焊接车间如何合理设计整体通风降温方案?

2020-05-12 12:01:13 欧镨斯 15

焊接车间如何合理设计通风降温方案?

1.焊接技术广泛应用于,如汽车制造厂、造船厂,工程建设等方面。


2. 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。


3. 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,如何经济有效的解决好焊接车间的通风除尘问题,是关系到生产工作人员身体健康的大问题,以下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,供业内人员参考。


4. 通风排烟是治理焊接烟尘的一项重要措施,目前采取的通风排烟措施主要有四种:点排烟、局部排风、全面通风、置换通风、全室空气净化。


5. 国内外焊接车间烟尘治理方法及原理 


 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允许浓度之下所需的全面通风换气量按下式计算


1)通风量计算:焊接车间连续长时间工作,焊接烟尘发尘近似稳定状态过程。根据焊接车间单位时间平均焊条消耗量计算焊接烟尘发尘量,计算通风量为


L = km/ρy-ρj  公式中,L 为通风量;


k 为安全系数3~9,一般取6(与合理的气流组织有关);


m 为焊接烟尘发尘量,mg/h;


ρj为送风空气中有害物浓度0mg/m3;


ρy 为排风空气中有害物浓度,6mg/m3(国家标准)。


2)换气次数法计算:


L=nxV  (m3/h )


公式中 :  L—通风量 m3/h 


n—换气次数,(次/h) 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。;


V—车间体积( m3)。


3)焊接过程中烟尘的扩散是一个复杂的运动过程车间不同位置的焊接烟尘浓度各不相同,与通风气流方向、焊接点位置有很大关系;焊接烟尘浓度与焊接点距离越近,烟尘浓度越高,在一定距离内近似线形关系,手工电弧焊(钛钙型)烟尘浓度与电弧距离见下图

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6.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,zui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。


7. 目前《焊接作业厂房采暖通风设计规范》还正在编制,现在焊接作业厂房采暖通风排烟设计应该遵守现有的


《 采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003以及


《建筑设计防火规范》GB 50016—2006,


《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243-2002。


《工业企业设计卫生标准》GBZ 1-2010


《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ 2-2007


焊接车间按火灾危险性等级属于丁类厂房,按照《建筑设计防火规范》9.1.3中的规定:任一层建筑面积大于5000平方米的丁类厂房应该设置排烟设施。如何有效解决焊接车间的通风与排烟问题,并妥善处理两者关系,是目前此类车间设计的一个重点。


8. 通风除尘系统设计的原则 , 通风方式选择 焊接车间的除尘有多种方法,如改变工艺流 程、采用低粉尘量焊接材料、全封闭焊接、机械化 操作、通风除尘等。采用车间通风的方式来降低 粉尘浓度是目前比较经济而且可行的方法。


9.当前,一般车间的通风方式有2种⋯ :全面通 风和局部通风。全面通风是对整个车间进行通 风,通过稀释或换气的方式降低粉尘浓度,而局部 通风则是在粉尘发散点设置抽风罩,收集粉尘,并 通过风管路等设施进行相关处理后进行排放。相 对而言,全面通风需要较多的通风量,能耗相对较 高,而且对需要降低粉尘浓度的作业点—— 工人 呼吸带区域粉尘浓度的降低效果不是很好;而局 部通风则能耗少,抽风罩几乎直接设置在粉尘发 散点,对工人呼吸带粉尘浓度的降低效果明显。 因此在有条件的情况下焊接车间通风除尘方式的选择上尽量选用局部通风的方式。


10. 全室空气净化:


11. 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,从根本上减少了焊工吸入焊烟的问题。 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》。 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)•3600 m3/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0.5~1.0 m/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•A m3/h,式中F为罩口面积,Vo为罩口平均风速,四边敞开Vo=1.05~1.25 m/s;三边敞开Vo=0.9~1.05 m/s;二边敞开Vo=0.75~0.9 m/s;一边敞开Vo=0.5~0.75 m/s。 焊接室排风量计算公式为L=Vc•A•3600 m3/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=0.7 m/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1.5 m/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。


12.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。 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zui后手段入手)。


由此可见焊接车间是比较符合以上特征。


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13. 总结语


1)焊接车间焊接烟尘的治理影响因素很多,焊接烟尘的治理必须与焊接工艺相配合,针对不同的焊接产品及焊接工艺,采取有效的通风、净化方式。


2) 多联跨厂房应采用局部排风与全面通风等多元化通风方式。有组织自然排风(屋顶自然通风器或闭风天窗),设置机械送、排风,机械排风,排风口位置应靠近焊接烟尘zui大浓度带,能有效改善工作区空气品质。


3)焊接车间通风合理的气流组织,是保证工作区空气品质的关键。