【摘要】介绍了焊接车间焊接烟尘特点。在首推清洁工艺的前提下，从暖通专业角度阐述了焊接车间采暖通风设计，着重对焊接车间可采取的不同的通风方式进行了分析比较，并提出笔者认为效果相对较好的解决焊接车间焊接烟尘的通风方法。
【关键词】焊接烟尘；局部排风；全面通风
HV Design of Welding Workshop
GUO Jian
(IPPREngineering International，Beijing 100089,China）
【Abs tract】Briefly introduce the welding smoke features of welding workshop. It is described HV design of welding workshop from the point of view of HV specialty under the precondition of cleaning process,. It is emphasized on analysis and comparison of different ventilation methods that may be applied in welding workshop. It also provides the ventilation solutions for the welding smoke of welding workshop that the author considers they have better effect.
【Key words】welding smoke;local exhausting;general ventilation
1 工艺简述及问题的提出
焊接车间按工作内容来分，一般可分为备料和装配焊接两大部分。在备料工序中产生的有害物很少。装配焊接部分一般有焊接、钳工装配、装配临时点焊、试验和检验、验收、清理、油漆、干燥等工序。焊接工序中随产品结构的不同而分别采用手工焊、自动焊、半自动焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、电渣焊等。在一般车间中以手工焊占的比例较大，其次是二氧化碳气体保护焊。焊接过程中产生的主要化学有害物是焊接烟尘，其次是有害气体。焊接烟尘是焊接车间的主要化学有害物。常用结构钢焊条烟尘的化学成分见表1：
焊接车间焊接烟尘的最高允许浓度为6mg/m3。长期吸入高浓度的焊接烟尘，可引起焊工尘肺。因此焊接车间焊接烟尘是一个急待解决的问题。治理焊接烟尘应首先从推行清洁工艺着手。采用无烟尘或少烟尘的焊接工艺；开发和利用低尘和低毒的焊接材料；提高焊接工程机械化自动化程度。其次，合理的通风设计是解决焊接车间焊接烟尘的有效措施。
2 采暖
焊接车间冬季室内设计温度为14℃，此外另设5℃值班采暖。采用散热器及暖风机相辅助的采暖方式。其中散热器保证5℃值班采暖温度，暖风机则与散热器共同作用以提供焊接车间冬季使用时的室内采暖温度。暖风机的设置应尽量设在人员活动较多的区域，且使暖风机的送风射流相互衔接，但应防止强烈气流吹向人体。在采暖地区为防止车间内热量散失，应设热风幕封门。散热器采暖系统应与暖风机、热风幕采暖系统分开设置。
3 通风方式及比较
3.1 焊接烟尘的最大浓度带
焊接时产生大量有害烟尘和气体，它们沿着厂房高度均匀地扩散于整个车间。但焊接车间内的焊接烟尘有一最大浓度带，这个高度可称为“合适高度”。“合适高度”值见表2。
3.2 排放标准
焊接烟尘排风系统一般可不采取净化措施而直接排向室外。如果系统排风在室内循环，则必须采取净化措施，并应保证排风中有害物含量不大于车间最高允许浓度的30%。
3.3 局部排风
焊接车间尽可能在产生有害物的地点进行局部排风。局部排风可分为：固定式局部排风系统和可移动式小型排烟除尘机组两类。不同型式排风罩的控制风速见表3。
3.4 全面通风
当焊接车间焊接位置不固定，不能采用局部排风罩时，应设全面通风。全面通风是一种稀释通风，用室外清洁空气稀释室内有害物质后排至室外，全面通风效果的好坏取决于足够的通风量和合理的气流组织。全面通风排风量按焊条消耗量确定，但当缺乏此资料时，排风量可按每一个焊接点为3500m3/h进行计算。就解决焊接车间内的尘毒危害而言, 如果采用通风措施能满足焊接烟尘最高允许浓度的要求，则焊接作业产生的各种有害气体的浓度亦能降至最高容许浓度以下。国产电焊条排风量见表4。
焊条的消耗量，如缺乏资料时，可大致按下列指标估算：
焊接建筑屋架时7kg/t~8kg/t 钢结构
焊接钢板时10kg/t~15kg/t 钢结构
焊接板式吊车时22kg/t 钢结构
3.4.1 自然通风
