核通风.docx

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核通风

第一章核车间分区划分基本情况

由通风的基本知识我们可以知道：

当通风系统所处的工作场所（如车间、建筑物等）内不同地点有不同的送、排风使用要求时，或通风区域面积较大，送、排风点数量较多时，为便于系统的运行管理，常分设多个送、排风系统。

除个别情况外，通常是由—台气源装置和与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。

划分排风系统时，应当考虑生产流程、排风设备使用情况、排风点的数量以及排出有害物的物理化学性质等因素，核车间更是要求比较严格。

核车间与其他普通车间，最大的区别在于其分区。

核车间的控制区分区有：

白区、绿区、黄区和红区，根据各区的放射性水平而划分。

1.1分区划分

核车间主要有两个大的分区，各个分区的功能和主要任务都不相同，对各个分区设备和通风的要求也不相同。

这两个分区是非控制区和控制区。

在非控制区-禁止被放射性物质所污染的设备通过，不允许车辆行驶（进风设备的进气口），有放射性物质排放的建筑物不能布置在低凹的地方，建筑物的平面布置及外形，纵轴线与主导风向平行布置，不要选择“∏”字形或“厂”字形布置。

在控制区-放射性污染区（空气净化设备的排放点）

核工业的各个生产部门（矿山、水冶到核燃料后处理）放射性水平是不一样的，对建筑物分区要求不一样。

清洁区、污染区（矿山、水冶、核燃料元件制备）

活性区、非活性区（核电厂反应堆建筑物）

而控制区分控制性厂房和非控制性厂房，分为白绿黄红四个分区。

功能如下：

Ⅰ区（白区）不从事放射工作区域，办公室、制控间、休息间

Ⅱ区（绿区）操作放射性的工作区

Ⅲ区（黄区）放射性设备维修

Ⅳ区（红区）放射性设备区（原则上布置在混凝土设备室内）

本设计的分区划分从实际来考虑如下图分布：

图1.1某核车间分区分布示意图

1.2分区的不同要求和特点

不同的分区设备室在屏蔽、通风、去污、人员出入、设备密封等方面不同的要求。

每个分区外围采用混凝土（厚度应计算确定）来进行防护，操作以远距离自控来实现，不允许人员进入（设备室、热室）。

黄区放射性设备维修区、设卫生闸门及空气闸门，不直接进行放射性操作，绿区，操作放射性的工作区，工作是安全，有表面沾污和气溶胶污染的可能，能及时发现和消除，设卫生通过间外照射标准。

（热室操作室、量槽间等。

各个分区车间要严格密闭：

防止工艺设备产生有害物扩散的措施，还要定期去污（建筑表面平整光滑、牢固冲洗法、真空吸尘法）。

通风系统分区布置原则同建筑物内的分区布置一致。

绿区和黄区单独设置通排风系统分别通过各自的风机完成通排风任务，完成允许负压值。

（1）红区是放射性设备区，直接存放放射性物质，其特点为外照射很强，污染严重。

外围采用混凝土（厚度应计算确定）来进行防护，操作以远距离自控来实现，不允许人员进入（设备室、热室）。

（2）黄区是放射性设备维修区，设卫生闸门及空气闸门，不直接进行放射性操作，与红区相通进行装卸、转运和检修（有安装厅、检修廊、取样廊等）。

（3）绿区是操作放射性的工作区，是安全的，但是有表面污染和气溶胶污染的可能。

第二章通风系统方案确定

2.1通风系统组成

自然或机械通风的全部装置。

进风系统由进气口、进风过滤器、空气加热器、通风机、风管、送风口等组成（通风机、风管、净化设备四大件）。

排风系统由排风口、高效空气过滤器、风管、通风机、等组成。

核通风系统的特点:

