工业有害物及其防止的综合措施.ppt

工业通风,兰州理工大学杨蓉霞,通风与空气调节的意义和任务,随着社会的进步、科学技术的不断发展和经济的繁荣，人们对空气环境提出了更高的要求，以满足日益发展的生产和生活的要求，从而保证人们身体的健康和生产的正常进行。对于某个特定空间来说，要想保证其空气环境满足生产和人们生活的需要，主要是针对该空间的空气的温度、湿度、流速、清洁度、噪音、压力以及各种有害物进行调节和控制，由于影响这些参数的因素很多，有室内的因素，如生产工艺、设备、人员产生的有害物；有来自室外大自然的影响，如太阳的辐射、室外的温度、湿度、空气流速和大气污染物等等。因此，就必须从室内和室外两方面入手，采取相应的技术手段，对空气进行处理，如加热、冷却、加湿、减湿、过滤等等，也就是说，通风和空气调节就是对空气进行的一系列置换和热质交换过程。,在工业生产中，很多工艺过程都产生大量的有害物污染环境，给人类的健康、动物和植物的生长、工业生产都带来了很大的危害，如在采矿、烧结、冶炼、耐火材料、铸造等车间生产过程中产生的各种粉尘，工人如果长时间处于这样的空气环境，会给人的呼吸神经系统带来严重的损害，引起矽肺病，甚至威胁人的生命；二氧化硫、三氧化硫、氟化氢和氯化氢等气体遇到水蒸汽时，会对金属材料、油漆涂层产生腐蚀作用，缩短其使用寿命；大量的工业废气（如二氧化碳、二氧化硫等）排放导致温室效应和酸雨，使气候异常，旱涝频繁，对农作生产造成极大的危害。,综上所述，无论是工业建筑中为了保证工人的身体健康和产品质量，还是在公共建筑中为了满足人的各种活动对舒适度的要求，都需要维持一定的空气环境。采取人工的方法，创造和保持一定的空气环境，来满足生产和生活的需要，这就是通风和空气调节的任务。通风与空气调节是空气换气技术，它是采用某些设备对空气进行适当处理(热、湿处理和过滤净化等)，通过对建筑物进行送风和排风，来保证人们生活或生产产品正常进行提供需要的空气环境，同时保护大气环境。其包括通风和空气调节（简称空调）两部分。,所谓通风，就是把室外的新鲜空气经过一定的处理（如过滤、加热）后送到室内，把室内产生的废气经过处理达到排放标准后排入大气，从而保证室内空气环境的卫生标准和大气环境。包括工业通风和民用通风两部分。工业通风主要是通过对工业生产过程中产生有害物（粉尘、有害气体和蒸汽、余热、余湿）的控制，消除其危害，为人们生产和生活提供一个安全、卫生、舒适的空气环境。,目录,通风管道的设计计算,第一章,工业污染物及其防治的综合措施,1.2,1.4,1.3,1.5,防治工业污染物的综合措施,污染物浓度、卫生标准和排放标准,工业污染物在车间内的传播原理,气象条件对人体生理的影响,1.1.1颗粒物的来源和危害,颗粒物是指悬浮于空气中的固体小微粒。在冶金、机械、建材、轻工、电力等许多行业部门的生产过程中，都会产生出大量的粉尘，如果不采取有效的控制措施，粉尘将污染车间及大气环境，对人体健康和工农业生产造成极大的危害。,颗粒物的来源,颗粒物的来源主要有以下几个方面：1.各种物质的燃烧，如锅炉中煤炭的燃烧、木材和各种农作物的燃烧等；2.粉末物料的混合、筛分、包装、及运输等，如水泥的包装运输过程；3.固体物料的机械粉碎研磨，如破碎机、球磨机在破碎矿石和研磨煤粉的过程；,1.1颗粒物、污染气体的来源和危害,4.物质加热时产生的蒸气在空气中凝结或被氧化的过程，如铸锌时产生的氧化锌固体微粒。5.固体表面加工过程，如砂轮机的磨光过程，抛光机的抛光过程。,颗粒物的危害,1.颗粒物对人体的危害,影响颗粒物危害大小的因素主要是其物理化学性质、粒径大小和浓度。如对人体危害的因素主要是其物理化学性质，另外，粒径大小和浓度也是危害人体健康的一个重要因素，如图1.1所示。,图1.1吸入呼吸器官的气溶胶粒子,2.颗粒物对环境的危害颗粒物不仅会危害室内空气环境，如不加控制地排入大气，会造成大气污染，在更广阔的范围内破坏大气环境。工业化国家大气污染的发展和演变，大致可分三个阶段。第一阶段的大气污染主要是燃煤引起的，即所谓“煤烟型”污染，主要的污染物是烟尘和SO2。第二阶段，随工业的发展，石油代替煤作为主要燃料，同时汽车数量倍增，这时大气污染已不再限于城市和工矿区，而是呈现广域污染。主要污染物是SO2与含有重金属的飘尘、硫酸烟雾、光化学烟雾等共同作用的产物，属于复合污染。