摘要： 高大工業(yè)廠房控制焊煙傳統(tǒng)的通風(fēng)方式是局部通風(fēng)或局部通風(fēng)與全面通風(fēng)的結(jié)合。由于空間高大，傳統(tǒng)的通風(fēng)方式勢(shì)必存在通風(fēng)量大、運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)。本文以某一焊接車間為例，采用全面通風(fēng)和吹吸式通風(fēng)兩種方案分別對(duì)焊煙進(jìn)行控制，探討吹吸式通風(fēng)在高大空間廠房應(yīng)用的優(yōu)越性。關(guān)鍵字： 高大工業(yè)廠房 焊接煙塵 全面通風(fēng) 吹吸式通風(fēng)

　　Comparing the Ventilation Methods of Controlling Welding Fume in Large Workshop

　　Abstract The traditional ventilation method of controlling welding fume in large workshop is the combination of partial ventilation and general ventilation . Because the space is very large ,the traditional ventilation method has some demerits , such as the large ventilation volume and high running cost . In this article , taking an welding workshop as an example , the author use two ventilation methods of general ventilation and push-pull ventilation to control welding fume , and study the merits of push-pull ventilation in controlling welding fume of large workshop .

　　Keywords large workshop welding fume general ventilation push-pull ventilation

　　0 引言

　　焊接技術(shù)是近代先進(jìn)制造方法之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有舉足輕重的地位。焊接過(guò)程中，電弧區(qū)的最高溫度可達(dá)5000℃左右，任何金屬及其氧化物均可被熔化、蒸發(fā)，該過(guò)程將產(chǎn)生大量的粉塵、氣體和蒸汽。粉塵主要來(lái)源于焊條的藥皮，小量來(lái)自焊芯和母材，其化學(xué)成分多達(dá)二十余種，常見(jiàn)的有Fe、Ca、Mn、Si、Ni、Cu、Cr等。焊接過(guò)程產(chǎn)生的有害氣體主要為：CO、CO2、NOX、O3等。焊接過(guò)程中產(chǎn)生的污染物種類多、危害大，能導(dǎo)致多種職業(yè)病（如焊工硅肺、錳中毒、電光性眼炎等）的發(fā)生，已成為一大環(huán)境公害。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)焊接煙塵的處理，主要采用全面通風(fēng)和局部通風(fēng)兩種傳統(tǒng)的通風(fēng)方式。本文以某一焊接車間為例，比較控制焊煙的傳統(tǒng)通風(fēng)方式和吹吸式通風(fēng)兩種方案，分析其初投資及年運(yùn)行費(fèi)用，探討在高大工業(yè)廠房應(yīng)用吹吸式通風(fēng)方式控制焊煙的可行性。

　　1 傳統(tǒng)通風(fēng)方式

　　控制焊接煙塵的傳統(tǒng)方法主要有局部通風(fēng)和全面通風(fēng)兩種。局部通風(fēng)可以有效阻止無(wú)組織氣流在空間內(nèi)帶動(dòng)污染物擴(kuò)散，并且消耗的空氣量較少。對(duì)于焊接車間，有固定工作臺(tái)的手工焊接，局部通風(fēng)罩能將焊接煙塵基本上抽走，采用局部通風(fēng)方式能夠取得較好的治理效果，是比較經(jīng)濟(jì)的治理措施。但是在很多情況下，由于生產(chǎn)過(guò)程、工藝布置及操作等條件限制，不能設(shè)置局部通風(fēng)，或者采用了局部通風(fēng)，仍然有部分有害物質(zhì)擴(kuò)散在室內(nèi)，在有害物質(zhì)的濃度有可能超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則應(yīng)輔以自然的或機(jī)械的全面通風(fēng)，或僅采用自然的或機(jī)械的全面通風(fēng)。

