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　　高大厂房焊接烟尘治理解决方案

　　高大厂♂房焊接烟尘的治理一直是一个技术▲难题，通过分层送风技术可以有效地▃解决焊接→烟尘的污染问题。

　　焊接烟△尘的治理是一项国际性技术难题，其困难主要表现在以下几个方面：

　　1.焊接烟尘「粒径小，其粒径在0.01~5μm，滤除困难；

　　2.焊接工位々的多变性，使得焊接烟尘捕捉困难；

　　3.焊接烟尘热◥气流滞留特性，普通№通风技术除尘困难；

　　4.焊烟☆除尘设备投资大，运行费用※高，投入困难。

　　欧洲自20世纪20年代开始对焊接烟尘的危害进ㄨ行研究，并立法对焊接烟∴尘进行治理。国内近10年来，已有越来越多的企业应用了◤焊烟治理设备，生产环境正得到逐步卐改善。但依然有很多焊↘接车间未采取任何治理措施，图1为某⊙焊接车间的状况，污染十ξ　分严重，极大危害了员工的身体健康。

　　图1

　　目前，对于焊※接烟尘的治理普遍采用劳动保护⊙方法和局部治理方法。

　　劳动保护方案是通过配备吸⊙尘面罩的形式来保护▆劳动者健康，该方法保护对象局限于焊←接工人，整个车间环境无法改善。

　　局部除尘方案是⌒直接针对焊接烟尘高浓度排放区域进行╱治理。局部〖除尘设备由两部分组成：烟尘捕捉部分与烟尘过〗滤部分。局部『除尘方法可以有效阻止无组织气流在空间内带动污染物扩散，并且消耗的空气】量较少。对于焊接车＠间，有固定工作「台的手工焊接，局部ω排风罩能将焊接烟尘基本上抽走，采用局◇部通风方式能够取得较好的治理效果。投资少、效果显著。但受现场布局、操作∩者习惯和设备运动空间限制大。

　　整体〒厂房焊接烟尘治理始于20世纪90年代的北』欧，并在欧美国∑家得到快速推广，是焊接烟尘治→理最有效的手段。

　　高大焊接厂房特征

　　高大焊接厂房○具有以下共同特征：

　　1.跨距大，厂房高。跨距通∏常有18m、24m，甚至达30m，厂房高度通常高】于10m，甚至达30m。

　　2.焊接工位＠ 多，焊接工件︼大，条形焊缝、环形焊缝多且长，焊接烟↓尘量大。

　　3.辅助设备占用空」间大，各种管线＠ 布满车间。

　　4.厂ω　房内安装有天车，也有厂房¤装有双层天车，用于搬运物件。

　　5.春∮秋和夏季通常通过开门、开窗□　方式来排除焊接烟尘。北方地区车∏间送暖气，车间相㊣　对封闭。

　　高大厂房焊接烟〖尘治理要解决的主要问题

　　1.室内烟尘浓度过高对人〓体健康带来的危害

　　焊接烟气中的√烟尘是一种十分复杂的物质，已在烟尘中◣发现的元素多达20种以上。

　　碳钢CO2/MAG焊过程中的有害烟尘ζ主要有Fe2O3、SiO2、MnO等，铝合金MIG焊接过程中的主要烟尘成分为Al2O3颗粒，焊接过程中还会产生一些∩有害气体，如臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氟化物及氯化物等。

　　工人长期在焊接烟尘环ζ境下作业，如果没有适当的保护措施，将导致各〓种职业病，如尘肺、骨软化症、贫血症等。有害气体也会造成肺◎水肿、支气管炎、急♀性哮喘症、神经衰弱症♀及慢性呼吸道炎症等。

　　为此，国家对作业环境下污染物〖的浓度标准◎有一个严格的限制，在标准GBZ2-2002中规定了车间〗能综合粉尘浓度≤6mg/m3。

　　2.直接外排造成二次污染的问题

　　把焊接烟尘排◣至室外也许是焊接烟尘最简单◢的处理方法。但这★种方法只是把污染物从室内转移到室外，并没ω有对烟尘进行治理，其≡结果是对环境造成二次污染。GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中，规定了各种污染物排放浓︾度的标准。