在我国的非集中采暖地区，一般可以利用天窗进行全面通风。单跨车间比多跨车间易于组织自然排风。但当厂房高度大大超过“合适高度”时，以及建厂地区阴雨天数占全年一半以上时，应增设机械排风；焊接量不大，高度较矮，焊接工位靠近两侧外墙的单跨厂房可以利用高侧窗进行全面排风。
优点：不需动力，比较经济。
缺点：受环境变化影响较大，通风量不稳定。
3.4.2 机械通风
1)风管排风：在焊接车间焊接区域上空局部水平敷设排风管道，排风管道在“合适高度”设排风口，风管接至排风机排出室外。在机械排风的同时另设机械补风，其中50%~80%（严寒地区取上限值，一般地区取下限值）通过空调机组机械补风，其余通过门窗缝隙自然渗透补风。在冬季采暖地区，机械补风常采用空调机组并设加热段，空调机组送出的热风不承担室内热负荷，机组加热段的热量Q为：
Q= 车间排风耗热量+ 门窗缝隙冷风渗透耗热量+机组加热引入新风热量（由室温加热至送风温度）
当离工作台2m 或2m 以内向工作地点送风时，送风温度不宜高于45℃或低于25℃，送风出口速度不宜大于1.5m/s ~2.0m/s。送风口设置上尽量设在较低的靠近焊接区域的位置上；在非采暖地区，冬季机械补风无需加热，故也可直接采用风机补风，为节省车间面积，风机可采用吊装。补风应尽量送至非焊接地点，使气流向焊接地点流动。风管内流速取为6 m/s ~14 m/s（钢制风管）。位于采暖地区且排风量较大的车间，有条件时可采用显热型回收装置（如金属转轮式空气热回收器等） 以回收排风中热量，作补入新风予热用。
优点：此全面通风方式为焊接车间较为有效的通风方式，能最大限度的将积聚在车间“合适高度”的焊接烟尘排除。由于通风设备都在车间内部，不破坏车间建筑外观。
缺点：由于焊接车间管线、行车较多，因此在焊接区域上空敷设水平风管，存在一定的难度。当车间在在冬季采暖地区，设空调机组进风时，还会占用车间面积。
2）屋顶通风机与射流风机配合使用排风：在焊接车间无天窗时，可在车间屋顶设屋顶通风机顶部排风。此种方式往往不能直接地排除车间“ 合适高度”上的烟尘，故可在车间的柱上设若干射流风机，以扰动空气，配合屋顶风机以利排风。同时也需设机械补风，方法同风管排风方式（见图1）。
优点：此全面通风方式可避免焊接车间敷管困难的问题。
缺点：由于排风点不是直接设在焊接车间“合适高度”上，故排风效果相对风管排风要差些。屋顶风机均设于焊接车间屋顶且由于车间一般排风量较大，故屋顶风机数量较多，对车间建筑外观有一定的影响。
3）屋顶通风机排风：在焊接车间无天窗时，亦可在车间屋顶设屋顶通风机排风，但需从屋顶风机向下引一风管至焊接车间“合适高度”上，以排除大量积聚在“合适高度”上的焊接烟尘以利排风。同时也需设机械补风，方法同风管排风方式。
优点：此全面通风方式也可在一定程度上解决焊接车间焊接烟尘大量积聚的问题。
缺点：由于焊接车间管线、行车较多，因此在焊接区域上空屋顶风机向下引出风管也存在难度。屋顶风机均设于焊接车间屋顶且由于车间一般排风量较大，故屋顶风机数量较多，对车间建筑外观有一定的影响。
4）焊接烟尘净化机组：在焊接车间柱上设焊接烟尘净化机组，含焊接烟尘的车间空气由机组后部进入，经过过滤器过滤下烟尘后，由前部出风。
优点：设备设置简单。
缺点：设备价格较贵。
5）轴流风机排风：对于单跨小面积、低厂房或当焊接区域靠车间外墙设置时，可在焊接区域附近外墙高处设若干轴流风机排风。这种方式小型企业采用最为普遍。
故在进行焊接车间通风设计时，需根据实际情况，将全面机械通风方式、局部机械排风、全面自然通风配合使用。
4 隔热降温
焊接车间内设墙壁式电风扇及可移动式电风扇是目前车间夏季降温，改善工人工作环境常用的方法。
5 气流组织
对于单跨或多跨焊接车间考虑进排风时，应采用两侧门窗自然进风，焊接区域机械补风，焊接区域上设水平风管机械排风或在其屋顶上设屋顶风机顶部排风，以利车间气流流动，更有效的排除焊接时产生的烟尘。
6 结语
1) 焊接车间焊接烟尘的治理是长期以来困扰人们的一个问题，笔者认为将局部排风与全面通风相结合使用，尤其在有条件的情况下采用焊接区域上空敷设水平风管全面机械排风，是一个目前来讲效果较好的方法。
2)随着技术的发展，越来越多新建的大型焊接车间采用美观轻巧的轻钢屋面，这就要求在设置屋顶通风机及吊装通风机时，与土建专业密切配合，协商解决其设备承重及振动问题。
3）就使用者而言，正确使用局部排风、全面通风设备也是保证车间内空气品质的必不可少的条件。
【参考文献】
【1】JBJ10-96 机械工厂采暖通风与空气调节设计规范[S].
【2】机器制造工厂采暖通风设计手册[K].北京：机械工业出版社，1969.
【3】制造技术与建筑工程编辑委员会.现代工程设计[M]. 北京：机械工业出版社,1999.
【4】王文翰.焊接技术手册[K] . 郑州：河南科学技术出版社，2001.
