17. Принципы разработки схем конструктивного решения и компоновки отопления и систем вентиляции для «горячих» цехов

В кузницах и термических цехах, не имеющих значительных избытков теплоты, при оборудовании печами на твердом или жидком топливе необходимо предусматривать следующий комплекс отопительно-вентиляционных устройств в холодный период года:

а) местная механическая вытяжная вентиляция от печей и ванн.

В отдельных случаях при отсутствии в цехе мостовых кранов или кран-балок допускается частичное устройство местных отсосов на естественной (гравитационной) тяге;

б) общеобменная приточная механическая вентиляция, рассчитанная на полную компенсацию количества воздуха, удаляемого через местные отсосы и из верхней зоны помещения.

При наличии постоянных рабочих мест, подверженных интенсивному облучению, часть объема притока подается в виде воздушных душей;

в) отопление, совмещенное с вентиляцией и осуществляемое за счет перегрева приточного воздуха, или же отопление за счет использования рециркуляционных воздушно-отопительных агрегатов.

Обычно выпуск воздуха из агрегатов делается примерно на середине цеха по высоте.

В кузницах и термических цехах, не имеющих больших избытков тепла и оборудованных печами на газообразном топливе или электропечами, в холодное время года предусматривается:

а) местная механическая вытяжная вентиляция. В термических цехах местными отсосами оборудуются в основном масляные закалочные и электро-соляные ванны. В кузнечных цехах - травильные ванны;

б) общеобменная вытяжная вентиляция из верхней зоны помещения для удаления наиболее нагретого воздуха и дыма. Вентиляция может быть как с механическим, так и естественным побуждением;

в) общеобменная приточная вентиляция, рассчитанная на полную компенсацию общего объема вытяжки. Подача притока - чаще всего - в рабочую зону цеха. Воздушные души устраиваются только на постоянных рабочих местах, подверженных интенсивному облучению;

г) отопление - либо за счет перегрева приточного воздуха, либо путем установки воздушно-отопительных агрегатов.

В кузницах и термических цехах со значительными избытками тепла (более 23÷34 Вт/м³) в зимнее время должны устраиваться:

а) местная механическая (или частично естественная) вытяжная вентиляция от печей и ванн;

б) общеобменная естественная вытяжная вентиляция из верхней зоны через фонари или при отсутствии их - через шахты;

в) местная механическая приточная вентиляция или общеобменная приточная вентиляция с подачей воздуха пониженной температуры;

г) общеобменная естественная приточная вентиляция с подачей наружного воздуха через открытые створки, расположенные на высоте 4-6 м от уровня пола.

Отопление в таких цехах, как правило, не устраивается, так как надобность в нем возникает только в периоды остановки цеха на выходные дни. Некоторое понижение температуры в цехе за ночной период останова (двухсменная работа) несущественно, если аэрационные устройства закрыты.

В кузнечных и термических цехах всех типов в переходное и теплое время года осуществляются:

а) местная механическая (или естественная) вытяжная вентиляция от печей и ванн;

б) общеобменная естественная вытяжная вентиляция из верхней зоны помещения через фонари или шахты;

в) местный приток в виде воздушных душей на рабочих местах, подверженных интенсивному тепловому облучению;

г) общеобменный естественный приток через открытые створки и проемы в нижней части наружных продольных стен, а также через открытые ворота.

Механическая приточная вентиляция в летнее время сохраняется только на тех участках цеха, на которых невозможно организация естественного притока. Чаще всего в теплый период года используется местная приточная вентиляция в виде воздушных душей.

Конструктивная компоновка систем местной вытяжной вентиляции заключается, прежде всего, в правильном выборе общего числа установок.

Необходимо учитывать, что местные отсосы от печей нельзя объединить с отсосами от масляных закалочных или отпускных ванн. Наличие паров масла в воздуховодах может вызвать загорание в случае попадания в них искр из печей.

Желательно местные отсосы от печей с электронагревом и от электродно-соляных ванн устраивать отдельно от местных отсосов газовых и мазутных печей. В первом случае обязательна установка для механического побуждения тяги, во втором может быть осуществлена естественная вытяжка, если в цехе нет мостовых кранов или кран-балок.

Местные отсосы от соляных цианистых ванн должны обслуживаться самостоятельной системой с механическим побуждением. Удаляемый воздух перед вентилятором следует очищать от пыли цианистых соединений. В качестве пылеочистного устройства может быть применен мокрый сталестружечный или сетчатый фильтр, смачиваемый слабым раствором железного купороса для нейтрализации и обезвреживания улавливаемой пыли.

Системы естественной вытяжки от печей и горнов должны снабжаться дефлекторами для усиления тяги за счет действия ветра. При механической вытяжке от печей и горнов зонты над вытяжными трубами ставить не обязательно, так как температура удаляемой смеси газов и воздуха обычно выше 100°С.

Конструктивная компоновка местной приточной вентиляции зависит, прежде всего, от принятого устройства. Наиболее простым типом воздушных душей являются рециркуляционные агрегаты, работающие на внутрицеховом воздухе без его обработки. Однако такие агрегаты могут применяться, только если температура в рабочей зоне не превышает +25°, что соответствует расчетной наружной температуре + 20°. Последняя наблюдается только в районах Севера, поэтому использование воздушных душей рециркуляционного типа ограничено!

