焊接车间整体通风方案设计

焊接车间整体通风方案设计1.引言随着科学技术社会经济的飞速发展，焊接技术的应用日益广泛，如汽车制造厂、造船厂等。由于焊接是一种劳动强度比较大的工种，且在焊接工艺过程中会产生大量的有毒金属烟雾、电焊尘、有害气体、辐射热、光污染，严重影响工作人员和周边人员身体健康，因此必须对焊接车间进行通风换气，排除和稀释有害物，建立良好的焊接环境。由于厂房的焊接车间一般具有空间高大、焊接件大小不定、焊接地点不固定、焊接方式较多等特点，使得室内气流组织混乱，污染物较难处理。因此，如何经济有效对焊接车间进行通风除尘一直是个难题。本文将对国内外焊接车间的通风除尘方式进行一定的分析和总结，供设计人员参考。2.国内外焊接车间烟尘治理方法2.1全面通风净化系统全面通风也称稀释通风，一方面用清洁空气，稀释室内空气物中的有害浓度，同时不断把污染空气排出室外，使室内空气中有害物浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。全面通风通常以厂房的换气量或换气次数为基础，根据稀释理论，将车间内有害物浓度冲淡到最高允许浓度之下所需的全面通风换气量按下式计算[1]。Q=Km3/h式中：Q—换气量m3/hK—安全系数。根据厂房结构、设备装置布置、有害物毒性、分布情况等，K的取值范围为3~10；x—车间内有害物的散发量；y2—排出空气中有害物浓度。一般可取车间空气中有害物最高允许浓度（mg/m3）；y1—进入车间空气中有害物浓度。对直接取室外风为进风时，y1可视为0（mg/m3）。换气量也可用换气次数来代替，在大型焊接车间，根据烟尘浓度计算选择通风机，一般每小时应排风10～15次。n=次/hn—换气次数（次/h）；V—车间体积（m3）。全面通风包括自然通风和机械通风两种方式。确定焊接车间的通风方案时，一定要根据具体情况灵活处理，几种常用的全面通风方案如下：(1)自然通风自然通风不需要消耗动力，是一种经济的通风方式，对于户外焊接作业或敞开的空间焊接一般采用自然通风方式。如一些工业厂房屋顶自然通风器、屋顶天窗就是自然通风的应用。但由于自然通风易受到室外气象条件的影响，特别是在风力作用很不稳定，所以对于粉尘、有害气体等污染物产生的厂房则不大适用。(2)侧墙上设置轴流风机加自然通风器(天窗)排风对车间面积较小的低矮单跨厂房，在靠外墙的每个焊接工位上部设置轴流风机能起到很好的排风效果；屋顶自然通风器(天窗)起到加强换气的作用。(3)设置诱导风机、自然通风器(天窗或屋顶风机)排风通过安装诱导风机以一定喷射角的通风方式，引射室内焊接烟气流向上流动，最后经自然通风器(天窗或屋顶风机)排出室外。(4)屋顶风机送排风方式在焊接车间的屋顶设置送排风机，把车间内焊烟排出室外，达到使车间烟尘浓度降低的目的。(5)吹吸式通风方式吹吸式通风是由单股吹出气流和单股吸入气流复合而成的通风气流，因而是一种能有效控制污染源扩散的通风方式，这种通风方式是在两跨中柱或单跨一侧柱(墙)上设置吹风口，送出室外引入的新鲜空气，在送风对面的侧墙上装设轴流风机向外排风。分为小范围吹吸式通风系统和大范围吹吸式通风系统两类。另外，焊接车间全室通风的排风量一般都很大，对于采暖地区通过设置空气净化装置把车间内焊烟经过净化器净化后在车间内循环使用，既可达到使车间烟尘浓度降低，同时又解决了车间内能量损失的目的。2.2局部通风净化系统全面通风风量大、消耗电能多、运行费高，冬季运行因需要供暖，耗电量更大，而且不能完全改善工人呼吸时空气中的烟尘浓度，所以国内外大量采用局部通风方式，即在焊接作业点附近设置排烟罩，不等烟尘扩散就把它排走，这样所需要的排风量约为全面通风排风量的1/3～1/4，而且排烟效果好，从根本上解决了焊工的吸烟问题。局部排风系统主要由排风罩、风管、净化装置和风机组成，其设计关键要根据工艺要求和场地情况确定排风罩的形式，了解罩口附近流畅、浓度场的分布及制定相应的控制风速。适用于收集焊接烟尘的排风罩主要有三种类型：外部吸气罩（包括侧吸罩和下部吸气罩）、上部吸气罩、焊接室（一种大型吸气通风柜），具体形式可以参考《暖通空调设计选用手册》[2]。