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| 置換通風(fēng) 在焊接煙塵治理中的應(yīng)用 | | 發(fā)布者：admin 點擊：6647 | 作為制造行業(yè)的重要一環(huán)，近年來我國焊接及其相關(guān)的工藝過程發(fā)展相當(dāng)迅速。然而焊接時產(chǎn)生的大量煙塵對從業(yè)人員的身體健康造成了極大的危害。流行病學(xué)的研究顯示，焊工為呼吸道疾病的高發(fā)人群，相關(guān)疾病包括支氣管炎、呼吸道刺激、金屬熱、呼吸功能改變及肺癌等，因此對焊接車間采取適當(dāng)?shù)耐L(fēng)措施，控制煙塵濃度是非常必要的。
與傳統(tǒng)的混合通風(fēng)相比，置換通風(fēng)在某些適用場合具有通風(fēng)效率高、空氣品質(zhì)好和節(jié)能等優(yōu)點。焊接車間的大空間、大層高、污染物與余熱同時產(chǎn)生等特點，使焊接車間特別適合采用置換通風(fēng)的方式。以下從焊接工藝的特點討論置換通風(fēng)在焊接車間的應(yīng)用情況。
1.焊接工藝的特點
焊接中影響到通風(fēng)的兩個因素主要是焊接煙塵和焊接煙羽。其中焊接煙塵是需要通過通風(fēng)排出的污染物，而焊接煙羽則是在焊接條件下產(chǎn)生的特殊的氣流流態(tài)。下面分別介紹焊接煙塵和煙羽對通風(fēng)的影響。
(1)焊接煙塵的特點 焊機(jī)在焊接過程中，釋放大量的焊接煙塵(包括粉塵和氣體)。焊接煙塵是焊接車間的主要污染物。我國《車間空氣中電焊煙塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB16194?-1996)規(guī)定的焊接工作區(qū)的焊接煙塵高容許濃度為6mg/m3。在《工作場所有害因素職業(yè)接觸限制值》(GBZ2?-2002)中規(guī)定焊接煙塵時間加權(quán)平均容許濃度(TWA)為4mg/m3，錳及其化合物(換算成MnO2)的時間加權(quán)平均容許濃度為0.15mg/m3。
焊接煙塵粒子粒徑范圍為1×10-3～1×102μm，其中對人體健康影響大的粒子粒徑是0.1～1μm。這部分粒子能通過人體上呼吸道進(jìn)入肺泡，沉積在肺部，其沉積率達(dá)50%以上，能引起呼吸道疾病及肺癌。因此，0.1～1μm的焊接煙塵粒子是人們研究的重點。其沉降速度與室內(nèi)氣流流速相比可以忽略不計，即可以認(rèn)為煙塵會隨著室內(nèi)氣流而流動。這樣可以通過全面通風(fēng)排出焊接煙塵，減小車間內(nèi)的煙塵濃度。
(2)焊接煙羽的特點 焊接過程中會產(chǎn)生大量的熱，通常電焊機(jī)功率可達(dá)數(shù)千瓦或數(shù)十千瓦甚至更大。其周圍空氣被加熱，隨密度降低而上升，同時卷吸周圍的空氣并流向房間頂部，即形成煙羽。而焊接煙塵由于其粒徑極小，會跟隨煙羽運(yùn)動。
焊接剛開始進(jìn)行時，初始的煙羽相當(dāng)微弱，很容易受到焊機(jī)噴出的保護(hù)氣體的擾亂，初始煙羽的半徑較大。電極的逐漸熔化會使周圍的對流越加強(qiáng)烈，煙羽也逐漸發(fā)展到另外一種形狀。當(dāng)煙羽上升到一定高度后，其溫度已降低至周圍空氣的溫度，無法繼續(xù)上升，便向四周水平散開并形成分層，這個高度稱為煙羽平衡高度。焊接煙羽從開始到充分發(fā)展大約需要1～2min。之后煙羽繼續(xù)擴(kuò)大，其分層整體緩慢上升，此時可以看作半穩(wěn)態(tài)，可借此作為穩(wěn)態(tài)煙羽來研究。
2.置換通風(fēng)的特點
傳統(tǒng)的混和通風(fēng)是從房間上部或側(cè)面高速送風(fēng)，室內(nèi)空氣混合均勻，全室溫度和污染物濃度基本一致。
