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工矿检修车间通风及焊烟净化系统方案调研与选择

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-29 16:10:42

摘要:本文通过论述工矿检修车间通风及焊接烟气净化问题的解决过程,揭示了冬季北方工厂厂房通风面临的主要问题,冬季通风厂房内能量损失较大,通过补热风的方式实现厂房内通风换气费用较高,对于产品附加值低的企业,通风方式需要谨慎选择。

关键词:车间;通风;焊烟净化系统;选择

1焊烟净化及通风方案立项背景

铁煤集团机械制造公司(以下简称机械公司)原有厂房主要用于综机设备的检修,当时一个车间有一两台焊机就可以满足生产要求,焊接烟尘对作业环境影响小,基本依靠门、窗自然通风,近些年,随着机械公司逐渐由综机设备检修向制造的转型,液压支架、带式输送机、起重机已经成为公司的重点产品,自然通风方式已不能满足生产上的通风要求。2011年9月工矿检修车间就提出车间焊接时烟尘较大,影响操作者正常作业的问题。机械公司内部的结构件分厂、综机配件分厂、立新分厂等也存在同样的通风问题。

焊烟净化系统方案

通过初步调研,机械公司充分认识到厂房通风问题已成为工厂转型过程中需要面对的一个客观事实,一方面组织相关人员进行深入调研,查阅行业资料,并先后咨询机械工业第一设计研究院、北方设计研究院等通风方面的专家,另一方面聘请广州新瑞环保科技有限公司、坎贝尔环保设备(上海)有限公司等国内著名通风设备制造的专业厂家根据我公司实际情况制定具体通风方案,以解决目前车间焊接时烟尘大、通风不畅的问题。

2工矿检修车间基本概况

机械公司工矿检修车间以制造40T刮板输送机、带式输送机、液压支架结构件,检修绞车、电机车等矿山设备为主,车间现有18台二氧化碳气体保护焊焊机,年产值大约两千万元。车间基本概况如下:

(1)厂房长96m,宽18m,高12m,面积约1728m2。

(2)地理位置:北纬41°46’东经123°26’,室外气象参数,室外:干球温度:冬季空调温度:-22℃;夏季空调温度:31.4℃。

(3)现场工况:车间生产以型材、板材焊接及气割过程为主,操作过程中产生大量焊接烟尘及有毒金属氧化物,而且焊接地点不固定,产品类型多,原车间厂房设计没有通风系统,完全依靠自然通风,不仅影响气体保护焊焊接质量,而且车间烟尘浓度超标,危害操作者健康。

(4)理论上通风方案应达到的标准

要求车间生产时,厂房内4m以下空气清洁度达到

1、《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002)

2、《工业场所有害因素职业接触限值》(GBZ2-2007)中的有害粉尘浓度≤6mg/m3要求。工作区以上焊接烟尘不应有聚集及明显烟雾现象。

3、烟尘经过净化后排放到空气中的气体应符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)要求。

3工业厂房常用的通风方案

目前焊接烟尘净化问题普遍集中在造船、汽车、车辆厂、工程机械和煤矿机械等领域,国内外焊接烟尘的治理主要以局部排风、局部送风为主,全面通风为辅的手段来改善焊接车间的劳动卫生环境。

工业厂房常见的通风方式分为活塞送风混合通风置换通风局部通风四种。下面介绍四种方式的特征:

1、活塞送风

采用低动量大面积的单向流将整个室内的空气从房间的另一侧排出,类似于用活塞将污染空气退出房间。室内气流组织受低速的均匀流控制,基本无扰流。见图1。

焊烟净化系统方案

2、混合通风

又称稀释通风,将新风高速送入房间,产生强烈的掺混效应,稀释室内污染物浓度。室内气流受高速的送风控制。见图2。

焊烟净化系统方案

3、局部通风

仅将新风送入室内的某个特定区域,控制这个区域的温度和污染物浓度,其余区域不予控制。送气流部分受浮力控制,部分受送风控制。见图3。

焊烟净化系统方案

4、置换通风

在房间下部送入低俗低温新风,利用浮力产生近似的活塞流,将污染物和余热从房间上部排除,利用密度差在室内形成上下两个相对独立的区域。室内气流受浮力控制。见图4。

焊烟净化系统方案

4焊接车间通风方式的选择

焊接车间通风应综合考虑通风目的以及实际场合,结合各种通风方式的特点加以取舍,以达到预定要求。同样的,在选定好通风方式以后,也可采取适当措施扬长避短,使其更加有效。

北方工厂焊接厂房在选择通风方式上有一点需要重点考虑—冬季厂房取暖问题,因为要保证焊接烟尘降低到不影响操作者健康的浓度,每小时通风换气次数至少要达到5-6次/h,因此冬季通风厂房内能量损失是相当大的,工矿检修车间长96m,宽18m,面积1728m2,高度12m,体积为20736m,大约2万m的空气每小时换气5~6次,初步计算一个取暖季按120d计算,如果要补充相应的能量,即将2万m3的室外气温-15℃(按冬季调兵山室外平均气温计算)的空气加热到室内15℃,每个取暖季蒸汽费大约30万元。

