焊接、气割烟尘来自于气体保护焊、手工电弧焊、氩弧焊、氧乙炔切割等工位产生的焊接烟尘。
表2.3-4 几种焊接(切割)方法的发尘量一览表
焊接方法及焊接材料 | 施焊时发尘量(mg/min) | 焊接材料的发尘量(g/kg) | |
手工电弧焊 | 低氢型焊条(结507,直径4mm) | 350~450 | 11~16 |
钛钙型焊条(结422,直径4mm) | 200~280 | 6~8 | |
二氧化碳焊 | 实芯焊丝(直径1.6mm) | 450~650 | 5~8 |
药芯焊丝(直径1.6mm) | 700~900 | 7~10 | |
氩弧焊 | 实芯焊丝(直径1.6mm) | 100~200 | 2~5 |
埋弧焊 | 实芯焊丝(ф5) | 10~40 | 0.1~0.3 |
氧-乙炔切割 | 40~80 |
根据上述排放参数,计算得出车间焊接烟尘产生情况如下:
表2.3-5 焊接烟尘产生情况一览表
车间 | 焊接类型 | 焊材用量(t/a) | 产尘系数(g/kg) | 产尘量kg/a | 是否收集净化 | 排放方式 |
1#车间焊接区 | 手工电弧焊 | 2 | 8 | 16 | 否 | 无组织 |
二氧化碳焊 | 2 | 10 | 20 | 否 | ||
氩弧焊 | 2 | 5 | 10 | 否 | ||
氧-乙炔切割 | 900h | 80mg/min | 0.432 | 否 | ||
小计 | – | – | 46.432 | 否 |
焊接烟尘全部无组织排放,产生及排放情况如下表:
表2.3-6 焊接烟尘排放参数一览表
车间名称 | 净化前产生情况 | 排放建筑面积(m2) | 排放高度(m) | |
速率kg/h | 产生量kg/a | |||
车间焊接区 | 0.019 | 46.432 | 95m*84m =7980 1#生产车间 | 5 |
1)焊丝直径
焊丝的直径通常是根据焊件的厚薄、施焊的位置和效率等要求选择。焊接薄板或中厚板的全位置焊缝时,多采用1.6mm以下的焊丝(称为细丝CO2气保焊)。焊丝直径的选择参照下表
焊丝直径(mm) | 熔滴过渡形式 | 可焊板厚(mm) | 施焊位置 |
0.5~0.8 | 短路过渡 | 0.4~3 | 各种位置 |
细颗粒过渡 | 2~4 | 平焊、横角 | |
1.0~1.2 | 短路过渡 | 2~8 | 各种位置 |
细颗粒过渡 | 2~12 | 平焊、横角 | |
1.6 | 短路过渡 | 2~12 | 平焊、横角 |
细颗粒过渡 | 〉8 | 平焊、横角 | |
2.0~2.5 | 细颗粒过渡 | 〉10 | 平焊、横角 |
(2)焊接电流
注:全年焊接时间约2400h。
由于本项目焊接量大,焊接烟尘较大,本次评价建议:
1)固定点位焊接且焊接工件小时采用集气罩收集后排放;
1)移动点位焊接且焊接工件大无法采用集气罩收集的可考虑采用带烟尘回收的焊接手臂或者移动式收尘设施或者带有收尘设施的焊接机器人等先进焊接技术。
焊接烟尘净化与通风
通风系统主要包括吸吹式通风系统、局部式通风系统、全局式通风系统和个体防护面罩。通风系统的选择原则是轻便性、可移动性及实用性。在国外,焊工大量使用可移动的局部通风装置。国外大力倡导全面通风为辅,局部通风为主的通风系统选择原则。各种焊接烟尘收集、净化装置都向成套性、组合性、可移动性、小型化及节省资源方向发展,并且取得了较好的成绩,特别是可移动的各种焊接烟尘净化装置为各国广泛采用。
