車間廠房焊接煙塵治理解決方案 工廠車間焊煙廢氣優(yōu)化處理 高大廠房焊接煙塵治理解決方案
高大廠房焊接煙塵的治理一直是一個(gè)技術(shù)難題，通過分層送風(fēng)技術(shù)可以有效地解決焊接煙塵的污染問題。
焊接煙塵的治理是一項(xiàng)性技術(shù)難題，其困難主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.焊接煙塵粒徑小，其粒徑在0.01~5μm，濾除困難；
2.焊接工位的多變性，使得焊接煙塵捕捉困難；
3.焊接煙塵熱氣流滯留特性，普通通風(fēng)技術(shù)除塵困難；
4.焊煙除塵設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，投入困難。
歐洲自20世紀(jì)20年代開始對(duì)焊接煙塵的危害進(jìn)行研究，并立法對(duì)焊接煙塵進(jìn)行治理。國內(nèi)近10年來，已有越來越多的企業(yè)應(yīng)用了焊煙治理設(shè)備，生產(chǎn)環(huán)境正得到逐步改善。但依然有很多焊接車間未采取任何治理措施，圖1為某焊接車間的狀況，污染十分嚴(yán)重，極大危害了員工的身體健康。
目前，對(duì)于焊接煙塵的治理普遍采用勞動(dòng)保護(hù)方法和局部治理方法。
勞動(dòng)保護(hù)方案是通過配備吸塵面罩的形式來保護(hù)勞動(dòng)者健康，該方法保護(hù)對(duì)象局限于焊接工人，整個(gè)車間環(huán)境無法改善。
局部除塵方案是直接針對(duì)焊接煙塵高濃度排放區(qū)域進(jìn)行治理。局部除塵設(shè)備由兩部分組成：煙塵捕捉部分與煙塵過濾部分。局部除塵方法可以有效阻止無組織氣流在空間內(nèi)帶動(dòng)污染物擴(kuò)散，并且消耗的空氣量較少。對(duì)于焊接車間，有固定工作臺(tái)的手工焊接，局部排風(fēng)罩能將焊接煙塵基本上抽走，采用局部通風(fēng)方式能夠取得較好的治理效果。投資少、*。但受現(xiàn)場(chǎng)布局、操作者習(xí)慣和設(shè)備運(yùn)動(dòng)空間限制大。
整體廠房焊接煙塵治理始于20世紀(jì)90年代的北歐，并在歐美國家得到快速推廣，是焊接煙塵治理zui有效的手段。
高大焊接廠房特征
高大焊接廠房具有以下共同特征：
1.跨距大，廠房高。跨距通常有18m、24m，甚至達(dá)30m，廠房高度通常高于10m，甚至達(dá)30m。
2.焊接工位多，焊接工件大，條形焊縫、環(huán)形焊縫多且長(zhǎng)，焊接煙塵量大。
3.輔助設(shè)備占用空間大，各種管線布滿車間。
4.廠房?jī)?nèi)安裝有天車，也有廠房裝有雙層天車，用于搬運(yùn)物件。
5.春秋和夏季通常通過開門、開窗方式來排除焊接煙塵。北方地區(qū)車間送暖氣，車間相對(duì)封閉。
高大廠房焊接煙塵治理要解決的主要問題
1.室內(nèi)煙塵濃度過高對(duì)人體健康帶來的危害
焊接煙氣中的煙塵是一種十分復(fù)雜的物質(zhì)，已在煙塵中發(fā)現(xiàn)的元素多達(dá)20種以上。
碳鋼CO2/MAG焊過程中的有害煙塵主要有Fe2O3、SiO2、MnO等，鋁合金MIG焊接過程中的主要煙塵成分為Al2O3顆粒，焊接過程中還會(huì)產(chǎn)生一些有害氣體，如臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氟化物及氯化物等。
工人長(zhǎng)期在焊接煙塵環(huán)境下作業(yè)，如果沒有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，將導(dǎo)致各種職業(yè)病，如塵肺、骨軟化癥、貧血癥等。有害氣體也會(huì)造成肺水腫、支氣管炎、急性哮喘癥、神經(jīng)衰弱癥及慢性呼吸道炎癥等。
為此，國家對(duì)作業(yè)環(huán)境下污染物的濃度標(biāo)準(zhǔn)有一個(gè)嚴(yán)格的限制，在標(biāo)準(zhǔn)GBZ2-2002中規(guī)定了車間能綜合粉塵濃度≤6mg/m3。
