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焊烟净化除尘器系统2万风量设计方案

2019-10-09 09:08:39

焊接烟尘的产生

焊接烟尘的产生实质上是液体金属和焊药“过热-蒸发-氧化-冷凝”的过程。过热蒸发物的固体微粒直径小于0.5/μm称为烟;直径在0.5~10/μm之间称为粉尘。烟尘是明弧焊的一种有害因素,尤其是黑色金属涂料焊条、手工电弧焊、CO2气体保护焊以及自保护焊丝电弧焊比较突出。

焊接生产过程中产生了许多副产物,包括一系列气体和以气溶胶态形式存在的金属微细颗粒、金属氧化物以及其它化学物质:它们来自母材、焊接材料或焊接冶金反应的生成物。当这些物质超过一 定的允许浓度时,就会对焊工的身体健康造成伤害,引发尘肺、锰中毒及金属热等职业病。

焊接烟尘的化学成分

光学显微镜观察 图1是一种实芯焊丝CO2焊烟尘微观形貌的光学显微照片。从图1中可以看出,焊接烟尘由大量微小颗粒组成,呈棉絮状或网状团聚在一起,烟尘 结构较为蓬松。 图1-2是将图1-1的烟尘颗粒进一步在去离子水中稀释后得 到的,可以判断:烟尘结构并不紧密,颗粒之间的结合力不强,易于分解。

 将上述烟尘粒子采用透射电子显微镜做进一步观察,如图2所示。构成焊接烟尘的基本结构为直径0.1μm的球形颗粒,这些球形颗粒形成链式结构(图2-1)或网状结构(图2-2),网状结构也可能是由多个链式结构凝聚而成。

不同尺度的烟尘颗粒可能源于不同的形核方式。研 究指出,10-2μm的烟尘颗粒主要为Fe3O4晶体,有可能是由蒸气→粒子转变的均质形核方式产 生;10-1μm的烟尘颗粒由蒸气→粒子转变的异质形核机制形成。

焊接所产生的烟尘量

从形成过程来看,焊接烟尘的形成是由于焊丝端部和母材金属在电弧高温的作用下蒸发为金属蒸气,其向四周扩散的过程中受到周围较冷空气的冷却和氧化作用,形成的固体颗粒,是包含着化学变化的气态到固态的过程。在焊接过程中,高温弧区温度为6000K,不会存在铁的氧化物蒸汽,铁的蒸汽压为6.17×10-4MPa,而此时其他元素的蒸汽压比铁的低,在相同过冷度和稀释率的条件下,一 定是铁蒸汽均质形核,成为新凝聚相。

在形成的晶核表面凝结,临界形核自由能将大大降低,促使蒸汽元素在所形成的晶核表面凝结,发生异质性凝结,形成烟尘颗粒。烟尘颗粒在远离电弧中 心向外扩散的过程中,接触到空气,由于高温而发生氧化,继续扩散冷凝成氧化铁及其他氧化物。

从烟尘的电镜照片中可以看到,构成焊接烟尘的基本粒子一般为球形,推测主要是由于在形成氧化铁等烟尘颗粒之前,凝聚相处于液态。从能量角度看,等体积液体中球形的表面积小,表面低,这种球形的液态凝聚相固化之后,保留了原来的形状。从能量角度看,晶核的尺寸越大,体系总的自由能越小,体系越稳定,然而通过电镜所观察到的烟尘一次球形颗粒的直径通常不会超过0.2μm,这应该是缺乏足够的时间让颗粒继续长大。烟尘颗粒由液态转变为固态时,由于周围空气的冷却作用,使得液相没有足够的时间去凝结。有关研 究指出,焊接烟尘的产生过程为过热—蒸发—氧化—冷凝,液态金属和非金属物质蒸发的高温蒸汽被迅速氧化和冷凝生成的烟尘粒子称为“一次粒子”,一次粒子基本形态呈球状。一次粒子随着温度的降低,迅速有几十个或几百个聚合在一起形成所谓“二次粒子”;另外,发生烟雾经历了12min,肉眼可见烟雾在室内才完全消散。