在阻力变化范围较大的条件下，能维持较为稳定的空气流量。

1、通风机性能曲线要求陡峭（中高压风机）延长过滤器的使用期限。

2、核通风系统风机安装在过滤器的下游，系统大部分管段处于负压段，减小泄漏。

3、系统风量调节方法，风机转速调节通风系统的工况点的确定及变化规律。

2.2送风系统划分原则

送风系统要送进室内的空气要从要求出发设定是否进行进室前的净化。

送风系统要严格进行计算，设置好风管的截面面积和送风端口的样式及其送风栅口的口径。

考虑负压的影响和排风的排风量，做好最小负压的标准化合格化，防止室内空气污染外界。

合理的选择送风机器，送风管道，从安全和经济效益方面合理进行送风房的配置和设置。

检测设置好的方案的安全和防火耐腐蚀，定期进行检修，防止意外发生。

有放射性的排风与非放射性的排风分别设置排风系统。

有放射性的房间或设备室应根据放射性强度和剂量水平划分系统。

需要过滤或特殊处理的与不要过滤的排风不能合并在一起，应分别设置排风系统。

局部排风与全面排风应分别设置排风系统。

2.3通风系统设计原则

防止正常或事故条件下放射性物质的扩散

黄区设置全面进、排风系统，换气次数根据空间大小、人员停留时间、操作方式等确定。

本区设检修通风和气衣通风，工作人员穿气衣，才进行工作。

要求对空气中的放射性物质连续监测。

负压在50Pa.

三区建筑物里送排风方式排风

（1）送风→绿区→排风→空气过滤器。

（2）送风→→黄区→→排风→空气过滤器。

气流组织是使空气按照所规定的轨迹进行流动

核通风空气流动方向必须从清洁区流向污染区，从污染区排出

核工厂安装厅气流组织形式

（1）集中布置送风和排风

（2）均匀分散布置送风口和排风口

本次设计选择均匀分散布置送风口和排风口。

分析：

（1）控制放射性气溶胶扩散的效果

（2）气流组织比较好。

通风效果（工作场所的气流速度（截面风速）

此项的目的是保证工作场所放射性物质和有害物浓度不超过卫生标准。

原则，将新鲜洁净空气送到清洁区，然后再流向污染区。

送风量要求，排风量大于送风量，保证负压。

黄区、绿区送风系统设置原则。

黄区、绿区应组成独立的送风系统

送入房间的空气量就小于房间的排风量，一般为排风量80%

2.4通风系统的方案

本设计采用两套独立的通风系统。

（1）绿区和黄区共用一套通风系统；

（2）红区单独使用一套通风系统。

2.5送风系统方案

分区送风系统，将工作场所的送风分散在各区单独进行，送排风在各区自成体系。

整体送风系统，将工作场所的送、排风统一进行，在绿区保持一定的50Pa的负压。

在黄区同样设置设送排风系统，送风量小于排风量，保持负压100Pa。

在送风机房按照计算结果选择设置送风机和电动机的型号，在绿区外界空气进风可不用设置净化系统，黄区设进入空气净化系统。

两区相应的通风机把风经过送风管道送到对应的车间，

两区按照车间的体积选择从房间的A-A侧（40米宽靠风机房的墙面）送风，由风机直接送风。

送风管在上侧面，在8米高的车间里，管道则设置在离地面6米高靠墙处。

两区风道段面变化，空口面积不变，保证各个空口送风均匀。

空口截面积的大小在确定送风量后由计算确定。

两区由进风所有管道的所有风阻和送风量选择风机和相应的能达良好功率的电动机。

2.6排风系统方案

（1）黄区和绿区都设排风系统。

绿区为操作区，房间和室外保持一定的负压50Pa，黄区则为100Pa.排风量都稍大于送风量。

（2）红区单独设置排风系统，排风经过滤净化后排入大气，人员传全身防护服和气衣才能进入，负压在100-150Pa以上。

工艺设备室排风，排风量大于送风量。

负压要求，设备室大于150Pa，工作箱及热室为200-300Pa，手套箱为80-200Pa。

（3）黄区排风口比距半径50m以内的最高点建筑物屋脊高出3m以上，排风口的风帽不倒灌。

（4）排风过滤器的布置：

①分散布置，过滤器就近安装在排风吸入口处；②集中布置，过滤器集中安装在排风净化室或排风廊内。

（5）排风方式：

①排风中心高烟囱排出；②建筑物屋顶上的排风管排出（高出屋脊高度3m以上）；③主导风向的下风侧，设在污染区，放射水平高，必须高空排放，通风机集中设置于排风中心，排风机、电动机分开设置在不同的房间，用防护挡板隔开。

