＊王 爽

（中海油石化工程有限公司 山东 250014）

引言

石油化工产业作为我国经济支柱型产业，在我国工业制造领域占有绝对重要的地位，化工厂房与一般民用建筑相比，在防爆、节能、消防、排烟等方面建设标准更加严格。随着近年来工业经济水平的高速发展，化工技艺的不断创新，化工公司产能的不断扩增，随之增高的还有对化工厂房的通风设计要求[1]。化工厂房的通风设计对公司生产效益与日常安全生产至关重要，一定要对化工厂房通风设计高度重视，越来越多的化工项目在建设过程中将厂房的室内空气质量作为重点考虑因素。本文将石油化工厂房的通风问题与部分工程实际经验相结合，提出化工厂房排烟设计思路总结要点，为类似研究提供参考借鉴。

1.化工厂房排烟系统设计原则

(1)化工厂房排烟系统设计依据

为化工厂房设计排烟系统主要包括以下目的：第一，保证化工厂房所有工序均可正常开展，厂房内的有害气体均可被正常排出；第二，如果化工厂房在生产过程中出现突发情况，可以及时排散大量危险气体。现阶段我国针对化工厂房的通风设计，已经颁布多条技术规定，在《化工采暖通风与空气调节设计规范》中，石油化工厂房的通风换气次数有详细明确的规定，并对其中部分生产用房的通风次数硬性规定[2]。另外在《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》中，还对化工厂房的事故通风换气量提出了详细的要求，要求计算厂房出现突发事故情况时，所产生的爆炸性危险气体情况，根据排烟散发量与具体特性完成计算。如果缺少有关材料，则应当确保正常情况下排风、事故排风总量要超过每小时8次的标准[3]。

(2)确定正常排气通风量

计算化工厂房在正常排烟通风设计中换气量，如果可以确定剩余热量及有害气体，前两种计算均为最大取值，在正常情况下用作排烟通风量的计算依据。如果无法确定剩余热量与有害气体散发量，这时则要按照以下方法计算排烟换气次数[4]。

①消除厂房内生产设备运行时产生的热量而计算的通风换气量：工艺设备的发热量这一参数由设备出厂厂家提供，设备不同余热量也就各不相同，计算厂房全面排烟换气量公式如下[5]：

式中：

G表示通风量；

Q表示室内设备产热量；

tp、tj分别表示排气温度；

c表示气流的定压比热，1.0kJ/kg。

②消除厂房有害气体计算通风换气量，根据有毒危险气体特点及散发量，计算全面通风公式如下[6]：

式中：

G表示通风量；

ρ表示空气密度；

M表示有害气体的发生量；

Cy表示有害的气体的容许浓度；

Cj表示空气有害气体产生浓度。

③以《化工采暖通风与空气调节设计规范》中有害物质规定换气次数标准，计算公式如下[7]：

式中：

G表示通风量；

n表示换气次数；

V表示房间体积。

(3)确定事故排烟通风量

事故排烟通风主要应对化工厂房在生产中，出现偶然性故障情况，突然造成大量爆炸性有害危险气体，从而设计的排烟通风系统，这种排烟设计主要应对厂房“周期性”“经常性”产生的有害危险气体，其余情况均根据厂房正常通风即可，无需设计事故排烟。可以在化工厂房内单独设计可燃危险气体警报仪，将事故排烟系统联动警报仪，一旦有毒危险气体浓度超过预定限值，这时警报仪会自动报警，启动厂房事故排烟通风[8]。

在设计化工厂房事故通风系统中，应当确保与相关标准规范相符，因为在化工厂房的生产中，无法准确预估事故通风换气的散发量，那就需要首先确定通风换气的具体次数，进而对事故通风量加以确定，并且要严格遵循化工厂房的通风设计标准，保证事故通风次数要控制在每小时12次以上。

