整體廠房治理技術在焊接車間的應用

陳隆勝 鄭中平

1. 整體廠房治理概述

焊接過程中產生的有害物質存在形式有氣態和顆粒狀態兩種；顆粒狀態物質以微小的固體顆粒彌散在空氣中，可進入呼吸系統的顆粒能滲入肺泡內，其尺寸可達10μm，以往稱之為“粉塵”。焊接產生的懸浮在空氣中的顆粒非常小，一般尺寸＜1μm（大多數情況下＜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國際性技術難題。主要表現在：產塵點分布隨機，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。需要控制焊點區域的風速。另外，還要除塵和控溫控濕結合，降低系統能耗。

現代工業廠房的環境要素主要包括：

（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、涂膠等工藝對濕度的要求，人體舒適度對濕度的要求。

（3）凈度 即潔凈度，根據生產工藝和粉塵、毒物特征，采取防塵防毒通風措施控制其擴散，使工作場所各種有害物質濃度達到國家環保標準要求。

（4）鮮度 在相對封閉的車間，必須補充一定的新風，以保持車間空氣的新鮮度。

（5）靜度 即安靜度（噪聲），對工作場所操作人員每天連續接觸噪聲8h的，噪聲聲級衛生限值為85dB(A)。

整體廠房治理技術（置換通風）始于30多年前，最初在北歐運用，占據了北歐國家90%的工業空調市場和75%的民用空調市場，然后逐漸在美國、日本等國家眾多工業廠房中開始運用，原理如圖1所示。

在焊接車間由于在高度上具有穩定的溫度梯度，如果以較低的風速，將溫度較低的新鮮空氣直接送入室內工作區，低溫的新風在重力作用下先是下沉，隨后慢慢擴散，在地面上形成一層薄薄的新鮮空氣層。而室內熱源產生的熱氣流由于浮力作用而上升，并不斷吸卷周圍空氣。這樣在后續新風的推動作用下和頂部抽風口的抽吸作用下，地面上方的新鮮空氣緩緩上升，形成向上的均勻氣流類，于是工作區的含煙含塵空氣為后續的新風所取代。當達到穩定后，在室內由于濃度差而形成兩個區域：上部為混合區，下部為向上流動的潔凈區。

系統由空氣處理系統、冷熱源系統、送/回風系統和控制系統四大部分組成，如圖2所示。

圖1 置換通風原理

2. 整體廠房治理技術可以實現的功能

（1）除塵 根據粉塵性質，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 冷源可采用風冷制冷機組。

（3）采暖 可與采暖結合在一起，室內不需另設采暖系統，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，無需再熱熱源，節約能耗。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去除車間異味。

（6）新風 系統能自動控制，根據室外狀況，調節新風比例，0~100%新風運行，節約能耗，有效改善室內品質。

圖2 結構

3. 凱天整體廠房治理技術優勢

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

（2）系統不受焊接工件大小的影響，不受焊接工位變化的影響，能極大提高生產效率。

（3）采用高效過濾器，過濾精度完全達到室內排放標準，室內空氣可以循環，避免直排造成室內冷量/熱量能源的浪費。

（4）徹底解決煙塵凈化問題，不會對大氣造成二次污染。

（5）所需風量只是傳統混合送風形式的一半，運行能耗大幅度降低。

（6）自動化程度高，采用PLC控制，具備友好的人機操作界面，使用方便。

4. 鋁合金焊接廠房實例

青島四方龐巴迪鐵路運輸有限公司鋁合金廠房除塵除濕控溫系統工程：鋁合金焊接廠房總治理面積46 872m2。總共采用了凱天環保17臺80 000m3/h和3臺90 000m3/h組合式除塵除濕空氣處理機組，冷源采用20臺風冷制冷機組，單臺制冷量440kW，冷凝熱回收量200kW，冬季新風加熱采用直燃式燃燒器，加熱量為200kW。實現了如下目標：

（1）車間內4.5m高度以下工作區域粉塵濃度≤4mg/m3。

（2）廠房夏季室內溫度24～28℃，全年相對濕度≤65%（4.5m下工作區域），冬季溫度≥15℃（以車間正常供暖為前提，機組只對新風加熱）。

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

圖3 發煙效果

圖4 系統啟動15min后效果

5. 碳鋼焊接廠房應用實例

雞西煤礦機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，采用凱天環保整體通風除塵系統工程。系統采用了1臺100 000m3/h組合式除塵空氣處理機組，冬季新風加熱采用電加熱器，加熱量為160kW。效果對比如圖3、圖4所示。實現了如下目標：

（1）車間內4.5m高度以下工作區域粉塵濃度≤4mg/m3。

（2）冬季溫度≥15℃（以車間正常供暖為前提，機組只對新風加熱）。

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