　　3.直接排放造成的室内◥温度上升/下降、能量损失的◥问题

　　在有空调或供热¤的车间，如果采◤用直排方式，在冬季势必将室内的热量连同污染物一起排至∞室外〇，其∴结果是室内热能的大量损失。

　　4.焊接工艺■要求

　　传统的混合送风的方式来排除焊接①烟尘，其风量大、和风速高，对于CO2气体保』护焊来说，当保护气体周围风速超过1m/s时，会吹走卐保护气体，从而影∞响焊接质量。

　　5.提高Ψ生产效率。

　　采用局部除尘时，操作工人经常需要移动吸气▆臂，以达到最有效的烟尘捕着效果，这样势必大大々影响焊接工作效率。

　　高大厂房焊接烟尘∮治理方案

　　1.分层送↑风原理

　　与传统的混合送风治理々焊接烟尘不同，本方案采用↙分层送风技术对焊接烟尘进行治理。

　　图2分层送↑风原理图

　　其原理如图→√2所示。

　　在有热源的≡车间，由于在高度上具有稳定的◆温度梯度，如果以较低▂的风速（v＜0.2~0.5m/s），较大的风量，将送风█温差较小（Δt=2~4℃）的新鲜空气ㄨ直接送入室内工作区，低【温的新风在重力作用下先是下沉，随后█慢慢扩散，在地面上形成一层薄薄ㄨ的空气层。而室内热源产生的热气⌒流，由于浮力※作用而上升，并不断卷吸周∏围空气。这样，由于热气流→上升时的卷吸作用，后续新风的推动作用和↑抽风口的抽吸作用，地板上方的新鲜空气▲缓缓向上移动，形成类似于向上的均匀流的流动，于是工作区的污浊空气被后续的△新风所取代。当达到稳定时Ψ，室内空气在温度、浓度上便形成两∞个区域：上部混合区和々下部单向流动的清洁区。

　　2.分层送风除尘№系统组成

　　分层送『风除尘系统主要由3大部☆分组成，即空气处理「机组（含≡高效率筒除尘），送回〖风管系统、送风末端㊣　装置——送风筒◥以及控制系统（如图3）。

　　图3

　　根据焊接工艺特征■和除尘要求，除尘系统的空气处理部分有以下几种形式『可供选择：

　　（1）对铝合金焊ζ　接厂房，对车间ξ　内湿度有严格要求，可以配备制冷机√组，通过冷冻除湿使室内湿度满足要⊙求。

　　（2）对一般碳钢焊接厂房，可以在空气处理机组内▆安装直接喷淋式制冷装置来减低车间温度，该方→法投资少，效果显著。

　　（3）对北方♀冬季气温较低∑　、车间有∏供暖设施的地区，在空气处理机组内设置新风加热器，使送入车间的新风不至于因温度↙太低而影响车间温度∑　。

　　3.分层送风除尘系统△的运行流程

　　车间内污染空气经回【风机吸入到空气处理机组，经过滤筒式高效过滤器，将焊接△烟尘滤除，再送入车】间内（如图4）。为了保证车间内空气品◆质，需要补充一定量的新★风进入车间，空气处理机组上设有新风调节〒阀，用于调节新风量。

　　在冬季，控制20%新风量，新风与来自々车间的80%的回风（20%的回风通过排风阀排至车☆间外）混合，再经过新＠风加热器后送至车间内，这样，避免污染物直接排放造成车间内︼的热能损失。

　　在春◣秋过渡季节，新风量取100%，利用全新风来带走车间内热负荷，污染空气100%排至车间外＠ ，既保证了舒适的温︽度，也保证了良好的︼空气品质。

　　4.关键部件

　　（1）送风筒

　　送风筒是实↓现分层送风的关键部件，它送风＠ 量大，送风速度低，送风□　距离远。较低的送风速度确╳保不会吹散气体保护焊的保护气♀体，从而保证了焊〖接质量。送风筒内装有调节◎阀，可根据车间内外温↓度、车间要求的温湿度♀及污染物的分布来调节送〖风方向，使之满◆足在任何送风温度下，均能实现推动焊接烟尘向车间移动。

　　（2）滤筒

　　采用高效过滤筒作为过滤元ω件，该过滤筒选用的滤材不同于一般传统的滤材，其表面附有一层聚四氟乙烯◆薄膜。其极小√的筛孔可阻挡大部分亚微米尘粒；亚微米尘粒在滤材的√表面聚集并形成可渗透的挡尘饼，大部分尘粒被阻挡◆在滤材外表面而不能进入滤︾材内部，在压缩≡空气的吹扫下能及时有效地被清除。该滤材具有相当♀高的过滤效率，较传统滤材至少提♀高3~5倍以上；且使用寿命较传统滤材提高2倍以上。

　　（3）控制软件

　　为达到良好的分层送〗风除尘效果，系统内配有专有的控制∞软件，结合当地全年︻气象参数，实时采集处理车间内温湿度，控制送◢风筒的送风方向、新风量、制冷量、加热量，使系统保持在最佳节能运行状态。

　　分层送风治理焊接烟尘的优◥势

　　与局部↘焊接烟尘除尘设备相比，与传统的混合送风除尘系统¤相比，采用分层送风技术治理焊接烟★尘有以下几▓大优势：

　　1.因为烟尘的收集不是直接针对产烟部位，所以除尘系统不受焊接工件△大小的影响、不受焊接工位◤变化的影响；

　　2.采用〇高效过滤器，过滤精ぷ度完全达到室内排放标准，有效改善工作区域卐环境；

　　3.彻底解决烟尘净化问题，不会对大气造■成二次污染；

　　4.所需风量只是传统◆混合送风形式的一半，运行能耗大卐幅度降低；

　　5.因烟尘进行过滤后能达到室■内排放标准，室内←空气可以循环，避免直排造成室内冷量/热量能源的浪【费；

　　6.除尘系统不受操作者使用习惯▲的影响，操作者在工作的过程中没有☉受到除尘系统的任何干∮扰，能极大地提※高生产效率。