工业通风第一章

第一章工业有害物及其防治的综合措施第一章工业有害物及其防治的综合措施工业有害物的来源及对人体及工农业生产的危害工业有害物在车间的传播机理室内外环境空气要求达到的控制目标（卫生标准和排放标准）改善环境空气的综合措施主要内容§1.1工业有害物的来源及危害（一）颗粒物的来源一.颗粒物的来源及其对人体的危害颗粒物(PM，particlesmater)：能在空气中浮游的微粒。固态颗粒物、液态颗粒物气溶胶：在通风除尘技术中，把固体或液体微粒分散在气体介质中（主要指空气）所组成的分散系统。分散在气体中的微粒为固体时，粉尘。分散在气体中的微粒为液体时，雾。工业有害物主要是指工业生产中散发的颗粒物、有害气体和蒸汽、余热、余湿。2.烟(smoke)：包括所有凝聚性固态微粒，以及液态粒子和固态粒子因凝集作用而生成的微粒。通常是燃烧过程或其他化学高温过程的产物。粒径范围：约为0.01~1μm，由于粒径小，它们在空气中沉降的很慢，呈强烈的布朗运动，有较强的扩散能力。如铅金属蒸气氧化生成的PbO，煤、焦油燃烧生成的烟就是属于这一类。3.雾(mist)：包括所有液态分散性微粒和液态凝聚性微粒，如很小的水滴、油雾、漆雾、硫酸雾等，粒径范围约为0.1~10μm。1.灰尘(dust)：包括所有固态分散性微粒，粒径上限约200μm；气溶胶的来源及物理性质的不同，可分为：“降尘”：粒径在10μm以上的；“飘尘”：粒径在10μm以下的，大气中浮游数量最多的微粒粒径为0.1～10μm。4.烟雾(smog)：原指大气中形成的自然雾与人为排出的烟气的混合体。光化学烟雾：工厂和汽车排烟中的氮氧化物和碳氢化物经太阳紫外线照射而生成的二次污染物，是一种浅蓝色的有毒的烟雾，亦称洛杉矶烟雾。伦敦烟雾产尘量较大的行业：•冶金行业的冶炼厂、烧结厂、耐火材料厂•机械行业铸造厂•建筑行业的水泥厂、石棉制品厂，砖瓦厂•轻工行业的玻璃厂、陶瓷厂•纺织行业的棉纺厂、麻纺厂•电力行业的火力发电厂•化工行业的橡胶厂、农药厂、化肥厂等。粉尘的来源物质被加热时产生的蒸气在空气中的氧化和凝结：如冶炼过程中产生的锌蒸气在空气中凝结成氧化锌微粒。固体物料的机械粉碎和研磨：如耐火材料、建材车间原材料的破碎和研磨加工过程。粉状物料的混合、筛分包装及运输：如煤粉、水泥和面粉等的生产和运输过程。物质的燃烧：如煤燃烧时产生的烟尘。生产中，粉尘的产生主要有以下几种途径：粉尘的来源在化工、造纸、油漆、金属冶炼、铸造、金属表面处理过程中，都会产生大量有害蒸气和气体。汞矿石冶炼和用汞的生产工艺过程中会散发出汞蒸气；有色金属冶炼和红丹，橡胶、蓄电池等生产过程中会产生铅蒸气；焦炉煤气制造和以苯为原料和溶剂的生产过程中会挥发出苯蒸气；燃烧过程和一些化工过程中会产生CO，NOX和硫氧化物等。（二）有害蒸气和气体的来源（一）粉尘对人体的危害经呼吸道进入人体；经皮肤进入人体；经消化道进入人体；工业有害物危害人体的途径有：答：粉尘的性质、粒径的大小、进入人体的粉尘量。粉尘对人体的危害与哪些因素有关？二.工业有害物对人体的危害没有毒性的非金属粉尘对人体的危害也是明显的，铸工长期吸入矽尘会引起“矽肺病”，长期吸入石棉尘会引起“石棉肺”病并可能并发肺癌。铅使人贫血，损害大脑；锰镉损坏人的神经、肾脏；镍铬会使肺癌发病率增加；1.粉尘的化学性质粉尘的化学性质决定着它在人体内参与和干扰生化过程进行的程度和速度，从而决定了危害的程度。一些强毒性的金属粉尘进入人体后会引起中毒甚至死亡。2.粉尘粒径的大小（动画）5m粒子，口鼻咽喉中2~5m粒子，气管和支气管中2m粒子，肺泡，被肺泡吸收，不经过肝脏的解毒作用，直接由血液和淋巴液输送至全身，对人体有很大的危害。0.4m粒子，在人呼吸时会排出体外。粒径小，化学活性大，表面活性大，加剧了人体生理效应的发生与发展。锌等一些金属本身无毒，但将其加热后形成的烟状氧化物时，可与体内蛋白质作用引起发烧，即所谓的铸造热病。