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      高大工業廠房控制等離子切割煙塵及焊焊接煙塵
      作者:武漢拓晟  來源:本站  發表時間:2010/9/24 12:27:41  點擊:5330


      簡介: 高大工業廠房控制焊煙等離子切割煙塵傳統的通風方式是局部通風或局部通風與全面通風的結合。由于空間高大,傳統的通風方式勢必存在通風量大、運行費用高的缺點。本文以某一焊接車間為例,采用全面通風和吹吸式通風兩種方案分別對焊煙進行控制,探討吹吸式通風在高大空間廠房應用的優越性。關鍵字:高大工業廠房 焊接煙塵全面通風 吹吸式通風
                                 引言
          焊接技術是近代先進制造方法之一,在國民經濟建設中占有舉足輕重的地位。焊接過程中,電弧區的最高溫度可達5000℃左右,任何金屬及其氧化物均可被熔化、蒸發,該過程將產生大量的粉塵、氣體和蒸汽。粉塵主要來源于焊條的藥皮,小量來自焊芯和母材,其化學成分多達二十余種,常見的有Fe、Ca、Mn、Si、Ni、Cu、Cr等。焊接過程產生的有害氣體主要為:CO、CO2、NOX、O3等。焊接過程中產生的污染物種類多、危害大,能導致多種職業。ㄈ绾腹す璺、錳中毒、電光性眼炎等)的發生,已成為一大環境公害。目前,國內外對焊接煙塵的處理,主要采用全面通風和局部通風兩種傳統的通風方式。本文以某一焊接車間為例,比較控制焊煙的傳統通風方式和吹吸式通風兩種方案,分析其初投資及年運行費用,探討在高大工業廠房應用吹吸式通風方式控制焊煙的可行性。
          1 傳統通風方式
          控制焊接煙塵及切割煙塵的傳統方法主要有局部通風和全面通風兩種。局部通風可以有效阻止無組織氣流在空間內帶動污染物擴散,并且消耗的空氣量較少。對于焊接車間,有固定工作臺的手工焊接,局部排風罩能將焊接煙塵基本上抽走,采用局部通風方式能夠取得較好的治理效果,是比較經濟的治理措施。但是在很多情況下,由于生產過程、工藝布置及操作等條件限制,不能設置局部排風,或者采用了局部排風,仍然有部分有害物質擴散在室內,在有害物質的濃度有可能超過國家標準時,則應輔以自然的或機械的全面排風,或僅采用自然的或機械的全面排風!恫膳L與空氣調節設計規范(GB50019-2003)》中規定:同時放散熱、蒸汽和有害氣體或僅放散密度比空氣小的有害氣體的生產廠房,除設局部排風外,宜在上部地帶進行自然或機械的全面排風,其排風量不宜小于每小時1次換氣,房間高度大于6米時,排風量可按每平方米地面面積6m3/h計算。在焊接車間內,當工作地點不固定時,則電焊煙塵難以用局部方法排除。因此,必須輔以或另行設置全面排風來排除這部分煙塵。一般焊接車間的特點是廠房比較高大、焊接件大小不定、焊接地點不固定、焊接方式較多。為了不影響焊接加工,通風系統設計時,往往考慮的是全面通風方式。通常,全面通風以廠房的換氣量或換氣次數為基礎。因此,對于高大工業廠房,全面通風勢必存在通風量大、消耗電能多、運行費用高的缺點,冬季運行因需要供暖,耗電量更大。
           2 吹吸式通風
          吹吸式通風是利用射流作為動力,把有害物輸送到排風口再由其排除,或者利用射流來阻擋、控制有害物的擴散。從通風工程空氣流動理論中我們知道,吹出氣流的速度衰減較為緩慢,例如,在其軸線上2倍口徑處仍是100%,在20倍口徑處還保持22%左右,可見它的捕捉能力,特別是輸送能力是優越的。吸入氣流的速度衰減較快,因此把吹出氣流和吸入氣流組合在一起協同作業,就可以彌補吸入氣流控制能力弱的缺點,從而有效地控制污染物的擴散。
          吹吸氣流不但可以控制單個設備散發的有害物,而且可以對整個車間的有害物進行有效的控制。在廠房某一高度并排布置多個噴口,將具有一定能量的空氣射入大空間,形成前進方向一致的多股平行射流。到一定距離后,每股射流將受到相鄰射流的影響,出現流線重合現象,如圖2所示。匯合以后,射流只能在縱向發展,當P/d0=5~15時,射流在10d0~25d0處匯合,射流到達30d0~50d0以后各點的運動方向平行與x-y平面,沿垂直于該平面的直線上的速度分布趨向均一,因此射流在這個區域內的運動近似于平面運動,形成水平的空氣屏障。由于廠房空間大,并排布置的風口個數多,射流匯合一段距離后,在大空間中形成寬度比變化中的厚度大得多的扁平氣流。