此外，还应为焊接工人提供一个热舒适环境。因此，焊接车间通风设计应采用局部排风加局部送风形式。(1)局部排风排风罩的风量计算侧吸罩排风量计算公式为Ｌ=0.75•Ｖｘ•(5Ｘ2+A)•3600ｍ3/ｈ,式中Ｘ为焊点离侧吸罩口距离(ｍ);A为罩口面积(ｍ2);Ｖｘ为焊接点水平吸入速度(ｍ/ｓ),有关资料推荐Ｖｘ为0.5～1.0ｍ/ｓ,但考虑横向气流干扰及操作方法影响等因素,建议取Ｖｘ为1.0～1.2ｍ/ｓ。上部排风罩排风量计算公式为Ｌ=3600Ｖｏ•Aｍ3/ｈ,式中Ｆ为罩口面积,Ｖｏ为罩口平均风速,四边敞开Ｖｏ=1.05～1.25ｍ/ｓ;三边敞开Ｖｏ=0.9～1.05ｍ/ｓ;二边敞开Ｖｏ=0.75～0.9ｍ/ｓ;一边敞开Ｖｏ=0.5～0.75ｍ/ｓ。焊接室排风量计算公式为Ｌ=Ｖc•A•3600ｍ3/ｈ，式中A为罩口面积(ｍ2);Ｖc为焊接点水平吸入速度(ｍ/ｓ)，建议Ｖc=0.7ｍ/ｓ。(2)局部送风风量计算工人在焊接作业时,夏季要承受高温焊件的热辐射,冬季因排风造成大量冷空气进入工作区,因此应向工作区送风,为焊接工人营造一个热舒适的工作环境。过渡季节直接送室外新风,冬夏两季应采用空调送风,空调送风温度20℃左右,工作区送风风速1.5ｍ/ｓ以上,送风量大小按风量平衡进行计算,送风口出风方向应设计成可调。(3)局部通风净化装置目前，国内外焊接烟尘的治理净化装置向成套性、组合性、可移动性、小型化、省资源方向发展，其主要装置有：固定式上部排气装置、移动式吸烟净化装置、小型机组净化装置、便携式袖珍烟尘抽烟机、抽气式焊接工作台。2.3置换通风系统置换通风系统（低紊流系统）是指把送风口设置在房间底部，采用低紊流、低速度的送风方式，将空气直接送入工作区，并在地板上形成一层较薄的空气湖，随着对流空气的向上流动，带动污染空气由设置在房间顶部的排风口排出室外的通风方式。置换通风的送风速度约为0.25ｍ/ｓ左右，送风的动量很低以致对室内主导气流无任何实际的影响，具有效率高、节省能量等特点。置换通风可以加大温度梯度，从而增强在工艺操作过程中热力作用所产生的抽力，与普通的稀释有害物的通风方式相比，可以节省50%的空气量。焊接烟尘的特性比较符合用置换通风这种气流组织形式排出，可以保证人在工作区能呼吸到清洁空气[3]。此外，焊接烟气的有效治理还可以从工艺方面的改革（采用无烟尘或少烟尘的焊接工艺、开发和使用低尘和低毒焊接材料、提高焊接过程机械化自动化程度）和加强个人防护方面（个体防护面具，此种方式国内外主要用于无法实施通风治理方案情况下的焊接,它只能作为各种治理方法的最后手段入手）。除尘系统设计要点机械除尘系统由排风罩、风管、除尘器、通风机、卸尘装置及其附属设施组成。与除尘系统密切相关的还有尘源密闭装置和粉尘处理与回收系统。1、除尘系统的划分原则设计分散或集中除尘系统时，应按下列原，则进行系统的划分。①同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不远时，宜合设一个系统。②同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，亦可合设一个除尘系统。③属下列情况者，不应合为一个系统：(a)两种或两种以上的粉尘或含尘气体混合后能引起燃烧或爆炸时；(b)温度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管和除尘器内结露时。2、集气吸尘罩(1)集气吸尘罩的位置①设置吸尘罩的地点，应保持罩内负压均匀，要能有效地控制含尘气流不致从罩内逸出，并避免吸出粉料。如对破碎、筛分和运输没备，吸尘罩应避开含尘气流中心，以防吸出大量粉料。对于胶带运输机受料点吸尘罩与卸料溜槽相邻两边之间距离应为溜槽边长的0.75～1.5倍，但不小于300～500mm；罩口离胶带机表面高度不小于胶带机宽度的0.6倍。当卸料溜槽与胶带机倾斜交料时，应在溜槽的前方布置吸尘罩；当卸料溜槽与胶带机垂直交料时，宜在溜槽的前、后方均设吸尘罩。