整體廠房治理技術(shù)在焊接車間的應(yīng)用

陳隆勝 鄭中平

1. 整體廠房治理概述

焊接過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)存在形式有氣態(tài)和顆粒狀態(tài)兩種；顆粒狀態(tài)物質(zhì)以微小的固體顆粒彌散在空氣中，可進(jìn)入呼吸系統(tǒng)的顆粒能滲入肺泡內(nèi)，其尺寸可達(dá)10μm，以往稱之為“粉塵”。焊接產(chǎn)生的懸浮在空氣中的顆粒非常小，一般尺寸＜1μm（大多數(shù)情況下＜0.1μm，屬于PM2.5范圍的微粒）， 因此是“可呼吸”的，并稱之為焊接煙霧。

焊接煙塵的治理是一項(xiàng)國際性技術(shù)難題。主要表現(xiàn)在：產(chǎn)塵點(diǎn)分布隨機(jī)，無組織排放，造成捕捉困難。焊接煙塵直徑在0.01~5μm，過濾困難。需要控制焊點(diǎn)區(qū)域的風(fēng)速。另外，還要除塵和控溫控濕結(jié)合，降低系統(tǒng)能耗。

現(xiàn)代工業(yè)廠房的環(huán)境要素主要包括：

（1）溫度 考慮加工工藝、夏季防中署和冬季防寒的要求。

（2）濕度 焊接加工、涂膠等工藝對(duì)濕度的要求，人體舒適度對(duì)濕度的要求。

（3）凈度 即潔凈度，根據(jù)生產(chǎn)工藝和粉塵、毒物特征，采取防塵防毒通風(fēng)措施控制其擴(kuò)散，使工作場(chǎng)所各種有害物質(zhì)濃度達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）鮮度 在相對(duì)封閉的車間，必須補(bǔ)充一定的新風(fēng)，以保持車間空氣的新鮮度。

（5）靜度 即安靜度（噪聲），對(duì)工作場(chǎng)所操作人員每天連續(xù)接觸噪聲8h的，噪聲聲級(jí)衛(wèi)生限值為85dB(A)。

整體廠房治理技術(shù)（置換通風(fēng)）始于30多年前，最初在北歐運(yùn)用，占據(jù)了北歐國家90%的工業(yè)空調(diào)市場(chǎng)和75%的民用空調(diào)市場(chǎng)，然后逐漸在美國、日本等國家眾多工業(yè)廠房中開始運(yùn)用，原理如圖1所示。

在焊接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，將溫度較低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新鮮空氣層。而室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱氣流由于浮力作用而上升，并不斷吸卷周圍空氣。這樣在后續(xù)新風(fēng)的推動(dòng)作用下和頂部抽風(fēng)口的抽吸作用下，地面上方的新鮮空氣緩緩上升，形成向上的均勻氣流類，于是工作區(qū)的含煙含塵空氣為后續(xù)的新風(fēng)所取代。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定后，在室內(nèi)由于濃度差而形成兩個(gè)區(qū)域：上部為混合區(qū)，下部為向上流動(dòng)的潔凈區(qū)。

系統(tǒng)由空氣處理系統(tǒng)、冷熱源系統(tǒng)、送/回風(fēng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四大部分組成，如圖2所示。

圖1 置換通風(fēng)原理

2. 整體廠房治理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的功能

（1）除塵 根據(jù)粉塵性質(zhì)，采用不同治理形式和過濾材料，能有效去除廠房中多種粉塵。

（2）制冷 冷源可采用風(fēng)冷制冷機(jī)組。

（3）采暖 可與采暖結(jié)合在一起，室內(nèi)不需另設(shè)采暖系統(tǒng)，熱源可采用電、天然氣、熱泵、熱水及蒸汽等。

（4）控濕 夏季采用冷凍除塵濕，冷凝熱回收技術(shù)，無需再熱熱源，節(jié)約能耗。冬季采用蒸汽等加濕，確保廠房濕度滿足工藝和舒適度要求。

（5）異味凈化 根據(jù)不同有害氣體，采用活性碳，低溫等離子、高效光子、高能離子等凈化技術(shù)去除車間異味。

（6）新風(fēng) 系統(tǒng)能自動(dòng)控制，根據(jù)室外狀況，調(diào)節(jié)新風(fēng)比例，0~100%新風(fēng)運(yùn)行，節(jié)約能耗，有效改善室內(nèi)品質(zhì)。

圖2 結(jié)構(gòu)

3. 凱天整體廠房治理技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）下側(cè)送頂回的氣流組織方式，空氣齡小，滯留時(shí)間短，新鮮度高，換氣效率高，接近100%，通風(fēng)效率高，大于1。

（2）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，能極大提高生產(chǎn)效率。

（3）采用高效過濾器，過濾精度完全達(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)。

（4）徹底解決煙塵凈化問題，不會(huì)對(duì)大氣造成二次污染。

（5）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。

（6）自動(dòng)化程度高，采用PLC控制，具備友好的人機(jī)操作界面，使用方便。

4. 鋁合金焊接廠房實(shí)例

青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸有限公司鋁合金廠房除塵除濕控溫系統(tǒng)工程：鋁合金焊接廠房總治理面積46 872m2。總共采用了凱天環(huán)保17臺(tái)80 000m3/h和3臺(tái)90 000m3/h組合式除塵除濕空氣處理機(jī)組，冷源采用20臺(tái)風(fēng)冷制冷機(jī)組，單臺(tái)制冷量440kW，冷凝熱回收量200kW，冬季新風(fēng)加熱采用直燃式燃燒器，加熱量為200kW。實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：

（1）車間內(nèi)4.5m高度以下工作區(qū)域粉塵濃度≤4mg/m3。

（2）廠房夏季室內(nèi)溫度24～28℃，全年相對(duì)濕度≤65%（4.5m下工作區(qū)域），冬季溫度≥15℃（以車間正常供暖為前提，機(jī)組只對(duì)新風(fēng)加熱）。

（3）在焊接區(qū)域的風(fēng)速≤0.5m/s（送風(fēng)口的面風(fēng)速在2m外要降低到0.5m/s以下），不影響焊接。

圖3 發(fā)煙效果

圖4 系統(tǒng)啟動(dòng)15min后效果

5. 碳鋼焊接廠房應(yīng)用實(shí)例

雞西煤礦機(jī)械有限公司鉚焊車間，治理面積約1 512m2，車間行車軌道高9m，廠房頂高14m，采用凱天環(huán)保整體通風(fēng)除塵系統(tǒng)工程。系統(tǒng)采用了1臺(tái)100 000m3/h組合式除塵空氣處理機(jī)組，冬季新風(fēng)加熱采用電加熱器，加熱量為160kW。效果對(duì)比如圖3、圖4所示。實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：

（1）車間內(nèi)4.5m高度以下工作區(qū)域粉塵濃度≤4mg/m3。

（2）冬季溫度≥15℃（以車間正常供暖為前提，機(jī)組只對(duì)新風(fēng)加熱）。

（3）在焊接區(qū)域的風(fēng)速≤0.5m/s（送風(fēng)口的面風(fēng)速在2m外要降低到0.5m/s以下），不影響焊接。