高大廠房焊接煙(yan)塵(chen)的治理一直是一個(ge)技(ji)術(shu)難題，通(tong)過分層送風技(ji)術(shu)可以(yi)有效地解決(jue)焊接煙(yan)塵(chen)的污染(ran)問題。

焊接煙塵(chen)的(de)治理是一項(xiang)國際性技術(shu)難題，其困難主要表現在以(yi)下幾個(ge)方面：

1.焊接煙塵粒徑(jing)小，其粒徑(jing)在0.01~5μm，濾除困難；

2.焊接工位的(de)多變性，使得(de)焊接煙塵捕捉困難；

3.焊(han)接(jie)煙塵熱(re)氣流(liu)滯留特性，普(pu)通通風技術除塵困難(nan)；

4.焊煙除塵設備投資大，運(yun)行(xing)費(fei)用高(gao)，投入困(kun)難。

歐洲自20世紀20年代開始對焊接煙塵的危害進行研究，并立法對焊接煙塵進行治理。國內近10年來，已有越來越多的企業應用了焊煙治理設備，生產環境正得到逐步改善。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，污染十分嚴重，極大危害了員工的身體健康。

圖1

目前，對于焊接(jie)煙塵的治理(li)普遍采用勞動保(bao)護(hu)方(fang)法(fa)和局(ju)部(bu)治理(li)方(fang)法(fa)。

勞動保護(hu)方案(an)是通(tong)過配備吸塵(chen)面罩的形式(shi)來保護(hu)勞動者健康，該方法(fa)保護(hu)對象(xiang)局限于焊接(jie)工人，整個車間環境無法(fa)改善(shan)。

局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)除塵(chen)方(fang)案是(shi)直(zhi)接針對焊接煙塵(chen)高濃(nong)度排放區域(yu)進行治理。局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)除塵(chen)設(she)備由兩部(bu)(bu)分組(zu)成：煙塵(chen)捕(bu)捉部(bu)(bu)分與煙塵(chen)過濾部(bu)(bu)分。局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)除塵(chen)方(fang)法可以有效阻止無組(zu)織(zhi)氣流在空間(jian)內帶動(dong)污(wu)染(ran)物擴散，并且消耗的(de)(de)空氣量較(jiao)少。對于焊接車間(jian)，有固定工作(zuo)臺的(de)(de)手工焊接，局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)排風(feng)罩能將焊接煙塵(chen)基本(ben)上抽走，采用局(ju)(ju)(ju)部(bu)(bu)通風(feng)方(fang)式能夠(gou)取得較(jiao)好(hao)的(de)(de)治理效果。投資少、效果顯著。但受現場(chang)布局(ju)(ju)(ju)、操作(zuo)者習慣和設(she)備運(yun)動(dong)空間(jian)限制大(da)。

整體廠房焊接煙塵治理始(shi)于20世紀90年代的(de)北歐，并在歐美國家得(de)到快(kuai)速(su)推廣(guang)，是焊接煙塵治理最有效的(de)手段。

高大焊接廠房特征

高大焊接廠(chang)房具(ju)有以下共同特征(zheng)：

1.跨距(ju)大，廠房高。跨距(ju)通常有18m、24m，甚至達30m，廠房高度通常高于10m，甚至達30m。

2.焊(han)(han)(han)接工位多(duo)，焊(han)(han)(han)接工件大(da)，條形焊(han)(han)(han)縫、環形焊(han)(han)(han)縫多(duo)且長， 焊(han)(han)(han)接煙塵(chen)量大(da)。

3.輔(fu)助(zhu)設(she)備(bei)占用空間大(da)，各種管線布(bu)滿車間。

4.廠(chang)房內(nei)安(an)裝有天車，也有廠(chang)房裝有雙層天車，用于搬運物件。

5.春(chun)秋和夏季(ji)通常通過開門、開窗方式(shi)來排除焊(han)接煙塵。北(bei)方地區車間送暖氣(qi)，車間相對封(feng)閉。

高大廠房焊接煙塵治理要解決的主要問題

1.室內煙塵濃度過高對人體健康帶來的(de)危害(hai)

焊接煙(yan)氣中的(de)煙(yan)塵是(shi)一種(zhong)十分復(fu)雜的(de)物質，已(yi)在煙(yan)塵中發現的(de)元(yuan)素(su)多(duo)達(da)20種(zhong)以上。