②处理或输送热物料时，吸尘罩应设在密闭装置的顶部，或给料点与受料点设置上、下抽风吸尘罩。③吸尘罩不宜靠近敞开的孔洞(如操作孔、观察孔、出料口等)，以免吸入罩外空气。对于胶带机受料点吸尘罩前必须设遮尘帘；遮尘帘可用橡胶带、帆布带等制作。④吸尘罩的位置应不影响操作和检修。与罩相接的一段管道最好垂直敷设，以免蹦人物料造成管道堵塞。(2)集气吸尘罩的形式①为使罩内气流均匀，一般采用伞形罩。②当从大容积密闭罩和料仓排风时，一般无吸出粉料之虑，可将风管直接接在大容积密闭罩或料仓上。(3)集气吸尘罩的罩口风速①吸尘罩的罩口平均风速不宜过高，以免吸出粉料。一般对局部密闭罩和轻、干、细的物料，罩口平均风速应取得较低。采用局部密闭时，罩口平均风速不宜大于下列数值：细粉料的筛分0.6m/s；物料的粉碎2.0m/s；粗颗粒物料破碎3.0m/s。②在不能设置密闭罩而用敞口罩控制粉尘时，罩口风速应按倒吸罩要求确定。3、含尘气体管道除尘系统中，除尘器以前的含尘气体管道(除尘管道)可按枝状管网或集合管管网布置。(1)集合管管网集合管管网分为水平和垂直两种。水平集合管见图，连接的风管由上面或侧面接入，集合管断面风速为3～4m/s，适用于产尘设备分布在同一层平面上，且水平距离较大的场合。垂直集合管[见图(b)]连接的风管从切线方向接人，集合管断面风速为6～10m/s，适用于产尘设备分布在多层平台上，且水平距离不大的场合。集合管管网的主要特点是：(a)集合管尚有粗净化作用，下部应设卸尘阀和粉尘输送设备；(b)系统阻力容易平衡；(c)管路连接方便；(d)运行风量变化时，系统比较稳定。(2)枝状管网枝状管网的布置形式如图所示。风管可采用垂直、水平或倾斜敷设；倾斜敷设时，风管与水平面的夹角应大于45°。当不能满足上述要求时，小坡度或水平敷设的管段应尽量缩短，并采取防止积尘的措施。通过高温含尘气体的管道和相对湿度高，容易结露的含尘气体管道应设计保温措施。通过高温含尘气体的管道必须考虑热膨胀的补偿措施，可采取转弯自然补偿或在管道的适当部位设置补偿器；相应的管道支架也应考虑热膨胀所产生的应力。除尘管道宜采用圆形钢制风管，其接头和接缝应严密，焊接加工的管道应用煤油检漏。除尘管道一般应明设。当采用地下风道时，可用混凝土或砖砌筑，内表面用砂浆抹平，并在风道设清扫孔。对有爆炸性危险的含尘气体，应在管道上安装防爆阀，且不应地下铺设。4、除尘器①处理相对湿度高、容易结露的含尘气体的干式除尘器应设保温层，必要时还应在除尘器采取加热措施。②用于净化有爆炸危险粉尘或气体的干式除尘器，宜布置在系统的负压段上。除尘器上应有防爆阀门。对于爆炸下限小于或等于65g/m3的有爆炸危险的粉尘、纤维和碎屑的布袋除尘器。必要时，干式除尘器应采用不产生火花的材料制作；如果采用袋式除尘器需配防静电滤袋及防爆电磁脉冲阀。③用于净化有爆炸危险粉尘的袋式除尘器，应布置在生产厂房之外，且距有门窗孔洞的外墙不应小于10m；或布置在单独的建筑物内时除尘器应连续清灰，且风量1500m3/h，储灰量60kg。④用于净化爆炸下限大于65g/m3的可燃粉尘、纤维和碎屑的干式除尘器，当布置在生产厂房内时，应同其排风机布置在单独的房间内。⑤有爆炸危险的除尘系统，其干式除尘器不得布置在经常有人或短时间有大量人员逗留的房间(如工人体息室、会议室等)的下面，如同上述房间贴邻布置时，应用耐火的实体墙隔开。⑥在北方地区选用湿式除尘器时，应考虑采暖或保温措施，防止除尘器和供、排水管路冻结。⑦在高负压条件下使用的除尘器，其结构应有耐负压措施，且外壳应具有更高的严密性。⑧含尘气体经除尘器净化后，直接排人室内时，必须选用高效除尘器，保证排入室内的气体含尘浓度不超过国家卫生标准的要求。5、输排灰装置和粉尘处理①对除尘器收集的粉尘或排出的含尘污水，根据生产条件、除尘器类型、粉尘的回收价值和便于维护管理等因素必须采取妥善的回收或处理措施；工艺允许时，应纳入工艺流程回收处理。②湿式除尘器排出的含尘污水经处理后，应循环使用，以减少耗水量并避免造成水污染。③在高负压条件下使用的除