细小粉尘的吸附能力很强。有害气体，液体，细菌和病毒会吸附在细粉尘上，被人体吸入肺部深处后，造成急慢性病症。粒径小于10m的粉尘称为吸入性粉尘。粒径小于2.5m的粉尘称为呼吸性粉尘有害蒸气和气体对人体的危害可分为：刺激性、麻醉性、腐蚀性和窒息性等几种。（二）有害蒸气和气体对人体的危害1.铅铅及其氧化物经呼吸道进入人体，可对造血器官，神经系统造成损害。2.汞汞在常温下即能大量蒸发对人体的消化器官，肾脏，神经系统造成危害。3.苯易挥发，其蒸气是一种具有芳香味的麻醉性气体，危害血液和造血器官，对女性危害尤大。4.CO吸入人体后将会阻止血色素和氧气之间的亲和，产生缺氧现象，严重的引起窒息性中毒直至死亡。6.NOXNO2是棕红色气体，对呼吸器官有强烈刺激，能引起急性哮喘。5.SO2具有强烈的刺激性，是一种活性毒物，在空气中氧化成SO3后，毒性变得更大，危害人体的呼吸器官，造成鼻咽喉和支气管发炎。4.车间的气象条件以及人的劳动强度，年龄，性别和体质情况等有关。k—可以观察到的毒性作用；a—有害物不会对人体产生危害的最低浓度，因为这种浓度的有害物或者不被人体吸收，或者被人体的保护反应所分解，或者可使其从体内排出。有害物进入人体形成的毒性作用可表示为：tack)(3.有害物与人体持续接触的时间t。工业有害物对人体的危害程度主要取决于：1.有害物本身的物理、化学性质，即毒性的大小。当生产车间同时散发多种有害物时，它们的毒性作用有的表现为单独作用，有的表现为相加作用或相乘作用。2.有害物的浓度c。三.工业有害物对生产的影响粉尘可降低产品质量粉尘可降低机器设备工作精度粉尘可降低作业环境的光照度和能见度，诱发事故粉尘（如煤粉、铝粉、谷物等）在一定条件下会发生爆炸。有害气体和蒸气如氟化氢，氯化氢，SO2，SO3等对金属材料有严重的腐蚀作用，会引起植物落叶和枯萎等。四.工业有害物对大气的污染工业化国家大气污染的发展和演变大致可以分为三个阶段1煤烟型污染：大气污染主要是燃煤引起的，污染物主要是烟尘和SO2。2复合污染：随着工业的发展，石油替代煤成为主要燃料，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。3控制和改善大气污染：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。§1.2工业有害物在车间的传播机理“尘化”作用或“一次尘化”作用：把粉尘由静止状态变成悬浮于周围空气中的作用。1剪切压缩造成的尘化作用（动画）剪切气流造成的尘化筛分物料用的振动筛上下往复振动时，使疏松的物料不断受到挤压，因而会把物料间隙中的空气猛烈挤压出来。当这些气流向外高速运动时，由于气流和粉尘的剪切压缩作用，带动粉尘一起逸出。2诱导空气造成的尘化作用（动画）车辆平板粉尘颗粒诱导空气诱导空气造成的尘化当人们用砂轮磨光金属时，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。物体或块，粒状物料在空气中高速运动时，能带动周围空气随其流动，这部分空气称为诱导空气。3综合性的尘化作用（动画）综合气流造成的尘化当皮带运输机输送的粉料从高处下落到地面时，由于气流和粉尘的剪切作用，被物料挤压出来的高速气流会带着粉尘向四周飞溅。另外，粉料在下落过程中，由于剪切和诱导空气的作用，高速气流也会使部分物料飞扬。4热气流上升造成的尘化作用（动画）一次尘化作用：把粉尘由静止状态变成悬浮于周围空气中的作用。一次尘化气流：引起一次尘化作用的气流。当炼钢电炉、加热炉以及金属浇铸等热产尘设备表面的空气被加热上升时，会带着粉尘一起运动。假设：dc=10m，c=2700kg/m3尘粒所受到的力：重力，机械力（惯性力），分子扩散力和室内二次气流带动尘粒运动的力。尘粒依靠重力作用在静止的空气中自由降落，其最大沉降速度为0.008m/s；尘粒在扩散力的作用下1s中内运动的距离为1.210-6m；v0=10m/s作水平运动，0.01s后v=510-5m/s；s=810-3m。