碳(tan)鋼CO2/MAG焊過程(cheng)中(zhong)的有害(hai)煙(yan)塵主要有Fe2O3、SiO2、MnO等，鋁合金MIG焊接過程(cheng)中(zhong)的主要煙(yan)塵成分為Al2O3顆粒，焊接過程(cheng)中(zhong)還會產生(sheng)一些有害(hai)氣(qi)體，如臭氧、氮(dan)氧化物、一氧化碳(tan)、氟化物及(ji)氯化物等。

工人長期在(zai)焊接(jie)煙塵環(huan)境下作業，如(ru)果沒有(you)(you)適當的保護措施，將導致各種職業病(bing)，如(ru)塵肺、骨軟(ruan)化癥、貧血癥等(deng)(deng)。有(you)(you)害氣體(ti)也會(hui)造成肺水腫、支氣管(guan)炎(yan)(yan)、急(ji)性(xing)哮喘癥、神經(jing)衰弱(ruo)癥及慢性(xing)呼吸(xi)道炎(yan)(yan)癥等(deng)(deng)。

為此，國家對作業(ye)環境下污(wu)染物的濃度(du)標(biao)準(zhun)有(you)一個(ge)嚴(yan)格(ge)的限制，在標(biao)準(zhun)GBZ2-2002中規(gui)定(ding)了車間能(neng)綜合粉塵濃度(du)≤6mg/m3。

2.直(zhi)接(jie)外排(pai)造成二次污染(ran)的問題

把焊(han)接煙塵排(pai)(pai)至室(shi)(shi)外也許是焊(han)接煙塵最簡單的處(chu)理(li)方法。但這種方法只是把污(wu)(wu)染物(wu)從室(shi)(shi)內轉移(yi)到室(shi)(shi)外，并(bing)沒有對(dui)煙塵進行治(zhi)理(li)，其結果是對(dui)環境造成二次(ci)污(wu)(wu)染。GB16297-1996《大氣污(wu)(wu)染物(wu)綜合(he)排(pai)(pai)放標準》中，規(gui)定了各種污(wu)(wu)染物(wu)排(pai)(pai)放濃度的標準。

3.直接排放造成的(de)室內溫度上升/下降、能量損失的(de)問(wen)題

在有空(kong)調或供(gong)熱的(de)(de)車間，如(ru)果采(cai)用直排方(fang)式，在冬(dong)季勢(shi)必將室(shi)內的(de)(de)熱量連同(tong)污染物一起排至室(shi)外，其結果是室(shi)內熱能的(de)(de)大量損(sun)失(shi)。

4.焊接工藝要求

傳統的混合(he)送風(feng)的方式來排除焊(han)接(jie)煙塵(chen)，其風(feng)量大(da)、和風(feng)速高，對于CO2氣(qi)體保(bao)護(hu)焊(han)來說，當保(bao)護(hu)氣(qi)體周圍風(feng)速超(chao)過1m/s時，會吹走保(bao)護(hu)氣(qi)體，從而影響焊(han)接(jie)質量。

5.提高生產效率。

采用局部除塵時，操作(zuo)工(gong)人經常(chang)需要移動(dong)吸氣臂(bei)，以達到最有效的(de)煙塵捕著(zhu)效果，這樣(yang)勢(shi)必大(da)大(da)影響焊接工(gong)作(zuo)效率。