        P——噴口間距 (m) d0——噴口直徑 (m) x——射流射程 (m)
      采用吹吸式通風方式控制高大工業廠房中的焊煙,就是利用在建筑物側墻一定高度吹出的噴射氣流形成空間隔斷,以送風口中心為分層面,將高大工業廠房在高度上分為上下兩個區域,把工作區散發的焊煙最大程度的控制在一定的高度范圍內,即廠房的下部區域為控制區,并借助于射流引起的氣流流動將污染物帶到排風口將其排除。分層面以上的區域為非控制區。從理論和各種現場狀況分析,吹吸式通風利用射流形成空氣隔斷,能對焊接車間有害物進行有效的控制,而且工程投資和運行費用相對較少并且不會影響現場工人操作和設備維修。
           3 通風方案比較
          本文以某一焊接車間為例,廠房的建筑尺寸為長120m,寬36m,高12m。
          3.1 全面通風方案
           該焊接車間的特點是廠房高大、焊接地點不固定、焊接方式較多。為了不影響焊接加工,進行傳統的通風系統設計時,采用的是全面通風方式。由于焊接設備產塵量未知,全面通風以廠房的換氣量或換氣次數為基礎,據經驗值一般大型焊接車間應每小時排風10~15次。本工程采用每小時排風10次,排風量為518400m3/h,為保持室內負壓送風量小于排風量為516000m3/h。本工程采用全面通風方案時,送排風管道采用1mm厚的鍍鋅鋼板,共計2640m2;排風口(800mm×800mm)48個;送風口(1000mm×800mm)40個;送風機8臺(風量66541 m3/h,功率22kw);排煙風機4臺(風量145020 m3/h,功率160kw)。
           3.2 吹吸式通風方案
           3.2.1 送風射程
      據《采暖通風與空氣調節設計規范(GB50019-2003)》,側送多股平行射流,采用單側送風時,射流末端上邊界與對方墻面在工作區以上相交;雙側對送時,射流末端上邊界應該在工作區以上搭接,以避免污染氣流逃逸。示意圖如圖3所示
                       
      射流的射程等于射流的作用距離減去末端擴散范圍:
      X=S-R
      X—射流的射程(m);
      S—射流的作用距離(m);
      R—射流末端擴散范圍(m),根據實驗結果一般可取R=0.075 X。
      本工程采用吹吸式通風方案時,采用雙側對送。焊接車間寬度為36m,考慮到梁柱和風管的影響,射流的作用距離取S=×34=17m,射流的射程X = S-0.075X =15.81m。
            3.2.2 送風口高度
      送風口高度用下式確定:h1=h+Y+ha
      h——工作區高度(m);
      Y——射流的垂直落差(m);
      ha——安全高度,一般不作考慮,對有恒溫要求的場合取0.3 m。
      根據實驗,推薦Y值范圍如下:Y=()X,射程較大時可取X,射程較小時可取到X。本工程中,工作區高度取h=2m,射流的垂直落差Y=X =3.95m?紤]到廠房結構,送風口高度定為5.5m。
           3.2.3 送風速度
          據《采暖通風與空氣調節設計規范(GB50019-2003)》,采用噴口送風時,送風速度一般為4~10m/s,射流軸心末端速度一般為0.5~1.2m/s,噴口直徑可采用0.2~0.8m。本工程送風口高度為5.5m,確定送風量為237600 m3/h,取吸風口的排風量為射流流量的1.1倍。送風速度取6 m/s,射流軸心末端速度取0.8 m/s。經計算確定送風管路上噴口直徑為0.3m,噴口個數為40個。排風管道上設置3m×0.5m的側吸風口24個。送排風管道采用1mm厚的鍍鋅鋼板,共計1980m2。送風機4臺(風量61321 m3/h,功率24kw), 排煙風機4臺(風量65429 m3/h,功率22kw)。
          3.3 方案比較
      全面通風和吹吸式通風兩種方案初投資費用和年運行費用見表1。本工程中鍍鋅鋼板風道單價為120元/m2,送風口(1000mm×800mm)單價120元/個,排風口(800mm×800mm)單價為100元/個,噴口(直徑為0.3m)單價為150元/個,工業用電0.8元/度。每日耗電按八小時計算
             方案通風比較方案
                                    初投資                                運行費用(萬元/年)
                           風機設備(萬元)   管材 (萬元  合計(萬元)
              全面通風方式    18.86            31.68      50.54            190.6                
              吹吸式通風方式   8.4             23.76      32.16             53.72
         4 結論
           通過以上數據可以看出,采用吹吸式通風控制高大廠房的焊煙,將高大空間進行空間隔斷,只對下部區域進行控制。與全面通風相比減少了需要治理的污染空間,從而大大減少了送排風量,節約了能源,降低了設備初投資及年運行費用。


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