参照规范，事故通风的排风量应严格依据工艺要求计算确定，并且保证换气次数每小时12次以上。

化工厂房的生产工艺如不清楚，则无法准确计算有害气体散发量，对于这种情况要严格遵循无论厂房正常还是事故情况下，室内的换气次数均保证在每小时12次以上，可是在涉及甲乙类生产厂房或其它危险作业场所时，需要保证正常通风换气次数基础上，新增事故排风，风量每小时8次以上[9]。

2.排烟系统设计方案

(1)系统划分

事故通风应该由常用的通风排风系统与事故状态下的排风系统共同确保，为了保证厂房发生事故时，至少可保证系统存在正常运行的可能，那么设计通风系统需要控制总量在2个以上[10]。石油化工厂房内设备工艺繁杂，整个空间布局较小，各管道安排也比较狭窄，所以在设计厂房排烟系统时需要与厂房设计人员提前沟通，在专业人员配合下调整风道、通风设备、风口的所在位置，一定要保证整个厂房车间无死角，可以将危险可燃有害烟气有效排出。

(2)选择通风方式

放散余热生产厂房在通风方式选择上要以自然通风为首选，根据厂房内有害危险气体在整个空气环境中的比重效应，可以与专业建筑人员沟通在厂房屋顶设计排烟换气天窗或者利用通风帽来稀释有害烟气。放散有害气体的化工厂房，是无法满足自然排气规定的，因此可以设计机械排烟通风系统，例如可以设计集中采暖且具备排烟通风功能的厂房，在优先考虑自然排烟通风基础上，如果排烟通风无法满足厂房所需，则要另外设计机械化补风系统。

(3)通风风机选择

结合上述分析，通常情况下对于设备运行自主产生余热的厂房来讲，优先选择通风帽、通风天窗或采用建筑门窗缝隙的补风方式。对于厂房内释放有毒危险烟气的情况，则要优先选择机械补风的方式，系统要求高压头时，应选择高静压的通风设备。以上述规范条例相关规定为依据，生产过程散发有毒危险挥发物质的化工厂房，全面通风换气系统在设计排风口时，当其和送风口水平距离在20m以上时，需要设计通风口的高度超过厂房建筑物的屋顶1m以上，如果在水平距离小于20m情况，则要保证排烟通风口高度超出6m。需要做补风设计时，应以厂房的特点为依据，如果对温度有要求，则要对补风进行预热处理，并结合厂房的实际情况。如果并未有严格的温度要求，则可以不对补风进行预热处理。

(4)通风风管选择

厂房通风管道一般包括金属、塑料两类材料，金属通风风管如用普通钢板、表面镀锌后的钢板、不锈钢材质板、铝塑复合钢板、铝制材料板等，其中的镀锌钢板因为表面镀锌，可以达到防锈效果，这种材料可以制备无需考虑厂房散发酸雾烟气潮湿环境下适用的排烟风管，所以表面镀锌后的钢板在厂房排风设计中应用较为广泛。塑料材料如硬制PVC板、玻璃钢制作的风道。其中，生产过程中散发腐蚀作用气体的厂房内部可采用硬聚氯乙烯塑料板，但应用此种材料的通风系统，仅可以在0℃～60℃环境中适用，在太阳辐射下易裂。玻璃钢风管选用中碱玻璃纤维用于增强材料，经成型工艺制备排烟风管，用于化工厂房排烟设计中，有着质轻、不易燃、抗冻、耐高温、耐腐蚀的特点，所以在选择排烟风管时，应当以化工厂房实际情况为依据选用合适风管材料。

3.通风设计案例分析

以某化工厂房排烟设计为例，该厂房规格为四层12m×7.5m×18m，每层的层高4.4m，每一个楼层之间的楼板间隔，由于厂房内空气流通性不强，所以需要在每一楼层都要设计正常排烟换气、事故排风及补风。经评定该厂房为甲级火灾危险，dIIBT4级防爆，在日常生产中主要烟气为异辛醇、环乙烷，由于生产专业工艺提出有害物质散发量，所以应当以换气次数为依据，对厂房排烟换气量进行计算。以设计规定附录中对于发散有害气体厂房的排烟换气次数规定，正常排烟换气次数要在每小时12次以上，根据上文公式（3）结合该厂房排烟换气量计算可得4860m3/h。考虑甲类厂房影响，应在正常通风外也要根据工艺要求设置事故通风，因此在正常排烟换气次数基础上，还要附加每小时8次以上的事故排烟换气量，同样根据上述计算公式可得排风量结果3240m3/h。