高大廠房焊接煙塵治理方案

1.分層送風原理

與傳統的混合送風治理焊接煙塵不同，本方案采用分層送風技術對焊接煙塵進行治理。

圖2  分層送風原理圖

其原理如圖2所示。

在(zai)有熱源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)車(che)間(jian)，由(you)(you)于(yu)(yu)在(zai)高(gao)度上(shang)(shang)(shang)(shang)具(ju)有穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度梯度，如果以較(jiao)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)速(su)（v＜0.2~0.5m/s），較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)量，將送風(feng)溫差(cha)較(jiao)小（Δt=2~4℃）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)(xin)鮮(xian)空(kong)氣(qi)直接送入室內工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)區(qu)，低(di)(di)溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)(xin)風(feng)在(zai)重力作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)(xia)先是下(xia)(xia)沉，隨后慢慢擴散，在(zai)地面上(shang)(shang)(shang)(shang)形成一層薄(bo)薄(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)層。而(er)室內熱源(yuan)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱氣(qi)流，由(you)(you)于(yu)(yu)浮力作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)而(er)上(shang)(shang)(shang)(shang)升，并不(bu)斷(duan)卷(juan)(juan)吸(xi)周圍空(kong)氣(qi)。這樣，由(you)(you)于(yu)(yu)熱氣(qi)流上(shang)(shang)(shang)(shang)升時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)卷(juan)(juan)吸(xi)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)，后續(xu)新(xin)(xin)(xin)風(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)推動(dong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)和(he)抽風(feng)口(kou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抽吸(xi)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)，地板上(shang)(shang)(shang)(shang)方的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)(xin)鮮(xian)空(kong)氣(qi)緩(huan)(huan)緩(huan)(huan)向(xiang)上(shang)(shang)(shang)(shang)移動(dong)，形成類似(si)于(yu)(yu)向(xiang)上(shang)(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)均勻流的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流動(dong)，于(yu)(yu)是工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污濁空(kong)氣(qi)被后續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)(xin)風(feng)所取代。當達到穩(wen)定(ding)時，室內空(kong)氣(qi)在(zai)溫度、濃度上(shang)(shang)(shang)(shang)便形成兩個區(qu)域：上(shang)(shang)(shang)(shang)部(bu)混合區(qu)和(he)下(xia)(xia)部(bu)單向(xiang)流動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)清潔區(qu)。

2.分層(ceng)送(song)風除(chu)塵系統組成

分層送風除塵系統主要由3大部分組成，即空氣處理機組（含高效率筒除塵），送回風管系統、送風末端裝置——送風筒以及控制系統（如圖3）。

圖3

根(gen)據焊(han)接工藝特征和除(chu)塵要求(qiu)，除(chu)塵系統的(de)空(kong)氣處理部分有以下幾種形式可供選擇(ze)：

（1）對鋁合金(jin)焊接廠房，對車間內(nei)濕(shi)度(du)有嚴格要求，可以配(pei)備制冷機組，通過(guo)冷凍除濕(shi)使室內(nei)濕(shi)度(du)滿(man)足(zu)要求。

（2）對一般碳(tan)鋼焊接廠(chang)房，可以在(zai)空氣處(chu)理機組內安裝直接噴淋(lin)式制冷(leng)裝置來減低車間溫度，該方法投資少，效果顯著。

（3）對北方冬(dong)季氣(qi)溫(wen)較(jiao)低(di)、車(che)間有供(gong)暖設(she)施的地區(qu)，在空氣(qi)處理機組內設(she)置(zhi)新風(feng)(feng)加熱器，使送入車(che)間的新風(feng)(feng)不(bu)至于因溫(wen)度(du)太(tai)低(di)而影響(xiang)車(che)間溫(wen)度(du)。

3.分層送(song)風除塵系統的運行流程

車間(jian)(jian)內(nei)(nei)污染空(kong)氣(qi)經回風機(ji)吸入(ru)到(dao)空(kong)氣(qi)處理(li)機(ji)組，經過濾(lv)筒(tong)式高效過濾(lv)器，將(jiang)焊(han)接煙塵濾(lv)除，再(zai)送入(ru)車間(jian)(jian)內(nei)(nei)（如圖4）。為了保證車間(jian)(jian)內(nei)(nei)空(kong)氣(qi)品(pin)質(zhi)，需要補(bu)充一定量的新(xin)風進入(ru)車間(jian)(jian)，空(kong)氣(qi)處理(li)機(ji)組上(shang)設有新(xin)風調(diao)節閥，用于調(diao)節新(xin)風量。

圖4 空氣處理機組

在冬季，控(kong)制20%新風(feng)量，新風(feng)與來自車(che)間(jian)的(de)(de)80%的(de)(de)回風(feng)（20%的(de)(de)回風(feng)通過排風(feng)閥排至車(che)間(jian)外）混合，再經過新風(feng)加(jia)熱器后送(song)至車(che)間(jian)內，這樣，避免污(wu)染物直(zhi)接排放造(zao)成車(che)間(jian)內的(de)(de)熱能損失。

在春秋過渡季節，新(xin)風(feng)量取(qu)100%，利用(yong)全新(xin)風(feng)來帶(dai)走車間內熱(re)負荷，污染空氣(qi)100%排至車間外，既保證了(le)舒適的溫度，也(ye)保證了(le)良好的空氣(qi)品質。