分析因一次尘化作用而悬浮在空气中的粉尘，在车间内是如何进一步传播扩散？车间内气流的运动速度一般为0.2~0.3m/s。gdcc36gdc3622421vdCcRgdvdCgdcccRc322364216cRCRe24ccvdRecRvdC24gdgdvdvdccccc3322664242118)(2gdvcc尘粒在静止的空气中依靠重力作用自由降落时其最大沉降速度是多少？m/s100v22421vdCcRvvdaadvdadvdCccccccccR2332218636421cRCRe24ccvdRecRvdC24dtvdvtevv0182ccd)1(0000ttttevdtevvdts一次尘化作用只能造成局部地点的空气污染，只有在车间内二次气流（即由于通风，冷热气流对流引起的室内气流）的作用下，粉尘才能随其一起运动并传播到整个车间，造成大范围的空气污染。空气中尘粒传播所受作用力控制室内气流的流动，就可以控制粉尘在室内的扩散，改善车间空气环境。这就是采用通风方法控制工业有害物，必须合理组织车间内气流的原因。进行除尘系统设计时，应尽量采用密闭装置，使一次尘化气流和二次尘化气流隔开，避免粉尘传播。§1.3气象条件对人体生理的影响室内气象条件包括：室内空气的t，v，和周围物体表面温度tr人体的得热量：人体的新陈代谢人体的散热量：皮肤与外界的对流换热，辐射换热和表面汗分蒸发散热。对流换热：辐射换热：表面汗分蒸发散热：t，vtrv，在某些散发大量热量的高温车间，如铸造、锻造、轧钢、炼焦、冶炼车间都具有辐射强度大、空气温度高和相对湿度低的特点。根据卫生标准规定，一般车间内工作地点的夏季空气温度，应按车间内外温差计算，不得超过表1-1的规定。夏季通风室外计算温度，应采用历年最热月14时的月平均温度的平均值。§1.4有害物浓度、卫生标准和排放标准一.有害物浓度有害物浓度：单位体积空气中有害物的含量。1有害蒸气和气体质量浓度(mg/m3):单位体积空气中所含有害蒸气和气体的质量体积浓度(mL/m3)：单位体积空气中所含有害蒸气和气体的体积1mL/m3=1ppmpartpermillionppm：一百万体积的空气中所含污染物的体积数。标态下3mg/m4.22CMY例1-1：在标准状态下，一氧化碳的体积浓度为24ppm，其相当于质量浓度多少mg／m3？解：一氧化碳的摩尔质量M=28g／mol，所以330mg/m244.22284.22CMY2粉尘质量浓度(mg/m3)：单位体积空气中所含粉尘的质量颗粒浓度(粒/m3)：单位体积空气中所含粉尘的颗粒数《环境空气质量标准》规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。环境空气质量功能区分为三类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区；二类区为城镇规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；三类区为特定工业区。环境空气质量分为三级：一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准。共限定了九种污染物的浓度值：SO2、TSP、PM10、NO2、CO、O3、Pb、B[a]P、F。二.环境空气质量标准《大气环境质量标准》(GB3095—82)。《环境空气质量标准》(GB3095—1996)。空气污染指数API量化环境空气污染的程度来评定城市环境空气质量。空气污染指数API报告环境空气污染的程度，其范围由0到500，其中50、100、200分别对应于一、二、三类地区的平均浓度限值，500则对应于对人体健康产生明显危害的污染水平。三.卫生标准1962年《工业企业设计卫生标准》《工业企业