2.直接外排造成二次污染的問題
把焊接煙塵排至室外也許是焊接煙塵zui簡(jiǎn)單的處理方法。但這種方法只是把污染物從室內(nèi)轉(zhuǎn)移到室外，并沒有對(duì)煙塵進(jìn)行治理，其結(jié)果是對(duì)環(huán)境造成二次污染。GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中，規(guī)定了各種污染物排放濃度的標(biāo)準(zhǔn)。
3.直接排放造成的室內(nèi)溫度上升/下降、能量損失的問題
在有空調(diào)或供熱的車間，如果采用直排方式，在冬季勢(shì)必將室內(nèi)的熱量連同污染物一起排至室外，其結(jié)果是室內(nèi)熱能的大量損失。
4.焊接工藝要求
傳統(tǒng)的混合送風(fēng)的方式來排除焊接煙塵，其風(fēng)量大、和風(fēng)速高，對(duì)于CO2氣體保護(hù)焊來說，當(dāng)保護(hù)氣體周圍風(fēng)速超過1m/s時(shí)，會(huì)吹走保護(hù)氣體，從而影響焊接質(zhì)量。
5.提高生產(chǎn)效率。
采用局部除塵時(shí)，操作工人經(jīng)常需要移動(dòng)吸氣臂，以達(dá)到zui有效的煙塵捕著效果，這樣勢(shì)必大大影響焊接工作效率。
高大廠房焊接煙塵治理方案
1.分層送風(fēng)原理
與傳統(tǒng)的混合送風(fēng)治理焊接煙塵不同，本方案采用分層送風(fēng)技術(shù)對(duì)焊接煙塵進(jìn)行治理。
其原理如圖2所示。
在有熱源的車間，由于在高度上具有穩(wěn)定的溫度梯度，如果以較低的風(fēng)速（v＜0.2~0.5m/s），較大的風(fēng)量，將送風(fēng)溫差較小（Δt=2~4℃）的新鮮空氣直接送入室內(nèi)工作區(qū)，低溫的新風(fēng)在重力作用下先是下沉，隨后慢慢擴(kuò)散，在地面上形成一層薄薄的空氣層。而室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱氣流，由于浮力作用而上升，并不斷卷吸周圍空氣。這樣，由于熱氣流上升時(shí)的卷吸作用，后續(xù)新風(fēng)的推動(dòng)作用和抽風(fēng)口的抽吸作用，地板上方的新鮮空氣緩緩向上移動(dòng)，形成類似于向上的均勻流的流動(dòng)，于是工作區(qū)的污濁空氣被后續(xù)的新風(fēng)所取代。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，室內(nèi)空氣在溫度、濃度上便形成兩個(gè)區(qū)域：上部混合區(qū)和下部單向流動(dòng)的清潔區(qū)。
2.分層送風(fēng)除塵系統(tǒng)組成
分層送風(fēng)除塵系統(tǒng)主要由3大部分組成，即空氣處理機(jī)組（含率筒除塵），送回風(fēng)管系統(tǒng)、送風(fēng)末端裝置——送風(fēng)筒以及控制系統(tǒng)（如圖3）。
根據(jù)焊接工藝特征和除塵要求，除塵系統(tǒng)的空氣處理部分有以下幾種形式可供選擇：
（1）對(duì)鋁合金焊接廠房，對(duì)車間內(nèi)濕度有嚴(yán)格要求，可以配備制冷機(jī)組，通過冷凍除濕使室內(nèi)濕度滿足要求。
（2）對(duì)一般碳鋼焊接廠房，可以在空氣處理機(jī)組內(nèi)安裝直接噴淋式制冷裝置來減低車間溫度，該方法投資少，*。
（3）對(duì)北方冬季氣溫較低、車間有供暖設(shè)施的地區(qū)，在空氣處理機(jī)組內(nèi)設(shè)置新風(fēng)加熱器，使送入車間的新風(fēng)不至于因溫度太低而影響車間溫度。
3.分層送風(fēng)除塵系統(tǒng)的運(yùn)行流程