4.關鍵部件

（1）送風筒

送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)筒(tong)是實(shi)現分層送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)的關鍵部件(jian)，它送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)量大，送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)速度(du)低，送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)距離遠。較(jiao)低的送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)速度(du)確保不會吹散氣體(ti)保護焊(han)(han)的保護氣體(ti)，從而保證了焊(han)(han)接質(zhi)量。送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)筒(tong)內(nei)裝有調節(jie)閥，可(ke)根據車間內(nei)外溫度(du)、車間要求的溫濕度(du)及污染物的分布來(lai)調節(jie)送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)方向，使之滿足(zu)在任何送(song)(song)風(feng)(feng)(feng)溫度(du)下(xia)，均能(neng)實(shi)現推動(dong)焊(han)(han)接煙塵向車間移(yi)動(dong)。

（2） 濾筒

采用(yong)高效過濾(lv)筒(tong)作(zuo)為過濾(lv)元件，該過濾(lv)筒(tong)選(xuan)用(yong)的(de)濾(lv)材(cai)不(bu)同于一般(ban)傳統的(de)濾(lv)材(cai)，其表面(mian)附有一層聚四氟乙烯薄膜(mo)。其極小的(de)篩孔可(ke)阻(zu)擋(dang)大部分亞微(wei)米塵(chen)粒；亞微(wei)米塵(chen)粒在(zai)濾(lv)材(cai)的(de)表面(mian)聚集并形成可(ke)滲透(tou)的(de)擋(dang)塵(chen)餅，大部分塵(chen)粒被阻(zu)擋(dang)在(zai)濾(lv)材(cai)外表面(mian)而不(bu)能(neng)進入濾(lv)材(cai)內部，在(zai)壓縮空氣(qi)的(de)吹掃下能(neng)及(ji)時有效地被清(qing)除(chu)。該濾(lv)材(cai)具(ju)有相(xiang)當高的(de)過濾(lv)效率，較(jiao)(jiao)傳統濾(lv)材(cai)至少提高3~5倍(bei)以(yi)上(shang)；且使用(yong)壽命較(jiao)(jiao)傳統濾(lv)材(cai)提高2倍(bei)以(yi)上(shang)。

（3）控制軟件

為達到良好的(de)分層送風(feng)除塵效(xiao)果，系(xi)統(tong)內(nei)配(pei)有(you)專(zhuan)有(you)的(de)控制(zhi)軟(ruan)件，結(jie)合當(dang)地全年(nian)氣象參數，實時采集(ji)處理車間內(nei)溫濕度，控制(zhi)送風(feng)筒的(de)送風(feng)方向、新風(feng)量、制(zhi)冷量、加熱(re)量，使系(xi)統(tong)保持(chi)在最佳(jia)節能運行狀態。

分層送風治理焊接煙塵的優勢

與局(ju)部焊(han)接煙(yan)塵除塵設備相比，與傳統的混合送風除塵系(xi)統相比，采用分層(ceng)送風技術治理焊(han)接煙(yan)塵有(you)以下(xia)幾大優(you)勢(shi)：

1.因(yin)為煙(yan)塵(chen)的收集不是直接(jie)針對產(chan)煙(yan)部(bu)位，所以除塵(chen)系統不受(shou)(shou)焊接(jie)工件大小的影響、不受(shou)(shou)焊接(jie)工位變化的影響；

2.采(cai)用高效(xiao)過濾(lv)(lv)器，過濾(lv)(lv)精度完全達(da)到室內排放(fang)標準，有(you)效(xiao)改(gai)善工作區域(yu)環境(jing)；

3.徹底(di)解決煙塵(chen)凈化(hua)問題，不會對大(da)氣造成二次污染(ran)；

4.所需(xu)風量只是傳統混合送風形式的一半，運行(xing)能耗(hao)大幅度降低；

5.因煙塵進行過(guo)濾后能達(da)到室內(nei)排放標準，室內(nei)空氣可以循環，避免直排造(zao)成室內(nei)冷量(liang)/熱量(liang)能源(yuan)的(de)浪(lang)費；

6.除塵系統(tong)不(bu)受操(cao)作者使用習慣的(de)影(ying)響(xiang)，操(cao)作者在工作的(de)過程中沒(mei)有(you)受到(dao)除塵系統(tong)的(de)任(ren)何干(gan)擾，能極大地提高(gao)生產效(xiao)率。

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