一种安全节能高氯酸通风柜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及实验室设备领域，具体是一种安全节能高氯酸通风柜。
【背景技术】
[0002] 通风柜是现代实验室最重要的安全设备，它通过排风系统来保证通风柜内足够的 负压，保证实验人员及实验环境的不受化学物质的污染，通风柜有严格的风量控制系统，然 而高氯酸通风柜除掉保证通风柜内足够负压安全因素外，还有一个重要的危险因素需要做 到安全保证，就是在实验过程中会有高氯酸的结晶体粘着到通风柜的内壁及排风管道的内 壁。在很多金属前处理实验过程中，时常会用到高氯酸此10 4与碱金属发生化学反应，此化 学反应过程会产生大量的酸雾，高氯酸借着通风柜的风力扩散到通风柜的导流板及排风管 道的内壁，而且在常温下高氯酸容易结晶，经过一段时间累积通风柜内部及排风管道内部 会产生高氯酸结晶层，当结晶层达到一定厚度后，结晶层碰到水或振动或撞击后会产生燃 烧爆炸，而且爆炸强度非常之大，近几年时有这方面的伤亡事故发生，为了消处这个隐患， 实验人员在通风管道内进行不定期人工喷水清洗，尽管实验人员做了很多努力，但通风柜 内部有好多拐角以内排风管道的弯头三通等不规则的风管内部都无法清洗到位，这些地方 容易产生高氯酸结晶层，安全隐患依然很大，而且这种治标不治本的清洗方式还存在浪费 水资源、耗费人力、漏水等缺点。如说明书附图7、8所示，传统型通风柜的废气集中到楼顶 处理排放，含有强酸的废气先腐蚀排风管道及排风设备或部分酸液会沉淀或粘着到排风管 道上，时间长了将有废液回流到实验实验室；而且这种系统能耗较大，通常情况下排风系统 的风量范围是变化的，而这种净化的水量是固定的，当此系统只有部分通风柜甚至只有一 台通风柜使用时，这种外置的净化系统也要全部开启，造成浪费。
[0003] 通风柜的介质是空气与水，如何解决空气与水的充分接触是高氯酸通风柜的关键 技术，通风柜内部的气流组织是不断变化的，做出气模型不太现实，只有在试验过程中不断 总结数据，还有很多部件及设备受制于相关供应商，我们将设计出分水效率更高的分水球 模型，循环水系统的水力特性，让水泵生产商专业定做此类型的水泵，上下座水箱多为PP 材质，市场上没有此类产品，只能开模定做，所有这些都给高氯酸通风柜的研发与生产带来 很技术难题，需要我们理论结合实际，不断总结经验，最终研发出高效的、低能耗的、低成本 的标准化高氯酸型通风柜。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种安全高效、低能耗、低成 本的标准化安全节能高氯酸通风柜，使实验室通风系统的设计更加灵活、兼容性更强。
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：一种安全节能高氯酸通风柜，包括通风柜，通风 柜上方配置变风量控制系统及酸雾净化系统，所述变风量控制系统包括设置在通风柜上部 的变风量阀、排风机和排风管，所述酸雾净化系统包括设置在通风柜导流板和排风柜背板 之间的若干个PP分水球、设置在PP分水球上部的喷嘴、设置在PP分水球下部的PP上水箱、 设置在排风柜底座的PP下水箱，PP下水箱设有多个水位探头控制装置、PH值调节计量泵以 及防腐水泵，PP下水箱通过循环水泵和循环水管向喷嘴提供循环喷淋水，PP上水箱与PP下 水箱管连通；使用时，酸雾气体上行，水下行，形成逆流交换，酸雾气体与水雾充分接触，大 量酸雾溶入水中得以净化高氯酸；同时也设置计量泵，当PP下水箱中水的PH值升高至一定 数值时，自动加入碱性试剂进行中和反应后排走符合排放标准的废水，废水排空后再往PP 下水箱中注入新鲜水质以供继续循环喷淋使用。
[0006] 进一步地，所述通风柜的迎风断面设计风速2m/s ;通风柜的操作视窗安全面风速 0. 5m/s，操作视窗开启最大高度700mm。
[0007] 进一步地，所述PP分水球过滤段高度为300mm，通风柜最大风量运行时，酸雾通过 PP分水球过滤段的时间约0.15s。
[0008] 进一步地，所述喷嘴选用120度的雾化喷嘴，数量2 - 3个，喷嘴的材质选用防腐 性能强的PP材质。
[0009] 进一步地，所述PP分水球直径约50mm，PP分水球是椭圆形球体，球表面有很多细 小的分水带，内部有交错的分水带，PP分水球用于提高水对酸雾的吸附面积，同时也增加吸 附时间，PP分水球的材质选用防腐性能强的PP材质。
[0010] 进一步地，所述循环水泵选用防腐性能强的PP材质，低噪音型离心磁力泵，设计 采用水流量2-3m 3/h，扬程15-20m的磁力离心水泵，电机功率约0. 55kw。
[0011] 进一步地，所述PP下水箱在给水高度、溢流口高度、排水高度这些入口的位置，装 有液位显示器，当液位过低时将有报警信号发出，所有配件及探头材质选用防腐性材质。排 水前要控制PH值，当PH值达到排放标准时方可排放，酸碱中和反应将无机盐沉淀在水箱内 部，为避免此种情况，每个月循环排放15分钟后排空废水，再加满新鲜水质。通过计量泵根 据PH值自动加入碱性试剂进行中和反应后排走废水，并注入新鲜水质；计量泵的工作状态 与PH值的测量结果是联系在一起的，当PH值大小设定值时，计量泵将开始工作，为此设计 中将对碱罐的溶液贮存量进行安全监控，确保里面有充足的碱液。
