焊接車間整體通風(fēng)方案設(shè)計 排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計原理
1. 青島宜蘭環(huán)保焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于，如汽車制造廠、造船廠，工程建設(shè)等方面。
2. 青島宜蘭環(huán)保由于焊接是一種勞動強度比較大的工種，且在焊接工藝過程中會產(chǎn)生大量的有毒金屬煙霧、電焊塵、有害氣體、輻射熱、光污染，嚴重影響工作人員和周邊人員身體健康，因此必須對焊接車間進行通風(fēng)換氣，排除和稀釋有害物，建立良好的焊接環(huán)境。
3. 由于廠房的焊接車間一般具有空間高大、焊接件大小不定、焊接地點不固定、焊接方式較多等特點，使得室內(nèi)氣流組織混亂，污染物較難處理。因此，如何經(jīng)濟有效的解決好焊接車間的通風(fēng)除塵問題，是關(guān)系到生產(chǎn)工作人員身體健康的大問題，以下將對國內(nèi)外焊接車間的通風(fēng)除塵方式進行一定的分析和總結(jié)，供業(yè)內(nèi)人員參考。
4. 通風(fēng)排煙是治理焊接煙塵的一項重要措施，目前采取的通風(fēng)排煙措施主要有四種：點排煙、局部排風(fēng)、全面通風(fēng)、置換通風(fēng)、全室空氣凈化。
5. 國內(nèi)外焊接車間煙塵治理方法及原理
全面通風(fēng)凈化系統(tǒng) 全面通風(fēng)也稱稀釋通風(fēng)，一方面用清潔空氣，稀釋室內(nèi)空氣物中的有害濃度，同時不斷把污染空氣排出室外，使室內(nèi)空氣中有害物濃度不超過衛(wèi)生標準規(guī)定的zui高允許濃度。 全面通風(fēng)通常以廠房的換氣量或換氣次數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)稀釋理論，將車間內(nèi)有害物濃度沖淡到zui高允許濃度之下所需的全面通風(fēng)換氣量按下式計算
1）通風(fēng)量計算：焊接車間連續(xù)長時間工作，焊接
煙塵發(fā)塵近似穩(wěn)定狀態(tài)過程。根據(jù)焊接車間單位時
間平均焊條消耗量計算焊接煙塵發(fā)塵量，計算通風(fēng)量為
L = km/ρy-ρj
式中，L 為通風(fēng)量；
k 為安全系數(shù)3~9，一般取6（與合理的氣流組織有關(guān)）；
m 為焊接煙塵發(fā)塵量，mg/h；
ρj為送風(fēng)空氣中有害物濃度0mg/m3；
ρy 為排風(fēng)空氣中有害物濃度，6mg/m3（國家標準）。
2）換氣次數(shù)法計算：
L=nxV (m3/h )
式中 ： L—通風(fēng)量 m3/h
n—換氣次數(shù)，（次/h） 在大型焊接車間，根據(jù)煙塵濃度計算選擇通風(fēng)機，一般每小時應(yīng)排風(fēng)10～15次。；
V—車間體積（ m3）。
3）.焊接過程中煙塵的擴散是一個復(fù)雜的運動過程 車間不同位置的焊接煙塵濃度各不相同，與通風(fēng)氣流方向、焊接點位置有很大關(guān)系；焊接煙塵濃度與焊接點距離越近，煙塵濃度越高，在一定距離內(nèi)近似線形關(guān)系，手工電弧焊（鈦鈣型）煙塵濃度與電弧距離見下圖
6. 全面通風(fēng)包括自然通風(fēng)和機械通風(fēng)兩種方式。確定焊接車間的通風(fēng)方案時，一定要根據(jù)具體情況靈活處理，幾種常用的全面通風(fēng)方案如下：
(1) 自然通風(fēng) 自然通風(fēng)不需要消耗動力，是一種經(jīng)濟的通風(fēng)方式，對于戶外焊接作業(yè)或敞開的空間焊接一般采用自然通風(fēng)方式。如一些工業(yè)廠房屋頂自然通風(fēng)器、屋頂天窗就是自然通風(fēng)的應(yīng)用。但由于自然通風(fēng)易受到室外氣象條件的影響，特別是在風(fēng)力作用很不穩(wěn)定，所以對于粉塵、有害氣體等污染物產(chǎn)生的廠房則不大適用。
(2) 側(cè)墻上設(shè)置軸流風(fēng)機加自然通風(fēng)器(天窗)排風(fēng) 對車間面積較小的低矮單跨廠房，在靠外墻的每個焊接工位上部設(shè)置軸流風(fēng)機能起到很好的排風(fēng)效果；屋頂自然通風(fēng)器(天窗)起到加強換氣的作用。