在第三阶段，即70年代以来，各国都重视环境保护，经过严格控制、综合治理，环境污染已基本得到控制，环境质量明显改善。,3.颗粒物对生产的危害颗粒物对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度。颗粒物还使光照度和能见度降低，影响室内作业的视野，甚至诱发事故；有些粉尘如煤尘、铝尘和谷物粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失和人员伤亡。,1.1.2有害气体和蒸汽的来源和危害,有害气体和蒸汽的来源,在很多生产过程中，如有色金属冶炼、浇铸、电镀、酸洗、橡胶、化工、造纸等过程，都会产生大量的有害蒸气和气体。主要是一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、氯化氢、二氧化硫等气体和汞、铅、苯等蒸汽，有害气体在车间里的扩散，也有室内空气流动造成的。,有害气体和蒸汽的危害,1.对人体的危害,根据有害气体和蒸汽的危害不同，把其分为刺激性、中毒性、麻醉性和窒息性。,（1）一氧化碳（CO）：一氧化碳多数是由于工业炉、内燃机等设备不完全燃烧造成的，也有少量来自煤气设备的渗漏。它无色无味，对人体有强烈的窒息性。（2）二氧化碳（CO2）:当二氧化碳浓度大于5ppm时，对眼、鼻、喉以及肺部都有强刺激性，长期作用可引起粘膜炎，嗅、味觉失灵等症状。（3）二氧化硫（SO2）:二氧化硫是一种无色强刺激性气体，在空气中可氧化为三氧化硫，形成酸雾，其毒性是二氧化硫的10倍。它主要来源于含硫矿物燃料（煤和石油）的燃烧，在金属矿物的焙烧、毛和丝的漂白、化学纸浆等生产过程中也有二氧化硫的废气排出。,（4）苯（C6H6）：苯是一种具有芳香味、易燃、的麻醉气体，常温下极易挥发。它主要来源于焦炉煤气和以苯为原料和溶剂的生产过程。（5）汞（Hg）：汞是一种液态金属，具有毒性。在常温下易挥发。（6）铅（Pb）：在有色金属冶炼、红丹、蓄电池、橡胶等生产过程中有铅蒸气及铅尘产生，铅在进入人体后会造成人体血液中色素下降，头晕、眼花、食欲不振等现象，严重时会出现中毒性脑病。（7）氮氧化物（NOx）:氮氧化物主要来源于燃料的燃烧及化工、电镀等生产过程。,2.对环境的危害有害气体排入大气，会使大气产生一系列不正常气候变化，如温室效应和酸雨现象，对人类生活和工农业生产产生很大不利的影响。3.对生产的危害有害气体可危害农作物，对农作物危害较普遍的有害气体有：二氧化硫、氟化氢、二氧化氮和臭氧等。有害气体对农作物的危害主要表现为以下三种情况：（1）在高浓度有害气体影响下，产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑或者直接使植物叶片枯萎脱落；（2）在低浓度有害气体长期影响下，产生慢性危害使植物叶片退绿；（3）在低浓度有害气体影响下产生所谓看不见的危害。,1.1.3余热和余湿对人体的危害,人体对冷热的感知和周围环境空气的温度、湿度、空气流速以及周围物体的表面温度有关，在正常条件下，人是依靠自身的调节使人体的温度稳定，也就是说人体的得热量和失热量相等。人体散热是通过以下几种方式来完成的：1.对流散热：人体的对流散热取决于空气的温度和湿度。2.辐射散热：人体的辐射散热与空气的温度和流速无关，只与周围物体的表面温度有关。3.汗的蒸发：汗的蒸发是一个综合作用过程，是空气温度、相对湿度、流动速度，及周围表面温度等因素相互作用的结果。因此，在生产车间内必须防止和排除生产中大量散发的热和水蒸气，并使室内空气具有适当的流动速度。,1.2工业污染物在车间内的传播原理,粉尘主要是依赖气流的运动来进行扩散的，粉尘从静止状态变成悬浮于周围空气的作用称为尘化作用。通常把尘粒由静止状态变为空气中浮游的尘化作用称为一次尘化作用，引起一次尘化作用的气流称为尘化气流。由于细小的粉尘本身没有独立运动能力，一次尘化作用带给粉尘的能量并不能使粉尘扩散飞扬，只能在局部地点造成空气污染。由于通风或冷热气流对流所形成的室内气流（称为二次气流），在局部地点带动含尘空气在整个车间内流动，造成粉尘进一步扩散。污染空气环境的主要原因是二次气流。二次气流速度越大，粉尘扩散越严重，如图1.5所示。,图1.2剪切造成的尘化作用,返回,工业企业常见的几种尘化作用如下:1.