Если установки рециркуляционного типа приняты вынужденно, когда подача наружного воздуха на рабочие места технически трудно осуществима, то можно несколько снизить температуру воздушного душа, применив форсунки увлажняющие воздух и снижающие температуру. Необходимо учитывать, что реально достижимое понижение температуры подаваемого воздуха составляет не более 4-5°С, чему соответствует снижение температуры воздуха на рабочем месте всего лишь на 2-3 °С.

При необходимости обеспечить воздушными душами сравнительно большое число рабочих мест (не менее 6-8) целесообразно устройство центральных систем воздушного душирования с подачей на рабочие места наружного воздуха. В холодное время года воздух должен быть подогрет в калориферах. В теплое время года -охлажден. Охлаждение воздуха может быть выполнено по адиабатическому циклу с использованием рециркуляционной воды для распыления в оросительной камере или же по политропному циклу охлаждения с одновременной осушкой. Учитывая, что в последнем цикле затрачивается значительное количество холода, такие установки требуют значительно больших экономических затрат как первоначальных, так и эксплуатационных. Поэтому при проектировании централизованных установок воздушного душирования необходимо стремиться ограничить температуру воздуха тем пределом, который возможен при адиабатическом процессе,

Для централизованных установок воздушного душирования целесообразно использовать типовые секции кондиционеров.

Распределение воздуха к отдельным рабочим местам обычно осуществляется разветвленной сетью воздуховодов, которые могут быть проложены либо по цеху на высоте 3,0-3,5 м от пола, либо под полом цеха. При прокладке стальных круглых воздуховодов по цеху их желательно изолировать для уменьшения степени нагрева воздуха. При прокладке воздуховодов под полом цеха их выполняют в виде кирпичных или бетонных каналов прямоугольного сечения. Достоинством таких каналов является то, что воздух в них практически не нагревается и выходит в цех с температурой, равной температуре, которую он приобрел в оросительной камере.

Выпуск воздуха на рабочие места осуществляется через приточные патрубки.

Конструктивная компоновка общеобменной приточной вентиляции, совмещенной с воздушным отоплением, зависит от числа и характера обслуживаемых вентиляцией помещений. Поскольку воздух подается при определенной температуре с недогревом или перегревом, очевидно, что одна приточная система должна обслуживать либо одно помещение, либо несколько помещений, но с аналогичным по характеру тепловым балансом. Только при этом в разных помещениях установятся температуры с отклонениями, не выходящими за пределы, определяемые санитарными нормами.

Помещения с различным тепловым балансом должны обслуживаться отдельными приточными системами.

Воздушное отопление, необходимое в периоды останова производства, может осуществляться за счет работы приточных вентиляционных установок в режиме рециркуляции. Для этого в приточных камерах оставляются рециркуляционные отверстия с клапанами, открываемыми на период отопления. Отверстия располагают между воздухоприемной шахтой и калориферами.

Постоянно действующие системы отопления в кузнечных и термических цехах выполняются только тогда, когда теплопотери превышают тепловыделения. В этих случаях рекомендуется осуществлять в цехе постоянно действующее отопление.

Наиболее целесообразно при этом отопление местными рециркуляционными (воздушно-отопительными) агрегатами, располагаемыми либо на колоннах, либо у наружных стен.

Если в непосредственной близости от стен (практически на расстоянии 2 м и менее) расположены постоянные рабочие места, рекомендуется устройство центрального водяного или парового отопления с использованием в качестве нагревательных приборов регистров из гладких труб или радиаторов.

На выходные дни или в ночные часы, когда работа в цехе не выполняется, необходимо запроектировать устройство дежурного отопления. Оно рассчитывается на поддержание в цехе внутренней температуры +5°С. Дежурное отопление должно осуществляться во всех случаях, если расчетная наружная температура для отопления ниже -15°С.

Для цехов, расположенных в местностях с расчетной наружной температурой выше -15°С, дежурное отопление предусматривается только при односменной или двухсменной работе в цехе. Если работа в цехе ведется 3 или 4 смены, дежурное отопление не проектируется, так как при необходимости цех можно обогреть, оставив включенными (работающими) одну или две нагревательные или термические печи.

Вопрос о том, какой вид отопления необходимо применить, решается на основе экономических соображений. Если в цехе имеется одна крупная приточная установка сравнительно большой мощности, то эксплуатировать эту установку в режиме полной рециркуляции заведомо нецелесообразно. Иногда для отопления следует установить несколько воздушно-отопительных агрегатов. Если вентиляционных приточных установок несколько и тепловая мощность одной из этих установок близко совпадает с количеством тепла, необходимого для целей дежурного отопления, то обычно целесообразно эту установку использовать в качестве отопительной в режиме полной рециркуляции воздуха.

Достаточность поверхности калориферов этой установки должна быть проверена в режиме воздушного отопления, так как температура воздуха, забираемого из цеха, составит +5°С, то есть окажется значительно выше, чем в обычном расчетном вентиляционном режиме. Средняя температура нагреваемого в калорифере воздуха также возрастает, расчетный перепад температур теплоносителя и воздуха уменьшится, в связи с чем снизится и теплопроизводительность калорифера.

Общеобменная механическая вытяжная вентиляция выполняется только тогда, когда удаление воздуха из верхней зоны помещения не может быть осуществлено естественным путем, как, например, в цехах, имеющих сплошные перекрытия без фонарей, и когда устройство вытяжных шахт трудно выполнимо. Конструктивно вытяжная вентиляционная система состоит из вытяжной сети воздуховодов и вентилятора с электродвигателем.