　　《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50019-2003）》中規(guī)定：同時(shí)放排熱、蒸汽和有害氣體或僅放散密度比空氣小的有害氣體的生產(chǎn)廠房，除設(shè)局部通風(fēng)外，宜在上部地帶進(jìn)行自然或機(jī)械的全面通風(fēng)，其通風(fēng)量不宜小于每小時(shí)1次換氣，房間高度大于6米時(shí)，通風(fēng)量可按每平方米地面面積6m3/h計(jì)算[1]。在焊接車間內(nèi)，當(dāng)工作地點(diǎn)不固定時(shí)，則電焊煙塵難以用局部方法排除。因此，必須輔以或另行設(shè)置全面通風(fēng)來(lái)排除這部分煙塵。

　　一般焊接車間的特點(diǎn)是廠房比較高大、焊接件大小不定、焊接地點(diǎn)不固定、焊接方式較多。為了不影響焊接加工,通風(fēng)工程設(shè)計(jì)時(shí),往往考慮的是全面通風(fēng)方式。通常，全面通風(fēng)以廠房的換氣量或換氣次數(shù)為基礎(chǔ)。因此，對(duì)于高大工業(yè)廠房，全面通風(fēng)勢(shì)必存在通風(fēng)量大、消耗電能多、運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)，冬季運(yùn)行因需要供暖，耗電量更大。

　　2 吹吸式通風(fēng)

　　吹吸式通風(fēng)是利用射流作為動(dòng)力，把有害物輸送到通風(fēng)口再由其排除，或者利用射流來(lái)阻擋、控制有害物的擴(kuò)散。從通風(fēng)工程空氣流動(dòng)理論中我們知道，吹出氣流的速度衰減較為緩慢，例如，在其軸線上2倍口徑處仍是100%，在20倍口徑處還保持22%左右，可見(jiàn)它的捕捉能力，特別是輸送能力是優(yōu)越的[2]。吸入氣流的速度衰減較快，因此把吹出氣流和吸入氣流組合在一起協(xié)同作業(yè)，就可以彌補(bǔ)吸入氣流控制能力弱的缺點(diǎn)，從而有效地控制污染物的擴(kuò)散。吹吸式通風(fēng)原理圖如圖1所示。

　　

　　圖1 吹吸式通風(fēng)原理圖

　　吹吸氣流不但可以控制單個(gè)設(shè)備散發(fā)的有害物，而且可以對(duì)整個(gè)車間的有害物進(jìn)行有效的控制。在廠房某一高度并排布置多個(gè)噴口，將具有一定能量的空氣射入大空間，形成前進(jìn)方向一致的多股平行射流。到一定距離后，每股射流將受到相鄰射流的影響，出現(xiàn)流線重合現(xiàn)象，如圖2所示。匯合以后，射流只能在縱向發(fā)展，當(dāng)P/d0=5～15時(shí)，射流在10d0～25d0處匯合，射流到達(dá)30d0～50d0以后各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向平行與x-y平面，沿垂直于該平面的直線上的速度分布趨向均一，因此射流在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)近似于平面運(yùn)動(dòng)，形成水平的空氣屏障[3]。由于廠房空間大，并排布置的風(fēng)口個(gè)數(shù)多，射流匯合一段距離后，在大空間中形成寬度比變化中的厚度大得多的扁平氣流。

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　　圖2 股平行氣流射流結(jié)構(gòu)圖

　　P——噴口間距 (m) d0——噴口直徑 (m) x——射流射程 (m)

　　采用吹吸式通風(fēng)方式控制高大工業(yè)廠房中的焊煙，就是利用在建筑物側(cè)墻一定高度吹出的噴射氣流形成空間隔斷，以送風(fēng)口中心為分層面，將高大工業(yè)廠房在高度上分為上下兩個(gè)區(qū)域，把工作區(qū)散發(fā)的焊煙最大程度的控制在一定的高度范圍內(nèi)，即廠房的下部區(qū)域?yàn)榭刂茀^(qū)，并借助于射流引起的氣流流動(dòng)將污染物帶到通風(fēng)口將其排除。分層面以上的區(qū)域?yàn)榉强刂茀^(qū)。從理論和各種現(xiàn)場(chǎng)狀況分析，吹吸式通風(fēng)利用射流形成空氣隔斷，能對(duì)焊接車間有害物進(jìn)行有效的控制，而且工程投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較少并且不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)工人操作和設(shè)備維修。