2.7风管截面形状的选择

风管断面形状主要有圆形和矩形两种。

断面积相同时，圆形风管的阻力最小、强度大、材料省、保温亦方便。

一般通风除尘系统宜采用圆形风管。

但是圆形风管管件的制作较矩形风管困难，布置时与建筑、结构配合比较困难，明装时不易布置得美观，本设计选择矩形风管。

2.8风管材料的选定

制作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢、胶合板、纤维板，以及铝板和不锈钢板。

利用建筑空间兼作风道的，有混凝土、砖砌风道。

需要经常移动的风管，则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、橡胶管和金属软管。

2.9风道的防腐

通风和空调系统的风管一般都用钢板制作，它们处于湿空气环境，空调送风管道和排送潮湿空气的通风管道中的空气，有时会接近或达到饱和状态，会使风管锈蚀。

风道、风道配件及输送设备等，应根据其所处的环境和输送的气体、蒸气或粉尘的腐蚀性程度，采取相应的防腐措施。

（1）防腐油漆在金属表面涂刷油漆是工程上常用的防腐方法。

防腐漆、樟丹、铅油、银粉、耐热漆及耐酸漆等适用于一般性腐蚀的风道，一般防腐漆应刷四道以上。

（2）硬聚氯乙稀塑料板、玻璃钢板适用于输送含有较强酸碱性、腐蚀性气体的风道。

（3）防腐地沟风道适用于表面处理车间的酸、碱气体的排风道。

（4）其它耐腐蚀风道诸如耐酸陶瓷风道、塑料复合钢板风道、不锈钢风道、外刷沥青耐酸漆木风道、竹风道等，可以根据腐蚀气体的性质，造价及因地制宜地来选择。

2.10防火防爆

在设计有爆炸危险的通风系统时，应注意以下几点

（1）系统风量在满足一般的通风要求外，还应校核其中可燃物的浓度。

（2）防止可燃物在通风系统的局部地点（死角）积聚。

（3）选用防爆风机，并采用直联或联轴器传动方式。

采用三角皮带传动时，为防止静电火花，应用接地电刷把静电引入地下。

（4）有爆炸危险的通风系统，应设防爆门。

在发生意外情况，系统内压力急剧升高时，依靠防爆门自动开启泄压。

（5）对某些火灾危险大的和重要的建筑物，高层建筑和多层建筑．在风管系统中的适当位置应当装设防火阀。

（6）在有火灾危害的车间中，送、排风装置不应当设在同一通风机室内。

第三章通风系统的设计与计算

3.1送风量，风阻和端面直径的确定

由图1.1可得绿区、黄区和红区的体积分别为：

绿区：

V1=40×60×8-20×15×4=18000m3/h

黄区：

V2=20×60×8=9600m3/h

红区：

V3=20×15×4=1200m3/h

按照规定绿区、黄区和红区的换气次数分别为：

3～4次/h、4～6次/h、6～10次/h。

3.1.1绿区

此时绿区取每小时换气次数为4。

因此此时的排气量为V=18000×4=72000m3/h。

根据工业车间对送风速度的要求。

规定孔口平均流速V0。

用此时的速度V0计算出静压速度Vj和侧孔面积f0。

此时室内墙面长度度为40m，取孔口间距为5m，则此时可取八个孔口为益。

平均每个孔口的风量为72000/8=9000m3/h.则侧孔面积为:

f0=72000/（8×3600×5）=0.5㎡

侧孔静压流速Vj=V0/u=5.0/0.6=8.33m/s。

侧孔应有的静压为为Pj=Vj2xP密度/2=41.67Pa.