焊接烟气对人体的危害

职业病的发生是各种焊接污染因素综合作用的结果。焊工职业病包括焊工尘肺、锰中毒、氟中毒、金属烟热及电光性眼炎等。其中化学污染(焊接烟尘和有害气体)的医学临床表现为咳嗽、咯痰、胸闷、气短以及有时咯血。物理污染的医学临床表现则多种多样。噪声可导致操作者烦躁、头痛;高频电磁辐射对人体的主要作用为神经衰弱综合症,例如头昏、头痛、乏力、心悸、消瘦、脱发等;焊接过程中光辐射会导致电光性眼炎的发生,轻者眼部不适、有异物感,重者眼部有烧灼感和剧痛。

产品特点

1、在每个工位上方有特殊设计的伸缩式柔性吸气臂,可拉伸至任意位置,从源头开始有 效吸收烟尘,减少空气污染。

2、配备高性能的蜗轮风机,吸风量大,工作噪声低。

3、极 好的吸收稳定性。

系统组成

中 央通风系统由吸气风机、净化主机、控制系统、吸尘管路、净化配件、系统操作组件构成。

吸气风机根据中 央净化系统要完成的具体要求来选定。具体包括吸尘管路管道通径、管道长度。

控制系统:根据系统要求设计、制作。

吸气管路:一般采用专用镀锌螺旋风管及弯头配件,具有表面光滑、污物附着力低的特点。

净化配件:有多种风格,塑料、金属多种材料根据环境和系统要求具体选择。

吸尘操作组件:根据所吸附物料、废气性质、吸取空间、所吸附对象不同选择不同材质、不同形式吸头和操作软管。

设计原理 此项目是治理实训室焊接所产生的烟尘,共20个焊接工位。焊接工位分布在车间靠墙两侧。采用1套除尘系统。放置在室外。每个工位需要的风量为1000 m3/h,净化处理系统总风量为:20工位L=n*1=20*1000 m3/h =20000 m3/h  

根据风量及粉尘类型,除尘系统选用CCLT.F-1220中 央式烟尘净化器和22KW离心风机.采用吸气臂为万向吸气臂,长为2.5米,高为2米,固定在实训室立柱或墙壁上,每个吸尘罩口配有风量关闭阀,工作时打开不用时可以关闭,以此增加其他工位的风量。烟尘通过主管道进入滤筒除尘器,对焊烟进行净化处理,然后通过风机净化后经过烟囱排出室外。

1.治理依据和原则

1.1、根据现场实测数据;

1.2、《车间空气中电焊烟尘卫生标准》GB16194-1996

1.3、《涂装焊接作业安 全规定有机废气净化装置安 全技术规定》GB20101-2006;

1.4、治理不影响工艺流程,不影响工人操作;

1.5、工程采用新技术,整体设施美观、耐用。

2.系统组成

2.1焊烟净化除尘器主机  

 Q= 20000m³/H ;允许通过硬质颗粒物浓度:150mg/m³;允许通过气体温度:200°C;室内平均噪声阀值:≤78dB ;主机须自带脉冲反吹系统,反吹时间间隔可根据实际工况调整,并是主机处于良好的工作状态;净化主机和动力系统安装在室外,确保室内不形成内循环,异味的浓度不累计;主机采用分体式分布,过滤系统、反吹系统、控制系统集成到一个腔体内部,动力部分须另外单独配置安装,以确保大风量主机的稳定性和高精度过滤性。

2.2、离心风机   

风量:20000m³/H,功率22KW;;动力系统带有减震保护设备和软连接;外壳为坚固的焊接碳钢板材,其叶轮按照国 家标准做好动静平衡。

2.3、万向吸气臂

口径:≥Φ160(内径);万向臂自带悬挂系统,可360°自由旋转,覆盖工位内任意位置;工作半径(悬臂长度):≥2.5米;悬停方式:内支架万向机械手臂;表面瞬时可承受高温:≥300°C;吸气罩口形状:马蹄形,配有风量调节阀;表面处理工艺:镀膜;颜色:深蓝色;工作环境PH值:≥4。材料:碳钢喷涂;自带安装底座、法兰以及安装支架。

2.4、除尘管道

主管道:Φ160-Φ250-Φ350-Φ550-Φ600、材质:镀锌螺纹风管(全部采用热镀锌);镀锌螺纹风管厚度:1.2mm;镀锌螺纹风管两端均带有法兰;管道配件:大小头、T型三通、弯头、Y型三通等配件全部采用热镀锌,厚度:1mm。

2.5、控制柜

PLC智能控制电控柜;控制电机功率:≥18.5KW;控制电压:380V;三相交流380V,(-10%,+15%),50HZ;起动频率:可作频繁起动;