焊接尘毒危害治理及其控制效果评估(2)

图2 介质固载器示意

2.4 系统设计

2.4.1 系统组成

系统由吸气罩、管道、除尘净化装置、风机、排放管组成，通风系统简图如图3所示。

2.4.2 风速、风量的确定

(1)按照《焊接工艺防尘防毒技术规范》(AQ 4214—2011)，控制点控制风速取1 m/s。

(2)风管设计风速：12～18 m/s[5]。本设计水平风管取18 m/s、柔性风管取16 m/s、垂直风管取15 m/s。

(3)焊工操作位处理风量的确定。四周有法兰边的圆形排风口排风量按式(1)计算[6]：

式中，L为罩口排风量，m/s；x为控制点与罩口距离，m；Vx为距罩口xm处的控制风速，m/s；A为罩口面积，m2；取x=0.2 m，Vx=1 m/s。

图3 通风系统简图

根据式(1)，计算罩口排风量如下：L=0.75×

2.4.3 各管段风量分配

并联通风网络总风量等于各分支风量之和，即：

串联通风网络总风量等于各分支风量，即：

考虑风管及净化装置漏风，取漏风系数为1.05，管道11和12的计算风量为：Q11=Q12=Q10×1.05，故本项目各段管道风量分配如表2管道设计计算表所示。

表2 管道设计计算表管道编号流量/(m3·s-1)长度/mm管径/mm流速/(m·s-1)单位长度摩擦阻力/(Pa·m-1)摩擦阻力/Pa局部阻力系数局部阻力/Pa管段阻力/Pa备注......11阻力不平衡..11阻力不平衡.00......371d0..371e0.除尘净化装置1 000

2.4.4 水力计算

运用假定流速法进行水力计算，计算步骤如下：

(1)对各管段进行编号如图3所示；

(2)确定最不利环路，本系统选择1→2→3→4→5→10→除尘净化装置→11→12为最不利环路；

(3)计算各管段的摩擦阻力和局部阻力，具体见表2管道设计计算表；

①根据各管段的风量及确定的流速，确定最不利环路上各管段断面尺寸及单位长度摩擦阻力，摩擦阻力计算如下：

式中，R为摩擦阻力，Pa；Rm为单位长度摩擦阻力，Pa/m；l为管段长度，m。

②当管道中流动的空气由于流速和流动方向的变化，导致空气剧烈运动，由于在管道边界出现涡流区和流速的重新分布，就会产生局部阻力，如空气流过各种变径管、弯头、三通都会产生局部阻力，局部阻力计算如下[4]：

式中，Z为局部阻力，Pa；ζ为局部阻力系数；ν为风管内空气流速，m/s；ρ为空气密度，kg/m3。

2.4.5 管路的阻力平衡

为确保系统能按设计要求的流量进行分配，须对并联管路的压损进行平衡，因受到风管断面尺寸的制约，系统各并联环路间的压损差值不宜超过10%，若超过则需要进行调节，调节方法有以下两种：调节管径、加设阀门。需要注意的是，单纯地依靠阀门进行调节对于多支路的系统平衡来说操作较困难，且难以实现，故此种方法只能作为辅助手段，更多的是要在设计阶段解决压损平衡的问题，即通过调整管径进压损平衡，平衡后的管径为

式中，D′为平衡后的管径，mm；D为平衡前的管径，mm；△P为平衡前的支管阻力，Pa；△P′为要求达到的支管阻力，Pa。

2.4.6 系统总阻力

系统总阻力计算公式为

因此，△P=127.94+118.82+113.21+104.21+41.83+136.90+81.55+96.84+1 000=1 821.3 Pa。

2.4.7 选择风机

风机风量Lf=1.15 L=11 234.35 m3/h；风机风压Pf=1.15△P=1.15×1 821.3=2 974.5 Pa。

因此，选用F4-72-8C风机，风量为14 053 m3/h,风压为1 946 Pa,转速为1 350 r/min。

3 控制效果评估

为了验证通风系统的实际控制效果,企业委托第三方有相应资质的专业技术服务机构进行了测试,测试内容包括室内焊接工位电焊烟尘浓度、锰及其无机化合物浓度、噪声强度，室外排风口颗粒物排放浓度。

3.1 职业卫生检测

锰及其无机化合物采样按照《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》(GBZ 159—2004)，使用FDS-30粉尘采样器，以5 L/min流量采集15 min空气样品，每个采样点采集定点空气样品2个。

电焊烟尘采样按照《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》(GBZ 159—2004)，使用AKFC-92A粉尘采样器，以20 L/min流量采集15 min空气样品，每个采样点采集定点空气样品2个。

在通风系统未开启和连续稳定运行两种状态下，正常焊接作业过程中焊接工位电焊烟尘、锰及其无机化合物质量浓度检测结果如图4,5所示。

图4 电焊烟尘检测结果

图5 锰及其无机化合物检测结果

文章来源：《环境保护》 网址: http://www.hjbhzzs.cn/qikandaodu/2020/1215/657.html