（1）按Vj/Vd>1.73或者等于1.73的原则设定Vd，求出第一侧孔前的管道端面1处的直径D1。

此时:

Vd1=4.5m/sVd1/Vj=8.33/4.5=1.85>1.73

侧动压Pd1=4.52x1.2/2=12.15Pa

断面1直径D

D2∏V/4=qv1

D=1.254m

端面1全压Pq=Pd1+Pj=41.67+12.15=53.82Pa

（2）断面1-2处阻力和2处直径

此时风量Q=17143m3/h.

根据Q=17143m3/h和平均直径D=1.254m可查得Rm1=0.18Pa/m

摩擦阻力ΔPm1=Rm1xL1=0.18X5=0.90Pa

再有由qv0/qv=1/8=0.125在表中没有可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.038。

由此可得局部阻力为Pz1=0.038x12.15=0.4617Pa.

则总阻力为ΔP1=Rm1L1+Pz1=0.90+0.4617=1.3617Pa

从而可得1-2全压Pq2=Pq1-ΔP1=53.82-1.361=52.4583Pa

断面2的动压Pd2=Pq2-Pj=52.458-41.67=10.788Pa.

断面2的流速Vd2=＜（2x10.788）/1.20.5＞=4.24m/s

断面2的直径D2=＜（17143x4）/（3.14x4.24x3600）0.5＞=1.196m。

（3）断面2-3处阻力和3处直径

此时风量Q=14286m3/h.

根据Q=14286m3/h和平均直径D=1.196m可查得Rm2=0.165Pa/m

摩擦阻力ΔPm2=Rm2xL2=0.165X5=0.825Pa

再有由qv0/qv在表中没有可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.02。

由此可得局部阻力为Pz2=0.02x10.79=0.2158Pa。

则总阻力为ΔP2=Rm2L2+Pz2=0.825+0.2158=1.0408Pa

从而可得2-3全压Pq3=Pq2-ΔP2=52.458-0.2158=52.2422Pa

断面3的动压Pd3=Pq3-Pj=52.358-41.67=10.688Pa。

断面3的流速Vd3=＜（2x10.688）/1.20.5＞=4.21m/s

断面3的直径D3=＜（14286x4）/（3.14x3600x4.24）0.5＞=1.092m。

（4）断面3-4处阻力和4处直径

此时风量Q=11429m3/h.

根据Q=11429m3/h和平均直径D=1.092m可查得Rm3=0.160Pa/m

摩擦阻力ΔPm3=Rm3xL3=0.16x5=0.80Pa

再有由qv0/qv=0.2在表中没有可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.015。

由此可得局部阻力为Pz3=0.015x10.788=0.1618Pa。

则总阻力为ΔP3=Rm3L3+Pz3=0.80+0.1618=0.9618Pa

从而可得3-4全压Pq4=Pq3-ΔP3=52.2422-0.9618=52.28Pa

断面4的动压Pd4=Pq4-Pj=51.28-41.67=9.611Pa。

断面4的流速Vd4=＜（2x9.61）/1.20.5＞=4.002m/s

断面4的直径D4=＜（11429x4）/（3.14x3600x4.002）0.5＞=1.005m.