以上述计算结果为依据，厂房正常排气通风情况下，设置4台防爆型轴流通风机，防爆等级dIIBT4，保证每一台通风机的排烟换气量要达到4840m3/h，该厂房的事故排风量应选择共计4台3380m3/h轴流通风机。事故排风机联锁厂房可燃气体警报仪，一旦可燃气体浓度超出预定限值，则会触发警报，并联动开启风机，在厂房内有害气体浓度降低后则手动停止警报。因为化工厂房对室内温度有严格标准，规定室温在12℃以上，如果室温未能达到这一标准，可以选用3台防爆型暖风机预热补风空气，单台暖风机的补风风量达到3900m3/h。

因为厂房内设备生产运行散发有害烟气，与空气相比较重，再加上厂房的每层层高在6m以内，所以依据有关通风设计标准规范，本次排烟通风设计仅由下部排烟，在排烟口的下缘与地面距离要控制在0.3m以内。厂房在正常情况下排烟风管选耐用镀锌钢板，排烟换气风管根据厂房外墙布设直至屋顶上1m，还要对排风机进风口设计金属防护网，将过滤器加设在进风口。

4.化工厂房通风设计要点

如上在设计化工厂房排烟时，需要严格控制厂房有毒有害气体浓度，并对厂房进行除湿、消除余热处理，确保厂房环境的空气质量。结合自身近年排烟设计经验，在设计过程中需要注意以下问题：

（1）需要以厂房内逸散的有毒有害气体为依据，与厂房生产特点和整体环境相结合，保证合适的排烟通风方式。

（2）在局部通风排烟过程中，需要尽可能达到厂房卫生标准，这样可以一定程度上减少排烟量，也可以有效节省空气净化投资成本。这就需要设计厂房排风罩要合理选择安装位置，尽可能与有害物源接近，这样可以控制有害物源的扩散空间。并且设计排风罩的罩口要考虑控制排烟风速，保证风速应当大于有害物的扩散速度，还要大于横向气流干扰速度。

（3）在厂房全面排烟设计中，应当以《工业企业设计卫生标准》有关规定为依据计算通风量，在多类溶剂蒸气中含有苯与同系物，醇与醋酸酯类或是多种刺激性气体同时存在空气内，这种情况应当根据上文分析将各类气体稀释至规定接触限值，根据需要的空气总和完成排烟通风量计算结果。除此之外在空气内存在的其它有害气体，同样需要根据最大空气量的有害物质为计算依据，获得排烟通风量结果。

（4）在全面设计化工厂房通风系统时，还应当注意控制厂房内空气中的有害气体具体分布浓度，这与排烟通风口的设计与最终排烟效果密切相关。在设计厂房排烟系统时，对于过高气温与上升气流情况，无论散发气体的密度大小均应当从上部排出。假若散发气体的相对密度大于空气，或厂房内放散热量不足造成稳定上升气流时，需要与总量相比较，下部区域三分之二，上部区域三分之一的通风标准。

（5）还应该在设计化工厂房通风方案的事故排风时，应与常用通风系统同时考虑，这样能够确保一旦化工厂房发生任何意外情况，都可以保证排风量充足。发生事故状态时的化工厂房内的排风量，应根据工艺要求计算得出，并保证不少于每小时12次。

5.结语

总而言之，本文对化工厂房排烟设计思路进行分析，结合案例总结了化工厂排烟设计要点，认为需要在排烟设计中与厂房的实际工艺特点情况相结合，确定散发有害气体的特点，在对正常事故排烟换气量完成计算基础上，并综合考虑厂房火灾危险性，严格保证排烟通风设计与化工厂房的工艺规定相符，并在日常管理中综合考虑能耗、检修、噪音、操作等问题，力求化工厂房排烟设计的安全、可靠、稳定。