(3) 設(shè)置誘導(dǎo)風(fēng)機、自然通風(fēng)器(天窗或屋頂風(fēng)機)排風(fēng) 通過安裝誘導(dǎo)風(fēng)機以一定噴射角的通風(fēng)方式，引射室內(nèi)焊接煙氣流向上流動，zui后經(jīng)自然通風(fēng)器(天窗或屋頂風(fēng)機)排出室外。
(4) 屋頂風(fēng)機送排風(fēng)方式 在焊接車間的屋頂設(shè)置送排風(fēng)機，把車間內(nèi)焊煙排出室外，達到使車間煙塵濃度降低的目的。
(5) 吹吸式通風(fēng)方式 吹吸式通風(fēng)是由單股吹出氣流和單股吸入氣流復(fù)合而成的通風(fēng)氣流，因而是一種能有效控制污染源擴散。
7. 目前《焊接作業(yè)廠房采暖通風(fēng)設(shè)計規(guī)范》還正在編制，現(xiàn)在焊接作業(yè)廠房采暖通風(fēng)排煙設(shè)計應(yīng)該遵守現(xiàn)有的
《 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003以及
《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016—2006，
《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50243-2002。
《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》GBZ 1-2010
《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》GBZ 2-2007
焊接車間按火災(zāi)危險性等級屬于丁類廠房，按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 9．1．3中的規(guī)定：任一層建筑面積大于5000平方米的丁類廠房應(yīng)該設(shè)置排煙設(shè)施。如何有效解決焊接車間的通風(fēng)與排煙問題，并妥善處理兩者關(guān)系，是目前此類車間設(shè)計的一個重點。
8. 通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計的原則 ， 通風(fēng)方式選擇 焊接車間的除塵有多種方法，如改變工藝流 程、采用低粉塵量焊接材料、全封閉焊接、機械化 操作、通風(fēng)除塵等。采用車間通風(fēng)的方式來降低 粉塵濃度是目前比較經(jīng)濟而且可行的方法。
9. 當(dāng)前，一般車間的通風(fēng)方式有2種? ：全面通 風(fēng)和局部通風(fēng)。全面通風(fēng)是對整個車間進行通 風(fēng)，通過稀釋或換氣的方式降低粉塵濃度，而局部 通風(fēng)則是在粉塵發(fā)散點設(shè)置抽風(fēng)罩，收集粉塵，并 通過風(fēng)管路等設(shè)施進行相關(guān)處理后進行排放。相 對而言，全面通風(fēng)需要較多的通風(fēng)量，能耗相對較 高，而且對需要降低粉塵濃度的作業(yè)點—— 工人 呼吸帶區(qū)域粉塵濃度的降低效果不是很好；而局 部通風(fēng)則能耗少，抽風(fēng)罩幾乎直接設(shè)置在粉塵發(fā) 散點，對工人呼吸帶粉塵濃度的降低效果明顯。 因此在有條件的情況下焊接車間通風(fēng)除塵方式的選擇上盡量選用局部通風(fēng)的方式。
10. 全室空氣凈化：
11. 局部通風(fēng)凈化系統(tǒng)： 全面通風(fēng)風(fēng)量大、消耗電能多、運行費高，冬季運行因
需要供暖，耗電量更大，而且不能*改善工人呼吸時空氣中的煙塵濃度，所以國內(nèi)外大量采用局部通風(fēng)方式，即在焊接作業(yè)點附近設(shè)置排煙罩，不等煙塵擴散就把它排走，這樣所需要的排風(fēng)量約為全面通風(fēng)排風(fēng)量的1/3～1/4，而且排煙效果好，從根本上減少了焊工吸入焊煙的問題。 局部排風(fēng)系統(tǒng)主要由排風(fēng)罩、風(fēng)管、凈化裝置和風(fēng)機組成，其設(shè)計關(guān)鍵要根據(jù)工藝要求和場地情況確定排風(fēng)罩的形式，了解罩口附近流暢、濃度場的分布及制定相應(yīng)的控制風(fēng)速。
