滤筒除尘器|布袋除尘器|油雾过滤器|防爆除尘器|焊烟净化器|打磨除尘器|有机废气处理首选广州新瑞环保设备厂家!

焊烟治理系统设计与设备选择

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-27 14:48:30

摘要:本文探讨了焊接烟尘治理系统设计及治理设备选择的有关问题。焊烟治理系统设计与焊接工艺密切相关,在系统设计之前应尽量全面地掌握有关工艺资料,并针对车间建筑状况确定设计方案,然后根据设计风量和卫生标准,选择治理设备,确定排风罩型式和尺寸。正确的系统设计和设备选择是取得良好治理效果的重要保证。

关键词:焊烟治理;系统设计;焊烟治理设备

焊接烟尘污染对工人健康危害很大。由于我国目前焊接工艺自动化程度不高,工作点分散,以及工艺本身的变化因素多,使得焊烟污染长期得不到彻底治理。现有治理系统的应用效果也因各种因素的影响不甚理想,因此,焊接烟尘治理是目前环境保护的一大难题。

从焊烟治理系统设计方面来考查,目前既没有较系统的设计理论和经验数据,又缺乏专门的焊接作业卫生标准。设计者难以进行准确的规范化设计。

本文探讨了焊接烟尘治理系统设计及治理设备选择的有关问题,以期能对设计者有所帮助。

焊烟治理系统设计

1设计基本资料

1.1焊接工艺资料

焊接烟尘治理系统设计之前,应由焊接工艺人员首先提供下列资料。

1.1.1焊接方法

不同焊接方法产生的烟尘量差异很大(见表1),操作方法不同,对排烟净化系统的要求也不同。大量钢铁材料的焊接是采用手工电弧焊。局部排风非常适于治理由此产生的烟尘。近年来,气体保护焊的应用量逐渐增加,其产生的尘气量与溶池上方的保护气体成分有关。惰性气体保护焊产生的尘量较少,约为100~200mg/min,活性气体保护焊产尘量很大,达500~700mg/min。进行气体保护焊排风系统设计时不但要考虑排除有害成分,而且不能扰动保护气体,否则将影响焊缝质量。

熔化极和钨极惰性气体保护焊都会产生二氧化氮和臭氧。特别是后者,在氩气中焊接铝材和不锈钢时产生的和可能达到很高浓度,这时排烟焊枪或便携式焊烟净化器几乎不起作用,只有采用大风量的排风系统才能有效。

1.1.2焊接材料与母材

焊接材料和母材不同,产生的烟尘成分和烟尘量相应变化。研究结果表明焊接烟尘主要来自焊条药皮与焊芯,来自母材的量仅占10%~20%。

母材往往由生产工艺确定,没有多少选择余地。而在某些情况下,慎重选择焊接材料可以降低烟尘浓度。但焊接材料的选择主要取决于冶金、工程和质量要求,降低烟尘发散量只能是第二位。不同类型焊接材料发尘量有很大差异,碱性焊条(如结506)的发尘量是酸性焊条(如结421)的一倍左右,而低氢高猛型焊条的发尘量则更高。因此,使用产尘量大的焊条时必须从严治理才能达标。

1.1.3焊接设备和焊接规范

不同型号的焊接设备存在着自动化程度的差异。工艺设备的自动化程度越高,烟尘治理系统的设计越容易,治理效果越有保证。对于自保护药芯焊丝连续焊,选用带排烟罩的焊枪就可同时解决焊接和烟尘治理问题。

