除尘器

高大工业厂房控制焊烟的通风方案比较

作者:广州新瑞环保    来源:www.    发布时间:2019-05-22 16:06:44

摘要:高大工业厂房中控制焊烟的传统通风方式是局部通风或局部通风与全面通风相结合。由于空间高大,传统的通风方式势必存在通风量大、运行费用高等弊端。本文以某一焊接车间为例,分别采用全面通风和吹吸式通风两种方案对焊烟进行控制,探讨吹吸式通风在高大空间厂房应用的优越性。

关键词:高大工业厂房;焊接烟尘;全面通风;吹吸式通风

1引言

焊接技术是近代先进制造方法之一,在国民经济建设中占有举足轻重的地位。焊接过程中产生大量的粉尘、气体和蒸汽。由于污染物种类多、危害大,易导致多种职业病的发生,已成为一大环境公害。目前,国内外对焊接烟尘的处理主要采用全面通风和局部通风两种传统的通风方式。

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2传统通风方式

控制焊烟的传统方法主要有局部通风和全面通风两种。局部通风可有效阻止无组织气流带动污染物扩散,消耗空气量较少。焊接车间中,有固定工作台的手工焊接,局部排风罩基本上能将焊烟抽走,采用局部通风能取得较好的治理效果,是比较经济的治理措施。但很多情况下,受生产过程、工艺布置及操作等条件限制,不能设置局部排风,或采用了局部排风,仍有部分有害物质在室内扩散,当有害物质的浓度超过国家标准时,应辅以自然或机械的全面排风,或采用自然或机械的全面排风将其替代。

《采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)》中规定:同时放散热、蒸汽和有害气体或仅放散密度比空气小的有害气体的生产厂房,除设局部排风外,宜在上部地带进行自然或机械的全面排风,其排风量不宜小于每小时1次换气,房间高度大于6m时,排风量可按每平方米地面面积6m3/h计算。在焊接车间内,当工作地点不固定时,则电焊烟尘难以用局部方法排除。因此,必须辅以或另行设置全面排风来排除这部分烟尘。

一般焊接车间的特点是厂房比较高大、焊接件大小不定、焊接地点不固定、焊接方式较多。当工件较大且焊点不固定或工件位置不固定或工位上方因工艺干涉等原因不能设局部排风罩时,往往采用全面通风。因此,对于高大工业厂房,由于存在通风效果差的现象,或为提高通风效果而加大通风量,势必存在消耗电能多、运行费用高的弊端,冬季运行因需要供暖,耗电量则更大。

3吹吸式通风

吹吸式通风是利用射流作为动力把有害物输送到排风口再由其排除,或者利用射流来阻挡、控制有害物的扩散。吹出气流的速度衰减较为缓慢,在其轴线上2倍口径处仍是100%,在20倍口径处还保持22%左右。吸入气流的速度衰减较快,把吹吸气流组合在一起协同作业,可以弥补吸入气流控制能力弱的缺点,从而有效控制污染物的扩散。吹吸式通风原理图如图1所示。

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吹吸气流不但可以控制单个设备散发的有害物,而且可以对整个车间的有害物进行有效的控制。在厂房某一高度并排布置多个喷口,将具有一定能量的空气射入大空间,形成前进方向一致的多股平行射流。到达一定距离后,每股射流将受到相邻射流的影响,出现流线重合现象,如图2所示。汇合以后,射流只能在纵向发展,当P/d0=5~15时,射流在10~25d0处汇合,射流到达30~50d0以后各点的运动方向平行于x-y平面,沿垂直于该平面的直线上的速度分布趋向均一,因此射流在这个区域内的运动近似于平面运动,形成水平的空气屏障。由于厂房空间大,并排布置的风口个数多,射流汇合一段距离后,在大空间中形成宽度比变化中的厚度大得多的扁平气流。多股对喷射流的扩展和汇合如图3所示。

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如上所述,在高大工业厂房中采用传统通风方式控制焊烟,存在通风量大、通风效果不好等弊端;为改善其通风效果,可采用吹吸式通风方式控制焊烟。利用在建筑物侧墙一定高度吹出的喷射气流形成空间隔断,以送风口中心为分层面,将高大工业厂房在高度上分为上下两个区域,把工作区的焊烟最大程度地控制在一定的高度范围内。分层面以上的区域为非控制区,分层面以下即厂房的下部区域为控制区,借助于射流引起的气流流动将焊烟带到排风口排除。