車間內(nèi)污染空氣經(jīng)回風(fēng)機(jī)吸入到空氣處理機(jī)組，經(jīng)過濾筒式過濾器，將焊接煙塵濾除，再送入車間內(nèi)（如圖4）。為了保證車間內(nèi)空氣品質(zhì)，需要補(bǔ)充一定量的新風(fēng)進(jìn)入車間，空氣處理機(jī)組上設(shè)有新風(fēng)調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)新風(fēng)量。
在冬季，控制20%新風(fēng)量，新風(fēng)與來自車間的80%的回風(fēng)（20%的回風(fēng)通過排風(fēng)閥排至車間外）混合，再經(jīng)過新風(fēng)加熱器后送至車間內(nèi)，這樣，避免污染物直接排放造成車間內(nèi)的熱能損失。
在春秋過渡季節(jié)，新風(fēng)量取100%，利用全新風(fēng)來帶走車間內(nèi)熱負(fù)荷，污染空氣100%排至車間外，既保證了舒適的溫度，也保證了良好的空氣品質(zhì)。
4.關(guān)鍵部件
（1）送風(fēng)筒
送風(fēng)筒是實(shí)現(xiàn)分層送風(fēng)的關(guān)鍵部件，它送風(fēng)量大，送風(fēng)速度低，送風(fēng)距離遠(yuǎn)。較低的送風(fēng)速度確保不會(huì)吹散氣體保護(hù)焊的保護(hù)氣體，從而保證了焊接質(zhì)量。送風(fēng)筒內(nèi)裝有調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)車間內(nèi)外溫度、車間要求的溫濕度及污染物的分布來調(diào)節(jié)送風(fēng)方向，使之滿足在任何送風(fēng)溫度下，均能實(shí)現(xiàn)推動(dòng)焊接煙塵向車間移動(dòng)。
（2）濾筒
采用過濾筒作為過濾元件，該過濾筒選用的濾材不同于一般傳統(tǒng)的濾材，其表面附有一層聚四氟乙烯薄膜。其極小的篩孔可阻擋大部分亞微米塵粒；亞微米塵粒在濾材的表面聚集并形成可滲透的擋塵餅，大部分塵粒被阻擋在濾材外表面而不能進(jìn)入濾材內(nèi)部，在壓縮空氣的吹掃下能及時(shí)有效地被清除。該濾材具有相當(dāng)高的過濾效率，較傳統(tǒng)濾材至少提高3~5倍以上；且使用壽命較傳統(tǒng)濾材提高2倍以上。
（3）控制軟件
為達(dá)到良好的分層送風(fēng)除塵效果，系統(tǒng)內(nèi)配有專有的控制軟件，結(jié)合當(dāng)?shù)厝隁庀髤?shù)，實(shí)時(shí)采集處理車間內(nèi)溫濕度，控制送風(fēng)筒的送風(fēng)方向、新風(fēng)量、制冷量、加熱量，使系統(tǒng)保持在*節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。
分層送風(fēng)治理焊接煙塵的優(yōu)勢(shì)
與局部焊接煙塵除塵設(shè)備相比，與傳統(tǒng)的混合送風(fēng)除塵系統(tǒng)相比，采用分層送風(fēng)技術(shù)治理焊接煙塵有以下幾大優(yōu)勢(shì)：
1.因?yàn)闊焿m的收集不是直接針對(duì)產(chǎn)煙部位，所以除塵系統(tǒng)不受焊接工件大小的影響、不受焊接工位變化的影響；
2.采用過濾器，過濾精度*達(dá)到室內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，有效改善工作區(qū)域環(huán)境；
3.*解決煙塵凈化問題，不會(huì)對(duì)大氣造成二次污染；
4.所需風(fēng)量只是傳統(tǒng)混合送風(fēng)形式的一半，運(yùn)行能耗大幅度降低；
5.因煙塵進(jìn)行過濾后能達(dá)到室內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)空氣可以循環(huán)，避免直排造成室內(nèi)冷量/熱量能源的浪費(fèi)；
6.除塵系統(tǒng)不受操作者使用習(xí)慣的影響，操作者在工作的過程中沒有受到除塵系統(tǒng)的任何干擾，能極大地提高生產(chǎn)效率。
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