焊接规范对烟尘散发量有显著影响。焊接电流增大,或焊接电压升高,单位时间内产生的烟尘量增加,以直流不同极性施焊时,其发尘量亦有很大差别,直流反接的发尘速度最大。

1.1.4焊接工艺设备布置

产尘点的分散程度对烟尘治理系统的设置与划分,或确定移动净化设备数量有很大影响,因而设计开始前应充分了解工艺设备布置资料。

1.1.5焊接件类型

焊接件的大小,移动性和装配性是影响排风系统设计的重要因素。关键在于焊接作业是否便于排烟,排烟设备是否有碍焊接。

小焊件可以在带排风装置的小室或工作台上施焊,采用固定风管的局部排风系统较合适。高大焊件可采用固定和移动相结合的排风系统。沿柱距方向布置固定风管和导轨,多根带排烟罩的柔性软管接于固定风管,软管能沿导轨移动和伸缩,焊工可就近取一软管排烟。形状复杂的焊接件使用排烟焊枪或便携式净化器较适宜。对于压力容器等密闭件内部焊接产生的烟尘,其排除问题一直较难解决。国外主要采取提高工艺自动化的方法将焊工与烟尘隔离。国内多采用通风防尘面罩或大风量吹散稀释。

1.1.6焊接强度与工作性质

焊接强度高,散发的烟尘和有害气量大。车间的焊接强度和需要排风设备的焊工人数决定了排风系统的规模。

工作性质对排风系统规模亦有影响。连续生产的固定工位,车间通风量应为各焊位排风量的总和,非连续单件生产则不一定按焊工人数配备排烟设备,只需按最大焊接件所需排风量确定。

1.1.7有害物资料

焊接工艺人员应尽可能提供准确的有害物成分、浓度和散发量资料。

1.2建筑资料

1.2.1车间平面布局

排风系统的设计必然在一定程度上受到车间布局的影响。单跨厂房比多跨易于组织自然排风。而多跨厂房的边跨又比中间跨宜于系统布置和气流组织。

1.2.2车间建筑情况

车间高度,可开启面积,天窗、侧窗的布置,屋面形式与结构等是车间进行全面通风气流组织所必需的资料。

2设计依据

2.1车间卫生标准

有害物质在车间空气中的最高容许浓度见《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79)

2.1.1总尘量

一般低碳钢焊条的总尘量容许值为10mg/m3。美、英等发达国家的标准为5mg/m3。

2.1.2有毒物质

单项有毒物质的最高容许浓度见《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79)。

含有毒物质的焊烟,其总尘量容许值按下式计算即

C=Ci

式中C-含有毒物质焊烟总尘量容许值(mg/m3);Ci-有毒物质的最高容许值(mg/m3);η-焊烟中有毒物质的含量,%(重量)。

2.2排放标准

焊接烟尘在室内散发不符合车间卫生标准,但绝大多数局部排风系统的有害物排放量仍能满足环保要求,因此焊烟排风系统一般可不采取净化措施而直排室外。如果系统排风在室内循环,则必须采取净化措施,并应保证排风中有害物含量不大于车间最高允许浓度的30%。

3系统设计原则

3.1全面通风

(1)若每个焊工所占的建筑空间达到283m3,敞开式厂房采用自然通风即可,不必设置机械通风。

(2)若不满足条件(1),则应设置不少于每个焊工3400m3/h的机械通风。

(3)若车间容积在1000m3以下,按(2)计算通风量,同时还应保证车间换气次数达巧15次/h以上。

(4)对车间空气循环净化的全面通风及自然通风,都应保证车间至少每4小时换气一次。

3.2局部通风

(1)每个焊工一台风机,不过滤而将烟尘直排室外的大风量局部排风系统,其风量为每个焊工1000m3/h。

(2)有过滤装置,排风在车间内循环的局部通风系统,根据不同焊条种类,风量在每个焊工100~1000m3/h之间。

(3)5~25个吸风点共用一台风机的局部排风系统,如果选择最佳排风罩并及时关闭不用的吸风口,其排风量较小,为每个焊工100m3/h。

(4)当总尘量最高允许浓度为10mg/m3时,局部排风量见表1。

(5)无论是固定的还是移动的排风罩,都应保证近弧处的控制风速0.5m/s以上。气体保护焊近弧处的控制风速应在0.5~1m/s之间,以免破坏保护气体。过排风罩的最小风量见表2。