　　3 通風(fēng)方案比較

　　本文以某一焊接車間為例，廠房的建筑尺寸為長(zhǎng)120m，寬36m，高12m。

　　3．1 全面通風(fēng)方案

　　該焊接車間的特點(diǎn)是廠房高大、焊接地點(diǎn)不固定、焊接方式較多。為了不影響焊接加工,進(jìn)行傳統(tǒng)的通風(fēng)工程設(shè)計(jì)時(shí),采用的是全面通風(fēng)方式。由于焊接設(shè)備產(chǎn)塵量未知，全面通風(fēng)以廠房的換氣量或換氣次數(shù)為基礎(chǔ)，據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般大型焊接車間應(yīng)每小時(shí)通風(fēng)10～15次[4]。本工程采用每小時(shí)通風(fēng)10次，通風(fēng)量為518400 m3/h，為保持室內(nèi)負(fù)壓送風(fēng)量小于通風(fēng)量為516000 m3/h。本工程采用全面通風(fēng)方案時(shí)，送通風(fēng)管道采用1mm厚的鍍鋅鋼板，共計(jì)2640 m2；通風(fēng)口(800mm×800mm)48個(gè)；送風(fēng)口(1000mm×800mm)40個(gè)；送風(fēng)機(jī)8臺(tái)（風(fēng)量66541 m3/h，功率22kw）；排煙風(fēng)機(jī)4臺(tái)（風(fēng)量145020 m3/h，功率160kw）。

　　3．2 吹吸式通風(fēng)方案

　　3．2．1 送風(fēng)射程

　　據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50019-2003）》，側(cè)送多股平行射流，采用單側(cè)送風(fēng)時(shí)，射流末端上邊界與對(duì)方墻面在工作區(qū)以上相交；雙側(cè)對(duì)送時(shí)，射流末端上邊界應(yīng)該在工作區(qū)以上搭接，以避免污染氣流逃逸。示意圖如圖3所示。

　　

