关于高大厂房焊接除尘设计讨论与分析

马林林

摘要：高大厂房的焊接烟尘治理，因其具有跨度大、室内空间大、污染源种类较多、污染物发生量大以及通风除尘需求量大等特征，一直是行业治理的难点，鉴国内外相关治理方法和设计理念的基础上，针对我国一般工业企业实际生产过程中提出的需求为基础，提供常见解决方案与具体案例分析。

关键词：高大厂房;大型零件焊接治理;通风除尘

本文主要针对大型工程设备高大厂房内，产品焊接烟尘治理问题进行研讨。因其产品多具有占地空间大、需要频繁吊装、焊接位置不规则等特征，所以对于高大空间工业厂房通风除尘的设计，必须进行综合考虑，以达到净化厂房内的污浊气体和有害气体以及粉尘，为操作人员提供良好的工作环境，同时兼顾生产效率的目的。

1、高大厂房内焊接加工的烟尘分散特性

高大厂房内焊接产生的烟尘在热空气和重力的均衡作用下，向上漂浮一定高度时会悬浮，烟尘一般上升并悬浮在4～8米的厂房上空，这个区间叫做烟尘的悬浮层。

2、高大厂房常见治理方式简介与对比

根据高大厂房内具体焊接工况分析，综合考虑厂房治理区域大小、焊接方式、焊件材质尺寸及转运方式等，匹配最合理的治理方式，常见治理方式有：局部治理、整体置换通风、内循环吹吸净化系统等方式。

2.1局部治理是指选用环保焊枪、集烟罩等捕集方式，将产生上升中的烟尘粉尘收集，经风机负压吸入风管后到除尘净化器进行过滤处理;是一种针对产生烟尘的局部区域进行治理的净化方式。适用于焊接位置比较固定，焊接区域小，不需要频繁吊装移动翻转工件等工况。

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，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。

2.2置换通风是将新鲜空气直接送入工作区，并在地面上形成一层较薄的空气湖。新鲜空气由于热源的浮力作用使其向室内上部流动，并形成室内空气运动的主导气流。排风口设置在房间的顶部，并将污染空气排出。送风口送入室内的新鲜空气温度通常低于室内工作区的温度，由于较凉的空气密度大而下沉到地表面。

这种利用用洁净新风将含污染物的气流置换的送风方式，可以保持厂房内一定高度范围内的空气品质较好，操作人员在此区域内工作感到舒适，身体健康得到了保障，但前期投入成本及后期运行成本较大，尤其在冬夏时节，通风置换会造成较大的能量损耗。

2.3内循环吹吸净化系统是指利用烟尘漂浮特性，在烟尘高密度聚集区域铺设风口，形成吹吸式的气流运动，大流量的吸风口不断的捕集烟尘，烟尘被吸入净化器内进行高效过滤再将洁净的空气通过排风管段设计的排风口排出，将空气不断吹向吸风口一端，这种不断形成对流的方式不仅有效降低了悬浮层的烟尘浓度，而且能带动悬浮层以外的气体随之成惯性流动，形成持续循环的烟尘净化气流主导组织。

该系统可针对整体厂房烟尘、粉尘进行持续循环的烟尘净化，使得室内工作区得到较高的空气质量、较高的热舒适性并具有较高的通风效率，不仅可实现烟尘治理效果，而且可应对复杂多变的工作环境，且运行能耗也大大降低。

以上治理方式各有利弊，具体使用性能方面优劣对比如下表：

3.案例分析

某工程设备公司，车间内主要进行大型机械零件的组装焊接及少量焊缝打磨作业;区域内焊接方式为：14台气保焊;需治理区域的面积为64米*24米;厂房高度14米，跨度为24米。

焊材消耗量：每个焊接工位每天工作时间12小时;消耗焊丝：20公斤;焊丝直径φ1.6mm;查询资料可知，单工位焊条的发尘量平均为 8g/kg 左右。

3.1风量设计和净化设备选型

根据厂房大小及工位数量焊材消耗量等信息，计算净化所需的风量：

Ly=m/ [（ρy-ρx）*β];

Ly---消除污染所需风量（m?/h）;

m—污染物散发量（mg/h）;

ρy ---室内空气中焊接煙尘最高容许浓度（mg/m?）;

ρx---送入空气中污染物的质量浓度（mg/m?）;

β---排风效率;

根据焊接烟尘污染物散发量及经验值计算风量如下：

Ly=186667/[ 3.92*0.8 ]≈60000 m?/h。

此项目内循环吹吸净化系统安装完毕后，进行了系统的调试，此净化系统操作简便，不影响现场设备生产作业。经第三方专业检测单位现场检测，治理后的作业场内焊接烟尘浓度检测远低于国家职业卫生接触标准。车间空气质量得到明显改善，对污染源进行有效控制，为工作车间创造良好的工作环境和操作条件。

治理后作业场焊接烟尘浓度见下图：

参考文献：

[1]  宋天虎，王麟书、叶明强. 焊接职业安全与健康，中国焊接协会与中国机械工程学会焊接学会编著，2014.6

[2]  许居鹓，陆哲明，邝子强. 机械工业采暖通风与空调设计手册，上海：同济大学出版社，2007.3

[3]  GB 16297-1996，大气污染物结合排放标准[S]

（作者单位：上海凯森环保科技有限公司）