥體采用冷軋鋼闆表面(miàn)噴塑,驅動器采用優質低噪音磁滞同步電機。

2.6防火閥根據消防要求,安裝通風管道(dào)的實驗室風道(dào)上安裝防火閥,在風管内溫度達到70℃時,自動切斷與其它實驗室管道(dào)連接。

2.7變頻控制系統爲達到節能(néng)與經(jīng)濟運行的目的,通風系統采用綜合性能(néng)最佳的靜壓傳感變頻控制系統,其每個通風末端裝置風量可通過(guò)靜壓傳感器控制變頻調節,控制系統穩定,線路布置比較簡單,造價适中。【實驗室廢氣處理】

3、廢氣處理系統布局 

3.1布局設計思路綜合考慮各實驗室排放廢氣的性質以及房間的結構,根據經(jīng)濟性與适用性并重的原則,同時盡量降低系統噪音且力求布局美觀。基于此思路,能(néng)組合在一起(qǐ)進(jìn)行淨化處理的實驗室合并成(chéng)一個獨立通風系統;爲保證系統終端噪聲≤60dB,選擇的風機功率盡量低;另外風機與淨化裝置集中安放在樓頂,廢氣經(jīng)淨化後(hòu)高空排放。

3.2布局設計方案理化實驗室廢氣處理系統設計充分利用大樓預留的四個通風井。一至五樓實驗室共設計19套通風系統:16套用活性炭吸附箱對(duì)有機廢氣進(jìn)行淨化處理,2套用酸霧噴淋塔對(duì)無機廢氣淨化處理,1套不需淨化處理。排風系統采用通風櫃局部排風與頂吸式排風罩相結合的方式進(jìn)行排風,或者采用頂部排風百葉與萬向(xiàng)排風罩相結合的定點排風方式進(jìn)行排風。所有的通風系統全部采用靜壓傳感自動變頻變風量控制系統,以保證高品質控制性能(néng)和安全性能(néng)。以燃燒性能(néng)實驗室爲例,其廢氣處理系統如圖1所示。防腐風機酸霧噴淋塔通風管道(dào)燃燒性能(néng)室3燃燒性能(néng)室1燃燒性能(néng)室2通風櫃排放口通風櫃排放口接設備預留口圖1燃燒性能(néng)實驗室廢氣處理系統圖燃燒性能(néng)三個實驗室産生的廢氣采用通風櫃與設備局部排風相結合方式收集,由屋頂風機經(jīng)通風管道(dào)抽至酸霧噴淋塔淨化後(hòu)高空排放。 

3.3廢氣處理系統計算廢氣處理系統的計算是根據系統風量與風壓要求,對(duì)系統各組成(chéng)部分進(jìn)行設計或選型。在風量計算時主要考慮以下因素:

(1) 通風系統支管路内風速取5～8m/s,幹管路内風速取8～10m/s。

(2)單台1500mm×800mm×2350mm通風櫃設計風量1200～1500m3/h。

(3)頂部排風百葉設計風量300～500m3/h。

(4)原子排風罩設計排風量350～500m3/h(特指通風截面(miàn)積400mm×400mm)。

(5)萬向(xiàng)排風罩排風量160～300m3/h(特指通風截面(miàn)積300mm×300mm)。

(6)一般實驗室整體排風的換氣數:6～12次/h。在風壓計算時主要考慮以下因素:

(1)通風櫃移動門開(kāi)啓至最高位置時,在達到《排風櫃》JB/T6412-1999技術标準規定的排風量和面(miàn)風速保持0.5m/s的條件下,排風櫃阻力應≤70Pa。

(2)萬向(xiàng)排風罩阻力約100Pa。

(3)頂部排風百葉阻力約40Pa。

(4)酸霧噴淋塔、活性炭吸附箱、電動風閥等标準部件阻力根據所選型号查詢。【實驗室廢氣處理方案】

(5)風管(包括管道(dào)、彎頭、三通等)阻力按6～8Pa/m計算。以燃燒性能(néng)實驗室爲例,其廢氣處理系統計算如下:燃燒性能(néng)室1通風櫃8個,設計處理風量爲12000m3/h;燃燒性能(néng)室2設備局部排風口4個,設計處理風量爲1000m3/h;燃燒性能(néng)室3設備局部排風口2個,設計處理風量爲500m3/h;總排風量爲13500m3/h。主管設計風速取爲8.9m/s,這(zhè)樣(yàng)計算主管管徑爲600mm×700mm。根據所需風量選取酸霧噴淋塔BFP-5,其處理風量爲14000m3/h,壓阻爲500Pa。計算得通風末端與沿程壓力損失約450Pa。這(zhè)樣(yàng),根據壓阻與風量選取玻璃鋼防腐風機BF4-72-8C,功率7.5kW,轉速1120r/min,風量12000-23000m3/h,風壓800-1200Pa。

根據理化實驗室排放廢氣的性質,設計的廢氣處理系統對(duì)有機廢氣淨化采用活性炭吸附法,對(duì)無機廢氣淨化采用酸霧噴淋裝置,能(néng)滿足實驗室廢氣達标排放要求,具有較高的環保效益與社會效益。