　　圖3 在高大廠房應(yīng)用吹吸式通風(fēng)示意圖

　　射流的射程等于射流的作用距離減去末端擴(kuò)散范圍[5]：

　　X=S-R

　　X—射流的射程(m)；

　　S—射流的作用距離(m)；

　　R—射流末端擴(kuò)散范圍(m)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般

一．概 述： 隨著高瓦斯礦井的安全生產(chǎn)需要，急需開(kāi)發(fā)一種局扇組合開(kāi)關(guān)以代替目前4臺(tái)BQD-80或BQD-120拖動(dòng)兩臺(tái)2×55KW風(fēng)機(jī)的現(xiàn)狀，這將大大簡(jiǎn)化供電線路，接線、調(diào)試時(shí)間縮短，最重要的是提高了設(shè)備的自動(dòng)化程序和產(chǎn)品的可靠性。
二. 控制原理： 煤礦安全生產(chǎn)要求必須保證掘進(jìn)巷道的供風(fēng)是連續(xù)的，以避免瓦斯集聚，發(fā)生惡性多人死亡事故，尤其在高瓦斯礦井中局扇風(fēng)機(jī)在煤礦安全規(guī)程中要求一用一備而且是雙回路專用線路供電。
根據(jù)局扇風(fēng)機(jī)工作的特點(diǎn)，局扇風(fēng)機(jī)的控制的可靠性顯得尤為重要，所以在設(shè)計(jì)局扇風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān)時(shí)，主控制器選用S7-200系列可編程控制器，完成開(kāi)關(guān)動(dòng)作的邏輯控制，負(fù)載回路的漏電閉鎖，供電電源的過(guò)壓保護(hù)以及電機(jī)過(guò)載、短路保護(hù)等功能。而且主風(fēng)機(jī)控制回路和備用風(fēng)機(jī)控制回路采用兩套完全獨(dú)立的PLC工程，兩套工程之間用通訊的方式互相監(jiān)視，互為備用。兩套PLC都具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的功能，以便將風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)傳于上位機(jī)。
三．功能介紹
1. 模式設(shè)定
A. 手動(dòng)―單機(jī)（試轉(zhuǎn)功能），不具備自動(dòng)切換功能。
B. 自動(dòng)―單機(jī)（逐個(gè)增加級(jí)數(shù)，隨著巷道的延伸長(zhǎng)度變化）。
C. 自動(dòng)―雙機(jī)
2. 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)
A. 過(guò)載
B. 短路
C. 漏電閉鎖
D. 過(guò)、欠壓
E. 斷相
3. 自動(dòng)切換功能
A. 對(duì)切換的延時(shí)要求
1) 雙電源間的延時(shí)要求0-9s可調(diào)。
2) 級(jí)與級(jí)間的起動(dòng)延時(shí)0-9s可調(diào)。
B. 切換條件的可靠實(shí)現(xiàn)（通訊、不間斷vsp、傳統(tǒng)辦法）
C. 風(fēng)機(jī)的工作時(shí)間累加或倒計(jì)時(shí)，并有聲光提示報(bào)警和數(shù)碼顯示功能，如：“該倒機(jī)了”。
D. 主副風(fēng)機(jī)的選先問(wèn)題。分主、副優(yōu)先。
4. 兩閉鎖功能
A. 風(fēng)電閉鎖功能：風(fēng)機(jī)在切換延時(shí)間隔內(nèi)，要閉鎖動(dòng)力總饋電開(kāi)關(guān)，且要手動(dòng)復(fù)位，不能自動(dòng)復(fù)電。
B. 瓦斯電閉鎖：要可用，也可不用。
C. 兩閉鎖的節(jié)點(diǎn)有選擇性，即可用常開(kāi)，又可用常閉。
5. 遠(yuǎn)程功能：通過(guò)接口與煤礦安全監(jiān)測(cè)工程聯(lián)系，能在地面調(diào)度室知道風(fēng)機(jī)或開(kāi)關(guān)工程已切換了，或需要立即檢修某個(gè)部位。
1． 控制部分能顯示工作電壓、電流、瓦斯?jié)舛炔⒛苡洃浌收蠀��?shù)。
四．發(fā)展前景
該項(xiàng)目的實(shí)施，能可靠的控制采掘工作面的通風(fēng)設(shè)施，在任何一路電源或任何一臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，都能迅速切換至備用電源或備用風(fēng)機(jī)。而且可以在不影響正常工作的情況下，排除故障，進(jìn)行檢修，大大減少了重大事故的發(fā)生，減少了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)，也大大提高了生產(chǎn)效率。
綜上所述，該項(xiàng)目的實(shí)施，可取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且可使用戶享受科技發(fā)展帶來(lái)的無(wú)限風(fēng)光，社會(huì)效益明顯。
五．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（附下）


殼體采用對(duì)稱式結(jié)構(gòu)，一體式兩個(gè)獨(dú)立隔爆腔，進(jìn)出線引入咀和控制線咀都有足夠備用數(shù)量，兩個(gè)快開(kāi)門方便開(kāi)關(guān)檢修，本體采用小車碰撞方式，可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)檢修。

附實(shí)物圖：


五 應(yīng)用情況：
從2004年4月17日開(kāi)始使用至今，樣機(jī)在晉煤集團(tuán)成莊礦井下綜掘五隊(duì)掘進(jìn)巷道施工中使用，未出現(xiàn)過(guò)風(fēng)機(jī)主回路停電，副風(fēng)機(jī)回路不切換的情況，連續(xù)使用掘進(jìn)巷道近3000米，受到綜掘機(jī)電工人的良好評(píng)價(jià)，提高了局扇風(fēng)機(jī)的控制可靠性和管理的簡(jiǎn)化。

廠房降溫負(fù)壓風(fēng)機(jī)
通風(fēng)除塵
安徽負(fù)壓風(fēng)機(jī)

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