與混和通風(fēng)不同，置換通風(fēng)是將新鮮空氣直接低速送入房間下部的工作區(qū)(1.8m以下空間)，并在地板上形成一層由較涼的新鮮空氣擴(kuò)散而成的空氣湖。室內(nèi)的熱源(人員及設(shè)備)產(chǎn)生向上的對流氣流，新鮮空氣隨對流氣流向室內(nèi)上部流動形成室內(nèi)空氣運(yùn)動的主導(dǎo)氣流，排風(fēng)口設(shè)置在房間的頂部。送風(fēng)口送入室內(nèi)的新鮮空氣溫度通常低于室內(nèi)工作區(qū)的溫度，較涼的空氣由于密度大而下沉到地表面，如倒水一般在房間下部形成空氣湖，并將污染空氣從上部排出。置換通風(fēng)的送風(fēng)速度約為0.25m/s左右(工業(yè)建筑可增加到0.5m/s左右)。
界面是置換通風(fēng)診-理中的一個重要的概念。在煙羽上升過程中，由于煙羽不斷卷吸周圍空氣加入，其流量不斷增大，若在天花板處此流量大于送風(fēng)量，則根據(jù)連續(xù)性診-理，必將有一部分熱濁氣流下降返回，因此在頂部形成一個熱濁空氣層，在任一個標(biāo)高平面上的上升氣流流量等于送風(fēng)量與回返氣流流量之和。因此必將在某一個平面上煙羽流量正好等于送風(fēng)量，在該平面上回返空氣量為零，這個平面即稱為界面。在穩(wěn)定狀態(tài)時，這個界面將室內(nèi)空氣在流態(tài)上分成兩個區(qū)域，即上部紊流混合區(qū)和下部單向流動區(qū)。
在界面以下，氣流流態(tài)近似于向上的單向流，污染物被煙羽送到房間上部并被排除，不會再次進(jìn)入房間下部，可以下部始終處于較清潔的環(huán)境。而在界面以上，空氣高度混合，其溫度和污染物濃度均較高。不過，由于人員通常不會進(jìn)入該區(qū)域，所以無需加以考慮。
在焊接車間應(yīng)用置換通風(fēng)時，只需要確定界面高度大于工作區(qū)高度，便可工作人員始終處在清潔涼爽的環(huán)境中。
置換通風(fēng)與混合通風(fēng)的工作診-理不同，相應(yīng)的送、排風(fēng)溫度也不同。置換通風(fēng)中，工作區(qū)的溫度及污染物濃度接近送風(fēng)條件，房間上部的溫度和污染物濃度接近排風(fēng)條件；而混合通風(fēng)全室的溫度和污染物濃度基本相同。如要求在工作區(qū)域得到相同的舒適溫度，置換通風(fēng)系統(tǒng)所要求的送風(fēng)溫度可以高于混合通風(fēng)；而如要求在工作區(qū)域?qū)⑽廴疚餄舛瓤刂圃谙嗤姆秶鷥?nèi)，則置換通風(fēng)系統(tǒng)所要求的送風(fēng)量要少于混合通風(fēng)，這為利用低品位熱源以及節(jié)省空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用提供了可能。從另一方面說，在運(yùn)行費(fèi)用相同的情況下，采用置換通風(fēng)，工作區(qū)的煙塵濃度會遠(yuǎn)小于采用混合通風(fēng)，可以極大地改善焊接工人的工作環(huán)境。
3.結(jié)語
(1)在封閉式焊接車間采用置換通風(fēng)，工作區(qū)的除塵和降溫優(yōu)勢明顯。
(2)以上論述主要考慮置換通風(fēng)在夏季制冷工況以及冬季無需供暖的運(yùn)行情況，而在冬季供暖工況下，置換通風(fēng)并無明顯優(yōu)勢，其效果類似于混合通風(fēng)。
(3)置換通風(fēng)在過度季可采用全新風(fēng)系統(tǒng)，節(jié)能效果明顯。
(4)對于煙塵產(chǎn)生量較大的焊接車間，在部分工藝區(qū)可采用局部排風(fēng)和置換通風(fēng)相結(jié)合的方法，以降低全面通風(fēng)的除塵量，從而減小置換通風(fēng)的送風(fēng)量。
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