汽車工廠焊接車間通風(fēng)方式的選擇

馮志明 張 濤 王 浩

(中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113)

0 引言

焊接工藝是汽車制造的四大工藝之一，生產(chǎn)工藝就決定了在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的銅煙、氧化鋅、錳煙(二氧化錳)、氧化氮、氯乙烯、臭氧、一氧化碳、電焊粉塵等污染物，導(dǎo)致車間內(nèi)的空氣質(zhì)量達不到工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，對操作人員的身體健康產(chǎn)生危害。但通過通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，就可以降低車間空氣里的污染物濃度[1-3]。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，車身焊接車間的通風(fēng)問題也越來越受到關(guān)注。

1 傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)

目前,國內(nèi)外汽車工廠車身焊接車間通風(fēng)系統(tǒng)主要采用局部通風(fēng)和全面通風(fēng)兩種傳統(tǒng)的通風(fēng)方式。

1.1 局部通風(fēng)方式

局部通風(fēng)方式能夠有效的控制污染物擴散,排風(fēng)量較少。局部通風(fēng)方式需要設(shè)置局部通風(fēng)罩。在車身焊接車間中,有固定工作臺的手工焊接,局部通風(fēng)的方式是可行的,是比較經(jīng)濟的通風(fēng)方式。但很多情況下,受生產(chǎn)過程、工藝布置及操作等條件限制,不能設(shè)置局部排風(fēng),或采用了局部排風(fēng),仍有部分有害物質(zhì)在室內(nèi)擴散,當(dāng)有害物質(zhì)的濃度超過國家標(biāo)準(zhǔn)時,應(yīng)輔以自然或機械的全面排風(fēng),或采用自然或機械的全面排風(fēng)將其替代[4]。

1.2 全面通風(fēng)方式

根據(jù)我國《焊接作業(yè)廠房供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》的要求，焊接作業(yè)廠房通風(fēng)應(yīng)在污染物放散源設(shè)置局部機械通風(fēng)，當(dāng)不能滿足生產(chǎn)工藝、職業(yè)安全健康及節(jié)能要求時，可設(shè)計全面通風(fēng)或組合通風(fēng)。

通常焊接車間廠房比較高大、焊接件大小不定、焊接地點不固定、焊接方式較多。污染物放散源設(shè)置局部機械通風(fēng)系統(tǒng)比較困難或者難以實現(xiàn)，通常采用全面通風(fēng)的方式。但是由于焊接車間比較高大，為了保證通風(fēng)效果，有效的將車間內(nèi)的污染物排出，就必須加大通風(fēng)量，這樣通風(fēng)系統(tǒng)的能耗就很大，運行費用很高，特別是對于設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)車間，會大大增加夏季空調(diào)能耗；對于冬季需要供暖的車間,也會大大增加冬季供暖能耗。

2 置換通風(fēng)方式

基于傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題和不足，置換通風(fēng)的方式能夠在較小通風(fēng)量下，可以有效改善焊接車間的空氣質(zhì)量。置換通風(fēng)以低速在房間下部送風(fēng)，氣流以類似層流的活塞流的狀態(tài)緩慢向上移動，可以有效地將車間空氣中的污染物控制在車間的上部，使車間下部也就是操作人員的工作區(qū)域形成一個新鮮空氣湖。置換通風(fēng)方式已經(jīng)在新建和改造項目中進行了實際應(yīng)用，并取得了良好的通風(fēng)效果[5]。

2.1 單純的置換通風(fēng)

置換通風(fēng)具體應(yīng)用形式因具體情況不同而有差異。其中較為典型的一種是車間底部設(shè)置置換風(fēng)口送風(fēng)，通過排風(fēng)罩排風(fēng)；另外一種是，車間底部設(shè)置置換送風(fēng)口，由于工藝干涉，無法設(shè)置排風(fēng)罩，則在車間屋面設(shè)置屋頂排風(fēng)機，從而達到置換通風(fēng)的效果(見圖1)，這種通風(fēng)方式的優(yōu)點是：

1)能形成有效的置換通風(fēng)效果；2)通風(fēng)管路簡單，減小風(fēng)機耗電；3)不必設(shè)置單獨的風(fēng)機房或者風(fēng)機平臺，送風(fēng)管路沿著立柱布置，基本與工藝無干涉，安裝方便；4)風(fēng)機設(shè)在屋面上，風(fēng)機運行噪聲基本上釋放到室外，降低風(fēng)機對車間內(nèi)噪聲污染；5)初投資小。雖然這種簡單的置換通風(fēng)可以有效地降低焊接車間內(nèi)的污染物濃度，改善車間內(nèi)的空氣質(zhì)量，但是車間內(nèi)工人的熱舒適性較差。