剪切压缩造成的尘化作用筛分物料的振动筛上下振动时，使疏松的物料不断受挤压，物料间的粉尘随高速向外运动的气流一起逸出，如图1.2所示。,2.诱导空气造成的尘化作用物体或块、粒状物料在空气中高速运动时，带动周围空气随其一起运动，这部分空气称为诱导空气，如图1.3所示。例如，砂轮磨光金属时，在砂轮高速旋转下甩出的金属屑会产生诱导空气，使磨削下来的细粉尘随其扩散，如图1.4所示。3.热气流上升造成的尘化作用由于一些产尘设备产生大量的热量，其表面的空气被加热而产生上升热气流，一些粉尘在上升热气流的作用下，会随着上升热气流一起运动，产生尘化作用。例如锅炉中煤炭的燃烧、炼钢电炉、加热炉以及金属浇铸等过程所引起的尘化作用。4.综合性尘化作用综合性尘化作用是指由剪切和诱导空气等几个因素共同作用的一种尘化作用。例如皮带运输机运输的粉料从高处下落到地面的过程。,图1.3诱导空气造成的尘化作用,图1.4诱导空气的尘化作用,返回,通常把尘粒由静止状态变为空气中浮游的尘化作用称为一次尘化作用，引起一次尘化作用的气流称为尘化气流。由于细小的粉尘本身没有独立运动能力，一次尘化作用带给粉尘的能量并不能使粉尘扩散飞扬，只能在局部地点造成空气污染。由于通风或冷热气流对流所形成的室内气流（称为二次气流），在局部地点带动含尘空气在整个车间内流动，造成粉尘进一步扩散。污染空气环境的主要原因是二次气流。二次气流速度越大，粉尘扩散越严重，如图1.5所示。通过以上分析可以看出，粉尘主要是依赖气流的运动来进行扩散的，只要对车间内的气流进行有效控制，就可以控制粉尘在室内的扩散，改善车间空气环境。,图1.5二次气流对粉尘扩散的影响,返回,1.3气象条件对人体生理的影响,1.4污染物浓度、卫生标准和排放标准,1.4.1污染物浓度,有害物浓度就是单位体积空气中含有害物量的多少。1.粉尘浓度粉尘浓度有两种表示方法。一种是质量浓度，即每立方米空气中含有粉尘的质量，单位为mg/m3或g/m3；另一种是颗粒浓度，即每立方米空气中所含一定粒径范围粉尘的颗粒数，单位为个/m3。2.有害气体或蒸气的浓度有害气体或蒸气的浓度有两种表示方法，一种是质量浓度，另一种是体积浓度。质量浓度即每立方米空气中所含有害蒸气或气体的毫克数，以Y表示，单位是mg/m3。体积浓度即每立方米空气中所含有害蒸气或气体的毫升数，以C表示，单位是ml/m3，也用百万分率符号ppm表示，即1ml/m3=1ppm，1ppm表示空气中某种有害蒸气或气体的体积浓度为百万分之一，若二氧化碳的浓度为10ppm，就相当于每立方米空气中含有二氧化硫10ml。,在标准状态下，质量浓度Y和体积浓度C可按下式进行换算：,式中M有害气体或蒸气的分子量,即摩尔质量，g/mol。例1-1在标准状态下,10ppm的二氧化硫相当于多少mg/m3?二氧化硫的摩尔质量M=64g/mol,所以Y=64/22.410=28.5mg/m3,1.4.2卫生标准,我国于1962年颁布了工业企业设计卫生标准，随着技术的不断进步和经济的发展，不断对该标准进行修订，颁发工业企业设计卫生标准(TJ3679)作为全国通用设计卫生标准，现在执行的是GBZ12002版的工业企业设计卫生标准。工业企业设计卫生标准规定车间空气中粉尘、有害气体和蒸气等共120种有毒物质的最高允许浓度。有害物的危害或毒性越大，其要求的最高允许浓度越低。,1.4.3排放标准,1973年我国颁发了工业“三废”排放试行标准(GBJ41973)，规定从1974年起试行。随着我国环境保护事业的不断发展，相应制定或修订新的标准，以满足发展的需要。1982年制订了大气环境质量标准(GB30951982)。同时，不同行业还根据自身的行业特点，制订了相应的标准，如水泥工业污染物排放标准(GB49151985)、钢铁工业污染物排放标准（GB491149131985）等。,1.5防治工业污染物的综合措施,多年的防治工业污染物实践证明，在大多数情况下，单独依靠一种方法来控制有害物的危害，既不经济也很难能达到预期的效果，必须采取综合措施。1.改进工艺设备和生产操作方法，从根本上防止和减少有害物的产生。2.采用通风措施控制有害物。3.建立严格的检查管理制度。,我国在防尘工作实践中，总结了一整套综合防尘措施，概括为八个字：宣：宣传教育革：改革工艺根本途径水：水降尘密：密闭尘源风：通风除尘护：个人防护管：加强管理查：定期检查,