適用于收集焊接煙塵的排風(fēng)罩主要有三種類型：外部吸氣罩（包括側(cè)吸罩和下部吸氣罩）、上部吸氣罩、焊接室（一種大型吸氣通風(fēng)柜），具體形式可以參考《暖通空調(diào)設(shè)計選用手冊》。 此外，還應(yīng)為焊接工人提供一個熱舒適環(huán)境。因此，焊接車間通風(fēng)設(shè)計應(yīng)采用局部排風(fēng)加局部送風(fēng)形式。
(1) 局部排風(fēng)排風(fēng)罩的風(fēng)量計算 側(cè)吸罩排風(fēng)量計算公式為Ｌ=0.75•Ｖｘ•(5Ｘ2+A)•3600 ｍ3/ｈ,式中Ｘ為焊點離側(cè)吸罩口距離(ｍ);A為罩口面積(ｍ2);Ｖｘ為焊接點水平吸入速度(ｍ/ｓ),有關(guān)資料推薦Ｖｘ為0.5～1.0 ｍ/ｓ,但考慮橫向氣流干擾及操作方法影響等因素,建議取Ｖｘ為1.0～1.2ｍ/ｓ。 上部排風(fēng)罩排風(fēng)量計算公式為Ｌ=3600Ｖｏ•A ｍ3/ｈ,式中Ｆ為罩口面積,Ｖｏ為罩口平均風(fēng)速,四邊敞開Ｖｏ=1.05～1.25 ｍ/ｓ;三邊敞開Ｖｏ=0.9～1.05 ｍ/ｓ;二邊敞開Ｖｏ=0.75～0.9 ｍ/ｓ;一邊敞開Ｖｏ=0.5～0.75 ｍ/ｓ。 焊接室排風(fēng)量計算公式為Ｌ=Ｖc•A•3600 ｍ3/ｈ，式中A為罩口面積(ｍ2); Ｖc為焊接點水平吸入速度(ｍ/ｓ)，建議Ｖc=0.7 ｍ/ｓ。
(2) 局部送風(fēng)風(fēng)量計算 工人在焊接作業(yè)時,夏季要承受高溫焊件的熱輻射,冬季因排風(fēng)造成大量冷空氣進入工作區(qū),因此應(yīng)向工作區(qū)送風(fēng),為焊接工人營造一個熱舒適的工作環(huán)境。過渡季節(jié)直接送室外新風(fēng),冬夏兩季應(yīng)采用空調(diào)送風(fēng),空調(diào)送風(fēng)溫度20℃左右,工作區(qū)送風(fēng)風(fēng)速1.5 ｍ/ｓ以上,送風(fēng)量大小按風(fēng)量平衡進行計算,送風(fēng)口出風(fēng)方向應(yīng)設(shè)計成可調(diào)。 (3) 局部通風(fēng)凈化裝置 目前，國內(nèi)外焊接煙塵的治理凈化裝置向成套性、組合性、可移動性、小型化、省資源方向發(fā)展，其主要裝置有：固定式上部排氣裝置、移動式吸煙凈化裝置、小型機組凈化裝置、便攜式袖珍煙塵抽煙機、抽氣式焊接工作臺。
12.置換通風(fēng)系統(tǒng) 置換通風(fēng)系統(tǒng)（低紊流系統(tǒng)）是指把送風(fēng)口設(shè)置在房間底部，采用低紊流、低速度的送風(fēng)方式，將空氣直接送入工作區(qū)，并在地板上形成一層較薄的空氣湖，隨著對流空氣的向上流動，帶動污染空氣由設(shè)置在房間頂部的排風(fēng)口排出室外的通風(fēng)方式。置換通風(fēng)的送風(fēng)速度約為0.25ｍ/ｓ左右，送風(fēng)的動量很低以致對室內(nèi)主導(dǎo)氣流無任何實際的影響，具有效率高、節(jié)省能量等特點。置換通風(fēng)可以加大溫度梯度，從而增強在工藝操作過程中熱力作用所產(chǎn)生的抽力，與普通的稀釋有害物的通風(fēng)方式相比，可以節(jié)省50%的空氣量。 焊接煙塵的特性比較符合用置換通風(fēng)這種氣流組織形式排出，可以保證人在工作區(qū)能呼吸到清潔空氣。 此外，焊接煙氣的有效治理還可以從工藝方面的改革（采用無煙塵或少煙塵的焊接工藝、開發(fā)和使用低塵和低毒焊接材料、提高焊接過程機械化自動化程度）和加強個人防護方面（個體防護面具，此種方式國內(nèi)外主要用于無法實施通風(fēng)治理方案情況下的焊接,它只能作為各種治理方法的zui后手段入手）。
由此可見焊接車間是比較符合以上特征。
13.工程實例：
（1）青島某機器有限公司鈑焊分廠
某車間建筑面積為132m×48m,約
6336m2，廠房檐口高度為10.0m，車間采用自然通風(fēng)
同時輔助機械排風(fēng)的全面通風(fēng)方式。同時設(shè)置引射送風(fēng)1）自然通風(fēng)采用流線型屋脊通風(fēng)器，其開口尺
寸為102m×4m，在熱壓差作用下（進風(fēng)31℃，排風(fēng)
34℃）其通風(fēng)量為43×104m3/h，其排風(fēng)換氣次數(shù)6.8次/h。
2）機械排風(fēng)采用屋頂風(fēng)機排風(fēng)，共設(shè)有屋頂排風(fēng)
機40 臺，風(fēng)量9600m3/h，其機械排風(fēng)換氣次數(shù)6.0