（5）断面4-5处阻力和5处直径

此时风量Q=8572m3/h。

根据Q=8572m3/h和平均直径D=1.005m可查得Rm4=0.152Pa/m

摩擦阻力ΔPm4=Rm4xL4=0.152x5=0.76Pa

再有由qv0/qv=0.12在表中可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.019。

由此可得局部阻力为Pz4=0.019x9.61=0.1826Pa。

则总阻力为ΔP4=Rm4L4+Pz3=0.76+0.1826=0.943Pa

从而可得4-5全压Pq5=Pq4-ΔP4=51.28-0.943=50.34Pa

断面5的动压Pd5=Pq5-Pj=50.34-41.67=8.667Pa。

断面5的流速Vd5=＜（2x8.667）/1.20.5＞=3.8m/s

断面5的直径D5=＜（8572x4）/（3.14x3600x3.8）0.5＞=0.893m。

（6）断面5-6处阻力和6处直径

此时风量Q=5715m3/h。

根据Q=5715m3/h和平均直径D=0.893m可查得Rm5=0.149Pa/m

摩擦阻力ΔPm5=Rm5xL5=5x0.149=0.745Pa

再有由qv0/qv=0.33在表中可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.07。

由此可得局部阻力为Pz5=0.07x5=0.35Pa。

则总阻力为ΔP5=Rm5L5+Pz5=0.745+0.35=1.095Pa

从而可得5-6全压Pq6=Pq5-ΔP5=50.34-1.095=49.245Pa

断面6的动压Pd6=Pq6-Pj=7.575Pa。

断面6的流速Vd6=＜（2x7.575）/1.20.5＞=3.553m/s

断面6的直径D6=＜（5715x4）/（3.14x3600x3.553）0.5＞=0.754m。

（7）断面6-7处阻力和7处直径

此时风量Q=2858m3/h。

摩擦阻力ΔPm6=Rm6xL6=0.144x5=0.72Pa

再有由qv0/qv在表中可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.35。

由此可得局部阻力为Pz6=0.35x5=1.75Pa.

则总阻力为ΔP6=Rm6L6+Pz6=0.72+1.75=2.47Pa

从而可得6-7全压Pq7=Pq6-△P6=49.245-2.47=46.775Pa

断面7的动压Pd7=Pq7-Pj=5.105Pa。

断面7的流速Vd7=＜（2x5.105）/1.20.5＞=2.917m/s

断面7的直径D7=＜（2858x4）/（3.14x3600x2.917）0.5＞=0.589m。

3.1.2黄区

由于黄区和绿区的送风量不同，但是设计方案和计算的步骤本质上是一致的。

由于黄区的换气量是4-6次/h，因此取此换气量数值为5.5。

此时的送风量为V2=4800x5.5=26400m3/s=7.3m3/s。

从计算方便的角度和墙面宽度数据考虑，取侧孔数也为7个，送风量为7m3/s。

此时换气量为n=7x3600/4800=5.25次/h。

同绿区的计算原理和方法，图形，同理得到黄区的计算数据入下表所示：

黄区风阻和截面积参数确定

截面

数据

1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

侧孔

面积

f0=

0.2226

（m2）

流量（m3/h）

28000

24000

20000

16000

12000

8000

4000

△Pm（Pa）

---

0.900

0.825

0.800

0.760

0.745

0.720

Pq（Pa）

53.82

52.46

52.24

51.28

50.34

49.25

46.78

Pd（Pa）

12.15

10.79

10.76

9.61

8.67

7.58

5.11

V（m/s）

4.50

4.24

4.21

4.02

3.80

3.55

2.92

D（m）

1.484

1.145

1.132

1.109

1.057

0.892

0.697

取V=5m/sVj=5/u=5/0.6=8.33m/sPj=Vj2xp（密度）/2=41.67Pa

两个绿区的参数一致，选择相同的换气次数，风机机型和电动机功率。

3.2排风量，风阻和端面直径的确定

3.2.1绿区

由负压决定排量的计算公式可知：

L=3600x〔2gH/∑§P密度〕0.5l△

L产生负压的排量差

H负压值

g重力加速度

∑§缝隙和所有开孔的总局部阻力系数

P密度空气密度

l缝长

△缝长（在一般情况下小于等于0.0001m）

在负压为50Pa的情况下代入公式中可得

L=3600x〔2x9.8x50/100x1.2〕0.52x0.0001=2m3/s=7200m3/h

则此时的总排风量为20000+9600=29600m3/h。

根据工业车间对送风速度的要求。

规定空口平均流速V0。

用此时的速度V0计算出静压速度Vj和侧孔面积f0。

此时室内墙面长度度为40m，取孔口间距为5m，则此时可取八个孔口为益。

平均每个孔口的风量为29600/8=3700m3/h.则侧孔面积为:

f0=29600/（8×3600×5）=0.206㎡。

侧孔静压流速Vj=V0/u=5.0/0.6=8.33m/s。

侧孔应有的静压为为Pj=Vj2xP密度/2=41.67Pa。

（1）按Vj/Vd>1.73或者等于1.73的原则设定Vd，求出第一侧孔前的管道端面1处的直径D1。

此时:

Vd1=4.5m/sVd1/Vj=8.33/4.5=1.85>1.73

侧动压Pd1=4.52x1.2/2=12.15Pa

断面1直径D

D2∏V/4=qv1

D=1.462m

端面1全压Pq=Pd1+Pj=41.67+12.15=53.82Pa

（2）断面1-2处阻力和2处直径

此时风量Q=23314m3/h。

根据Q=23314m3/h和平均直径D=1.462m可查得Rm1=0.18Pa/m。

摩擦阻力ΔPm1=Rm1xL1=0.18X5=0.90Pa。

再有由qv0/qv=1/7=0.143在表中可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.038。

由此可得局部阻力为Pz1=0.038x12.15=0.4617Pa。

则总阻力为ΔP1=Rm1L1+Pz1=0.90+0.4617=1.3617Pa。

从而可得1-2全压Pq2=Pq1-ΔP1=53.82-1.361=52.4583Pa。

断面2的动压Pd2=Pq2-Pj=52.458-41.67=10.788Pa。

断面2的流速Vd2=＜（2x10.788）/1.20.5＞=4.24m/s。

断面2的直径D2=＜（23314x4）/（3.14x4.24x3600）0.5＞=1.395m。

（3）断面2-3处阻力和3处直径

此时风量Q=19428m3/h。

根据Q=19428m3/h和平均直径D=1.395m可查得Rm2=0.165Pa/m。

摩擦阻力ΔPm2=Rm2xL2=0.165X5=0.825Pa。

再有由qv0/qv在表中没有可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.02。

由此可得局部阻力为Pz2=0.02x10.79=0.2158Pa。

则总阻力为ΔP2=Rm2L2+Pz2=0.825+0.2158=1.0408Pa。

从而可得2-3全压Pq3=Pq2-ΔP2=52.458-0.2158=52.2422Pa。

断面3的动压Pd3=Pq3-Pj=52.458-41.67=10.788Pa。

断面3的流速Vd3=＜（2x10.788）/1.20.5＞=4.24m/s。

断面3的直径D3=＜（19428x4）/（3.14x3600x4.24）0.5＞=1.273m。

（4）断面3-4处阻力和4处直径

此时风量Q=15542m3/h。

根据Q=15542m3/h和平均直径D=1.273m可查得Rm3=0.160Pa/。

。

摩擦阻力ΔPm3=Rm3xL3=0.16x5=0.80Pa。

再有由qv0/qv=0.2在表中没有可用插入法估计算出局部阻力系数S=0.015。

由此可得局部阻力为Pz3=0.015x10.788=0.1618Pa。

则总阻力为ΔP3=Rm3L3+Pz3=0.80+0.1618=0.9618Pa。

从而可得3-4全压Pq4=Pq3-ΔP3=52.2422-0.9618=52.28Pa。

断面4的动压Pd4=Pq4-Pj=51.28-41.67=9.611Pa。

断面4的流速Vd4=＜（2x9.61）/1.20.5＞=4.002m/s。

断面4的直径D4=＜（15542x4）/（3.14x3600x4.002）0.5＞=1.172m。

（5）断面4-5处阻力和5处直径

此时风量Q=11656m3/h。

根据Q=11656m3/h和平均直径D=1.17