1.吸气式通风装置
吹吸式通风装置是一种能有效控制污染源扩散的通风装置。在棚板焊接上单纯采用吸气罩来排除大面积焊接烟尘,存在着效果不理想及方式不够合理等问题,因而提出了将吹吸式通风装置用于棚板焊接烟尘控制。
试验发现,在棚板焊接上采取吹吸式通风装置,使作业时散发的电焊烟尘得到了有效控制,治理后棚板附近作业带的烟尘平均质量浓度均符合国家卫生标准(低于6mg/m3),而且由于必要风量小,故能降低动力消耗,节省设备的初投资和运行费。因此较之于吸气罩,不仅更为合理有效实用,而且具有一定先进性,同时为治理大件焊接烟尘污染,提供了一种可借鉴的方法。
2.压力引射式局部通风装置
在密闭容器内焊接,电焊烟尘不断凝聚,浓度不断升高,有时可达800mg/m3,严重危害电焊工人的身体健康。密闭容器焊接作业的局部通风是改善作业环境的必要措施。密闭容器一般只有1~2个孔口,且孔口面积较小。一些密闭容器内部结构复杂,空间狭小;同时为了控制焊接烟尘,要求通风设施设置在施焊点附近,并且能够随时移动。这就要求局部通风设施不但要有良好的通风效果,而且要轻便、简单。
压力引射式局部通风装置主要由引射器、胶布风筒和磁性固定支座三部分组成。作为密闭容器焊接烟尘净化的有效装置,与烟尘除尘机组相比,压力引射式局部通风装置的优势体现在以下几个方面:(1)安全可靠。(2)体积小,重量轻,便于携带。(3)控制焊接烟尘扩散的有效范围大,不必频繁的移动通风口。(4)含尘空气排放到密闭容器外,再利用车间通风设施进一步处理。但也有一些不足,会产生噪声,需要压缩空气源。
3.风幕集烟尘风机
风幕集烟尘风机利用其独特的结构,造成合理的流场,即短路流场,有效控制、捕集焊接烟尘,增加了吸烟尘的有效吸程,去掉了传统使用的固体吸尘罩。
该项技术经对各种型式样机的研制和多次烟尘试验及大量测试分析,从理论上建立了“短路流场”数学模型,实际烟尘试验验证了其良好的集烟尘效果。实测与理论计算都表明,采用短流场控制烟尘扩散效果良好,吸风口有效吸程比传统方法的有效吸程提高2~3倍,收尘率达到95%以上。
图2 分层送风原理图
图3
间大环境治理:水平环状旋流气涡法
焊烟刚产生时温度在80度左右,在热空气和重力的均衡作用下,烟尘一般上升并悬浮在 4~8 米的厂房上空。我们利用这一特性,将净化设备安装于烟尘悬浮层,形成水平环状旋流气涡流层,保证焊烟浓度最高的空气层不断被扰动循环,以持续进入净化设备内进行收集处理。
工艺流程图
将净化设备安装于厂房两侧现有的支柱上,做到不影响工件摆放,不影响保护气体对焊接过程的保护,不影响工件及其它设备的移动,不影响管线布置,不影响现有的作业习惯。
车间大环境治理:吹吸式水平流治理法
在厂房一侧墙面布置轴流风机,将焊烟吹向另一侧墙面的负压收集口。当厂房跨度较大时,也可在中间跨布置接力诱导风机。产生焊烟的源头应尽量布置在下风侧。
在上升热气流与横向气流共同作用下,焊烟按一定倾角做上升运动,负压收集口的布置区域应在合适高度的基础上稍作扩展,通常为离地3.5-8.5m的空间,以确保上升中及被吹送至收集口的焊烟被尽可能得捕集。
经捕集和处理后的洁净空气可通过布风管路直排在室内,为焊烟气流上升提供外部动力,形成完美的气流组织。
工艺流程图
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