次/h。
3）設(shè)有8 臺射流風(fēng)機，風(fēng)量6 000m3/h，兩側(cè)布置
66×2 個噴射風(fēng)口，噴口直徑Φ80mm，噴射速度
20m/s，
（2）某外資挖掘機有限公司結(jié)構(gòu)件焊接車間
結(jié)構(gòu)件車間建筑面積為180m×186m
約33480m2, 廠房檐口高度為10.5m、12.2m、12.8m
不等，車間采用自然通風(fēng)同時輔助機械送、排風(fēng)方
式。
1）自然通風(fēng)采用流線型屋脊通風(fēng)器，其開口尺寸
為168m×3m，共5 條，在熱壓差作用下（進風(fēng)32℃，
排風(fēng)34.5℃）其通風(fēng)量為310×104m3/h，其排風(fēng)換氣
次數(shù)7.4 次/h。
2）機械送、排風(fēng)采用屋頂風(fēng)機送、排風(fēng)，共設(shè)有
屋頂排風(fēng)機310 臺，風(fēng)量8 600m3/h，其機械排風(fēng)換氣
次數(shù)6.2 次/h，屋頂送風(fēng)機160 臺，風(fēng)量10 400m3/h，
送風(fēng)口高度設(shè)在2.1m 高，采用一定角度送入車間內(nèi)
工作區(qū)，使焊接區(qū)工人直接接觸新鮮空氣，其機械送
風(fēng)換氣次數(shù)4.0 次/h，其車間送排風(fēng)氣流組織見下圖,
車間在室外天氣晴朗、有風(fēng)情況下車間環(huán)境較好，
室外陰天、無風(fēng)、逆溫天氣車間環(huán)境較差。
（3）某汽車集團車橋廠
某汽車集團車橋廠車橋焊接區(qū)整體生產(chǎn)線全部
密閉，對密閉室體進行排風(fēng)除塵，同時對焊接崗位送
風(fēng)，在室體內(nèi)工作人員加強個人勞動保護；焊接煙塵對整體車間無影響。該生產(chǎn)線密閉室體尺寸
1)36m×3.5m×4.4m（h）,除塵風(fēng)量為84000m3/h；
2)30m×3.5m×3.8m（h）,除塵風(fēng)量為69000m3/h。
密閉室體斷面見下圖：
（4）某叉車聯(lián)合廠房焊接工位局部排風(fēng)除塵
建筑面積21 400m2, 其中焊接工部面積為8
900m2，廠房檐口高度為10.1m。
1）設(shè)置全面通風(fēng)換氣，外墻底層設(shè)有可調(diào)節(jié)通
風(fēng)百葉窗自然進風(fēng)，內(nèi)部區(qū)域設(shè)有6 套集中送風(fēng)系
統(tǒng)，每套送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量為35000m3/h，其送風(fēng)換氣次
數(shù)約占該區(qū)域的2.8 次/h，排風(fēng)采用屋頂通風(fēng)器自然
排風(fēng)，聯(lián)合廠房屋脊設(shè)主屋頂通風(fēng)器，通風(fēng)器開口尺
寸為120m×4m，沿屋面坡度方向設(shè)10 條輕型順坡
采光通風(fēng)器，通風(fēng)器開口尺寸為24m×1.5m，在熱壓
差作用下（進風(fēng)32℃，排風(fēng)35℃）其通風(fēng)量為154×
104m3/h，其送風(fēng)換氣次數(shù)6.7 次/h。
2）焊接工位設(shè)局部抽風(fēng)除塵，焊接變位機
采用密閉小室（見圖2），抽風(fēng)凈化，共18 個工位；焊
接線上不固定焊接工位采用可移動焊接排風(fēng)罩局部
抽風(fēng)（見圖3），各焊接點局部排風(fēng)除塵占焊接點數(shù)量
的80%。
14. 總結(jié)語
1）焊接車間焊接煙塵的治理影響因素很多，
焊接煙塵的治理必須與焊接工藝相配合，針對
不同的焊接產(chǎn)品及焊接工藝，采取有效的通風(fēng)、凈化
方式。
2） 多聯(lián)跨廠房應(yīng)采用局部排風(fēng)與全面通風(fēng)等多元化通風(fēng)方式。有組織自然排風(fēng)（屋頂自然通風(fēng)器或閉風(fēng)天窗），設(shè)置機械送、排風(fēng)，機械排風(fēng)，排風(fēng)口位置應(yīng)靠近焊接煙塵zui大濃度帶，能有效改善工作區(qū)空氣品質(zhì)。
3）焊接車間通風(fēng)合理的氣流組織，是保證工作
區(qū)空氣品質(zhì)的關(guān)鍵