2.2 置換通風(fēng)+空調(diào)送風(fēng)的通風(fēng)方式

為了提高車間的熱舒適性，在單純置換通風(fēng)的基礎(chǔ)上，將送風(fēng)進行處理后再送入車間，見圖2。這樣一方面達到了置換通風(fēng)的效果，改善了車間內(nèi)的空氣質(zhì)量；另一方面由于采用了空調(diào)送風(fēng)，提高了車間內(nèi)人員的熱舒適性。但是由于該系統(tǒng)全年都是全新風(fēng)運行性，在冬季和夏季系統(tǒng)能耗很大。

2.3 置換通風(fēng)+循環(huán)過濾系統(tǒng)的通風(fēng)方式

對于設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)的車間,為了減少由于通風(fēng)帶來的冷熱能耗損失，在置換通風(fēng)的基礎(chǔ)上，設(shè)置循環(huán)過濾系統(tǒng)。根據(jù)室外新風(fēng)狀態(tài)調(diào)整新風(fēng)量,在過渡季節(jié)可全新風(fēng)運行。過濾器采用初效、高效過濾器,附加碳吸附方法，可以有效過濾粉塵顆粒和吸附空氣中的氣體污染物，而且活性炭通過再生可以重復(fù)使用，見圖3。這種方式除了具有置換通風(fēng)的優(yōu)點外，還可以有效降低車間供冷和供熱的運行能耗，而且污染物沒有直接排到室外，減少了空氣污染，由于增加了循環(huán)過濾系統(tǒng)所以增加了初投資，也增加了運行維護費用。

2.4 置換通風(fēng)+熱回收系統(tǒng)的通風(fēng)方式

對于新風(fēng)和排風(fēng)有較大溫差的焊接車間，新風(fēng)與排風(fēng)之間設(shè)轉(zhuǎn)輪熱回收裝置，來對新風(fēng)進行預(yù)熱和預(yù)冷，再經(jīng)過表冷或者加熱器達到使送風(fēng)狀態(tài)滿足要求。這種通風(fēng)系統(tǒng)沒有循環(huán)過濾系統(tǒng)，而是將排風(fēng)經(jīng)過顯熱回收后，直接排出，這樣減少了初投資和運行費用，而且對排風(fēng)進行了熱回收，從而可以減少能源消耗[6]，見圖4。由于這種系統(tǒng)是全新風(fēng)運行，采用置換通風(fēng)的方式，可以有效改善焊接車間的空氣品質(zhì)，提高了車間的熱舒適。但是由于采用了轉(zhuǎn)輪熱回收，會造成新風(fēng)和排風(fēng)之間的污染物的交叉感染。因此，實際工程中，采用這種方式的焊接車間，每個工位需加裝焊接煙塵凈化機。

3 對比分析

上述的四種通風(fēng)方式綜合對比分析詳見表1。在實際工程中，在夏熱冬暖地區(qū)，部分汽車廠采用單純的置換通風(fēng)的方式，為了改善工人的熱舒適性，在每個崗位上加裝工位壁扇，這種通風(fēng)方式也是可以接受的。但是對于夏季高溫高濕的地區(qū)或者冬季寒冷地區(qū)，不適宜用單純的置換通風(fēng)方式，送風(fēng)必須經(jīng)過冷卻或者加熱，通過綜合對比分析，置換通風(fēng)+熱回收系統(tǒng)的通風(fēng)方式是比較好的，但是由于采用了轉(zhuǎn)輪熱回收，會造成新風(fēng)和排風(fēng)之間的污染物的交叉感染。因此，實際工程中，采用這種方式的焊接車間，每個工位需加裝焊接煙塵凈化機。

表1 四種通風(fēng)方式的對比分析

4 結(jié)語

首先，焊接車間采用置換通風(fēng)的通風(fēng)方式，能夠取得很好的通風(fēng)效果，可以保證車間內(nèi)的空氣質(zhì)量；其次，車間采用空調(diào)送風(fēng)，能大大改善車間工人的熱舒適性。最后，采用置換通風(fēng)+熱回收系統(tǒng)的通風(fēng)方式是比較節(jié)能的通風(fēng)方式。在選擇通風(fēng)方式時，設(shè)計者要因地制宜，根據(jù)工藝要求，合理選擇。