焊烟治理系统设计

焊烟治理系统设计

3.3点排风

3.3.1大风量低压系统

这种方式排风量较大。一般每个吸风口风量500~1000m3/h,管径为φ75~150mm,系统静压600~1000pa,罩口至电弧距离300~400mm。烟气不经净化直接排出室外。

3.3.2小风量高压系统

这种方式排风量小。一般每个吸嘴风量为100~200m3/h,软管管径为φ32~50mm,系统静压8000~14000pa,罩口距电弧小于100mm。烟气净化后排放。

4焊烟治理设备的选择

焊烟治理设备的选择是系统设计的一项重要内容。设备选择是否合理直接关系到污染治理方案的成败。合适的设备不仅可以取得好的治理效果,还可以节约运行费用用。

4.1焊烟治理设备

常用的几种焊烟治理设备见表3。

焊烟治理系统设计

焊烟治理系统设计

4.2性能参数

选择排烟净化设备一般只需考虑两个基本性能参数,风量和净化效率。

4.2.1风量

设备必须满足单位时间排风量的要求。无论是选择风机还是净化器,都应考虑一定的设备余量。

4.2.2净化效率

净化器或过滤器对烟尘和有害气体如需要的净化效率必须满足设计条件下的卫生要求。

4.3经济因素

焊烟治理系统的经济性是影响设备选择的重要因素。经济性主要体现在初始投资、运行费用和维护费用三个方面。

4.3.1初始投资

较大的固定风管局部排风系统初始投资高,如果系统利用率高,则可通过运行费用的降低来补偿。便携式净化器初始投资最低。移动式机组的成本高于便携式设备。

4.3.2运行费用

有多个吸风口的固定风管局部排风系统,如果利用率高,不用的吸风口能及时关闭,其运行费用是最经济的。否则移动式机组更经济。

4.3.3维护费用

所有排风系统和设备都需要维护。固定风管系统若不装净化设备则只有一台风机,维护量很少。如果装有静电式过滤器,除操作中的干式清灰外,只需每两周湿洗一次,日常维护量也不多。若采用滤布或滤纸类过滤器,有时会难于清灰。滤纸需经常更换,维护费用用较高。

由于焊接产生的飞溅物温度很高,容易损坏排风罩和软管。因而对于移动式机组和便携式净化器来说,除了要维护过滤器外,这些都是需要维修的易损件。

4.4设备选择

不同工艺方法焊烟治理措施和设备的选择见表4。

焊烟治理系统设计

5排风罩设计与布置

排风罩设计是保证焊接排烟效果的关键因素。尤其对于手弧焊而言更是如此合理的排风罩设计,不仅可以减小设备容量,而且可以节约运行费用。

5.1排风罩设计原则

5.1.1罩子形状的确定

(1)进行设计工况下的模型试验,根据试验结果,应用相似性原理确定罩子形状和尺寸。

(2)如缺乏试验数据,可参考类似工况的经验而定。

(3)听取焊工对排烟罩设计的意见。

(4)罩子的设计既要不影响电弧,又要尽可能扩大其捕集烟尘的范围。

(5)对于手工电弧焊,至少要保证一根焊条的焊缝长度为罩子控制范围

5.1.2控制风速

不同型式排风罩的控制风速见表5。

焊烟治理系统设计

5.2排风罩布置

固定式排风罩一般与固定管联在一起,或者固定在工作台上。

活动式排烟罩的布置形式有:

(1)自衡管定位。

(2)磁铁座吸附在焊件上。

(3)附着在焊枪上。

(4)附着在沿导轨移动的台车上。

6结束语

焊烟治理系统设计与焊接工艺密切相关,因此,在系统设计之前应尽量全面地掌握有关工艺资料,并针对车间建筑状况确定设计方案,然后根据设计风量和卫生标准,选择治理设备,确定排风罩型式和尺寸。正确的系统设计和设备选择是取得良好治理效果的重要保证。值得一提的是,焊工的自我健康保护意识和对排风系统的接受程度也是影响系统利用率的重要因。