[0012] 进一步地，变风量控制系统包括风速传感器、位移传感器、变风量控制阀及控制 器，风速传感器测量通风柜的面风速，位移传感器及面风速传感器计算出通风柜的标准风 量，控制器快速调节变风量控制阀的开度，保证通风柜标准风量值及其稳定性；通风柜上方 安装区域安装传感器，通风柜面风速自动切换；通风柜的视窗开启高度过高或过低早，控制 器会发出报警提示信号，以便即时修正；面风速过高或高低，控制器会发出报警提示信号， 以便即时修正；紧急情况下，开启紧急排风，通风柜排风量不受变风量控制，以最大风量工 作。
[0013] 进一步地，还设有水箱水位安全监控装置、循环水泵安全监控装置、PH控制器与计 量泵的安全监控装置、碱液罐的安全监控装置、酸水收集箱的安全监控装置、给水安全监控 装置、排水安全监控装置、通风柜风量监控装置、排风机的安全监控装置、过滤段阻力特性 安全监控装置，所有这些监控装置为中央监控并预留有与楼宇自控系统并网接口及通用的 通讯协议。
[0014] 本发明在通风柜内部配置水过滤系统，利用高氯酸快速溶于水的特性，对高氯酸 进行高达99%的吸收率，排风柜内部及排风管道内部不会再产生高氯酸结晶层，有效防止 了产生结晶层而导致的燃烧爆炸事故发生，彻底解决安全隐患，创造一个安全、节能、环保、 舒适的实验室。
[0015] 本发明与目前市场上的通风柜净化系统相比： 1、更加安全：本发明通风柜将高效吸收高氯酸等强酸，避免高氯酸在通风管道及部件 上产生结晶层，引起爆炸。
[0016] 2、高氯酸通风柜使用起来更加灵活，更加节能、环保。
[0017] 本发明不局限于高氯酸实验，可以用于盐酸、硝酸、氢氟酸等强酸碱类及易溶于水 的有机化学物质的实验，所以高氯酸型通风柜的使用范围是比较广泛的，有了高氯酸型通 风柜以后，为实验室行业的设计师提供了广阔的平台，为建设一个安全、环保、节能的实验 室提供了下个重要帮手，希望在这个领域有所作为，昌导实验室行业朝着更健康的方向前 进。
[0018] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的工作原理示意图； 图2为本发明通风柜系统的结构示意图； 图3为本发明通风柜净化段断面风速的示意图； 图4为本发明通风柜工作原理示意图； 图5为本发明通风柜控制系统示意图； 图6为本发明通风柜PP下水箱示意图； 图7为现有的通风柜的酸雾净化系统工作原理图； 图8为现有的通风柜系统结构不意图。
【具体实施方式】
[0020] 如图1、2、3、4、6所示，本发明为一种安全节能高氯酸通风柜，包括通风柜1，通风 柜1上方配置变风量控制系统及酸雾净化系统，所述变风量控制系统包括设置在通风柜1 上部的变风量阀2、排风机3和排风管4,所述酸雾净化系统包括设置在通风柜1导流板11 和排风柜背板12之间的若干个PP分水球5、设置在PP分水球5上部的喷嘴6、设置在PP 分水球5下部的PP上水箱7、设置在排风柜底座13的PP下水箱8, PP下水箱8设有多个 水位探头控制装置、PH值调节计量泵以及防腐水泵，PP下水箱8通过循环水泵81和循环 水管82向喷嘴6提供循环喷淋水，PP上水箱7与PP下水箱8管连通；使用时，酸雾气体上 行，水下行，形成逆流交换，酸雾气体与水雾充分接触，大量酸雾溶入水中得以净化高氯酸； 同时也设置计量泵，当PP下水箱8中水的PH值升高至一定数值时，自动加入碱性试剂进行 中和反应后排走符合排放标准的废水，废水排空后再往PP下水箱8中注入新鲜水质以供继 续循环喷淋使用。图5为本发明通风柜控制系统示意图。
[0021] 如图7、8所示，传统型通风柜的酸雾净化系统工作原理图，从该原理图中看出，酸 雾在净化前需要经过通风柜内部结构、排风管道及管件、排风机，这些地方会产生高氯酸结 晶层，留有多处安全隐患，这些传统型通风柜目前国内外都在生产，但针对类似高氯酸的排 风柜就没有相应的产品。我们在传统通风柜的基础上进行全面优化设计，包括通风柜的外 型、排风柜的排风量、排风柜的净化装置、排风柜的防腐性材质、排风柜的安全控制等各方 面进行全面论证设计。
[0022] 如图3所示，本发明高氯酸通风柜的迎风断面设计风速2m/s，风速不宜过低，过低 会增加排风柜的外形尺寸，占地、造价、安装难度增加；风速不宜过高，过高风阻力增大、水 滴容易吹到排风管道内部，运行成本增加。
[0023] 如图4所示，本发明高氯酸通风柜1的操作视窗安全面风速0. 5m/s，操作视窗开 启最大高度700mm，1500宽通风柜操作视窗的有效净宽1300mm，如此推算： 通风柜最大排量：〇. 5*1300*700 ~ 1700 m3/h 断面面积：1700/3600/2. 0=0· 236 m2 则通风柜过滤段净深：〇. 236/1. 3=180mm，取净深L=200mm。
[0024] 如图1所示，空气上行，水下行，形成逆流交换，空气与水雾充分接触，大量酸雾溶 入水中达到净化高氯酸的目标，过滤段不宜过低，过低会导致空气与水雾的接触混合时间 较短，水雾不能充分吸收酸液，过滤段不宜过高，过高将增加排风的阻力，导致排风机的压 力变大，增加能耗