如果考虑室内空气不直接排空,过滤净化后循环利用(这样可以减小室内空气的能量损失),则需要铺设相应的进回风管道,2台送回风离心风机、过滤设备,同时还要考虑补充15~20%的新风,一次性设备投入费用也大约50万元左右,同时每个取暖季补充的新风加热费用也大约5万元左右。

综上所述,冬季北方工厂通风问题是很多工厂面临的一个难题,不仅仅是技术层面的问题,成本因素也是困扰工厂决策者的一个重要因素。

4.1分层置换通风方案

分层置换送风原理:置换通风将较凉的新鲜空气直接低速送入房间底部的工作区,由于低温空气比重大,因此在地板上形成一层由新鲜空气扩散而成的空气湖。在图5中,室内的热源(人员及设备)加热空气,产生向上的气流,新鲜空气随对流气流向室内上部流动形成室内空气运动的主导气流。较热的污染空气堆积在房间顶部,受到流上来的受热空气的挤压,由设置在房间顶部的排风口排出。

焊烟净化系统方案

分层置换送风虽然可以解决焊接烟气净化问题,但是成本较高。经过我们初步测算,即使自己研发,费用也在50~60万元。

4.2冬季厂房内补热风方案

如果采用冬季厂房内污浊空气直接排空,向厂房内补送热风,要想达到理想的通风要求,仍然需要铺设必要的送回风管路及配套送回风风机,虽然一次性设备投入费用较低,大约20万元左右,但是补送热风所需的蒸汽费用较高,每个取暖季大约34万元,运行费用较高,显然不可取。

4.3厂房内空气净化过滤后排回车间方案

为减少冬季厂房内空气的能量损失,也可以考虑将厂房内热空气(焊接烟尘)进行过滤、净化后在排回车间,同时还需向厂房内补充15~20%的新风,该方案热能量损失相对较小,但是该方案设备一次性投入大,需要铺设相应的进回风管路,增设进回风风机,过滤及加热设备,大约50万元,由于需要补充新风,不计算电费,每个取暖季的蒸汽费用大约5~6万元。显然该方案设备投入以及运行费用也是我们要重点考虑的。实际上这个方案相当于仿制广州新瑞环保分层送风方案。

4.4可移动式焊接烟尘净化器方案

可移动式焊接烟尘净化器可净化大量悬浮在空气中对人体有害的细小金属颗粒。具有噪声低、使用灵活、占地面积小等特点。净化器主体下方带有轮子,能在厂房内自由移动。引风通道采用柔软的材料制作,可任意弯曲,方便与焊接作业处紧密连接,在保证高效引风的前提下,兼顾灵活。

可移动式焊接烟尘净化器质量较好的国外产品每台在4万元左右,价格较高,同时该产品对于工作地点固定,工件较小,不需要经常吊车翻转的工况比较适合。

4.5选择台边墙风机与可移动式焊接烟尘净化器配合

边墙风机是一种改进的轴流风机(图6),方形外壳设计可以方便地安装在混凝土墙、砖墙上,方形防雨罩结构牢固。叶片采用先进的前掠型,具有噪声低、风量大、运行可靠、性能参数范围广、安装简便等特点,其内部重力式止回风阀可确保车间在风机不开时保持与室外隔绝。工矿检修车间共12跨,可在每跨对侧墙距地面4m处各安装一台,共24台。每台风机风量7655m/h,全压138Pa,功率0.37kW,重量大约30kg。该方案简单易行,只需在车间侧墙上开600X600mm的方形孔即可。

焊烟净化系统方案

选择边墙风机+可移动式焊接烟尘净化器的优点:

(1)设备投入运行费用较低。设备投入大约8万元,总功率不到10kw;

(2)安装简单,维护方便;

(3)冬季可根据厂房内焊接烟尘状况、室外气温温度适时调节风机的开启运行;

(4)烟尘集中的重点工位配合可移动式焊接烟尘净化器除尘。

5结语

综上所述,北方焊接车间通风及净化问题是一个复杂的系统工程。冬季厂房内能量损失问题是困扰设计者的一个关键问题,无论是铺设通风管路进行过滤、净化还是补热风费用都较高。目前国内在工厂整体通风方面做得成功案例较多的企业是广州新瑞环保,广州新瑞环保整体分层送风工程案例一般在车辆厂、工程机械厂应用较多,煤机行业应用的有郑煤机、三一重机、佳木斯煤机,这些企业的产品附加值都要高于我们很多。

选用边墙风机的通风方案是在考虑车间通风需求与企业效益、赢利能力基础上现阶段一个比较现实的选择,尽管这种通风方案还不能解决现在面临的所有问题,但是在改善操作者的作业环境方面还是有一定效果的。