从理论和各种现场状况分析,吹吸式通风利用射流形成空气隔断,能对焊烟进行有效的控制。首先,吹吸气流形成空间隔断,将焊烟阻挡在分层面以下,有效阻止了烟尘向厂房上部空间的扩散,降低了焊烟控制的难度,提高了治理效果;其次,分层面以上为非控制区,只对厂房下部区域进行控制,相对于传统通风方式,通风量大大减少,势必降低通风管道耗材,风机选型所需功率减小,从而工程初投资和运行费用大大降低;并且与设置局部排风罩相比,排除了通风设备与工艺布置或工人操作相抵触的困难,不会影响现场工人操作和设备维修。因此,在高大工业厂房中控制焊烟,吹吸式通风相对于传统通风方式而言,具有很大的优越性。

4通风方案比较

本文以某一焊接车间为例,对传统通风方式和吹吸式通风方式进行比较。厂房的建筑尺寸为长120m,宽36m,高12m。

4.1传统通风方案

该焊接车间的特点是厂房高大、焊接地点不固定、焊接方式较多。为了不影响焊接加工,进行传统通风系统设计时采用全面通风方式。由于焊接设备产尘量未知,全面通风以厂房的换气量或换气次数为基础,据经验值一般大型焊接车间排风约10~15次/h。本工程排风采用10次/h,排风量为518400m3/h;为保持室内负压送风量应小于排风量,送风量为516000m3/h。本工程全面通风方案,送排风管道采用1mm厚的镀锌钢板,共计2640m2;排风口48个(800mm×800mm);送风口40个(1000mm×800mm);送风机8台(风量66541m3/h,功率22kW);排烟风机4台(风量145020m3/h,功率160kW)。

4.2吹吸式通风方案

4.2.1 送风射程

据《采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)》,侧送多股平行射流,采用单侧送风时,射流末端上边界与对方墙面在工作区以上相交;双侧对送时,射流末端上边界应该在工作区以上搭接,以避免污染气流逃逸(见图4)。

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射流的射程等于射流的作用距离减去末端扩散范围,即:X=S-R,式中 X—射流的射程,m;S—射流的作用距离,m;R—射流末端扩散范围,根据实验结果一般可取R=0.075X,m。

本工程设计吹吸式通风方案时,采用双侧对送,在厂房腰部两侧布置喷口送风。焊接车间宽度为36m。

双侧对送时射流的作用距离可取厂房宽度的一半,故射流的作用距离取S=1/2×36=18m。

根据实验结果取R=0.075X,将射流的射程公式X=S-R,代入实验结果R=0.075X,所以X=S-R=S-0.075X,故X=S/1.075=16.74m。

4.2.2 送风口高度

送风口高度用下式确定:h1=h+Y+ha,式中 h—工作区高度,m;Y—射流的垂直落差,m;ha—安全高度,一般不作考虑,对有恒温要求的场合取0.3m。

根据实验,推荐Y值范围如下:Y=(1/16~1/4)X,射程较大时可取1/16X,射程较小时可取到1/4X。本工程中,工作区高度取h=2m,射流的垂直落差Y=1/4X=4.19m。考虑到厂房结构,送风口高度定为5.5m。

4.2.3 送风速度

据《采暖通风与空气调节设计规范(GB500.9-2003)》,采用喷口送风时,送风速度一般为4~10m/s,射流轴心末端速度一般为0.5~1.2m/s,喷口直径可采用0.2~0.8m。本工程送风口高度为5.5m,确定送风量为237600m3/h,取吸风口的排风量为射流流量的1.1倍。送风速度取6m/s,射流轴心末端速度取0.8m/s。经计算确定送风管路上喷口直径为0.3m,喷口个数为40个。排风管道上设置3m×0.5m的侧吸风口24个。送排风管道采用1mm厚的镀锌钢板,共计1980m2。送风机4台(风量6132.m3/h,功率24kW),排烟风机4台(风量65429m3/h,功率22kW)。

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4.3方案比较

本工程中镀锌钢板风道单价为120元/m2,送风口单价120元/个,排风口单价为100元/个,喷口单价为150元/个,工业用电0.8元/kWh。每日耗电按8h计算。

采用全面通风方案时,设备初投资约51万元,年运行费用(以电费作为比较)约190万元。采用吹吸式通风方案时,设备初投资约32万元,年运行费用约54万元。

5结论

在高大工业厂房中控制焊烟,吹吸式通风较传统通风方式具有以下优越性:

(1)所需风量小、通风效果好。

(2)与工艺设备的布置、工人操作及设备维修等不相干涉。

(3)因送、排风量大大减少,从而降低了设备的初投资及年运行费用。

(4)以本工程为例,吹吸式通风较全面通风初投资节省约36%,年运行费用节省约71%,烟尘治理效果得到明显改善。

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