多工位静电式焊接烟尘净化系统，这个对我们焊工太重要了

一、概述焊接培训中心在焊工技能培训方面，一般建有多工位的焊接培训厂房。由于工位较多，焊接烟尘污染程度较大，所...

一、概述

焊接培训中心在焊工技能培训方面，一般建有多工位的焊接培训厂房。由于工位较多，焊接烟尘污染程度较大，所以必须对烟尘进行处理。目前国内焊接培训厂房对焊接烟尘多采用集中处理排放方式，常见的处理方式有直排式、布袋式、滤筒式和静电式等。直排式系统一般是不经过净化处理，直接将烟尘机械排放到室外，存在对局部空气环境污染等问题，一般用于工位较少的培训场地；布袋式和滤筒式虽然对烟尘进行了集中净化处理，效果良好，培训场地中使用也较多，但设备庞大且滤材需经常更换，后期维护费用较高；静电式一般为单机使用，烟尘净化处理后气体排入室内循环，夏季运行时室温较高。直排式和布袋式都会因热量被大量抽出室外而降低室温，尤其不适合北方地区使用。为此，我公司以单体静电式净化装置为基础，研制了一套全新的分体静电式净化、多工位集中排放的系统形式，解决了上述问题，取得了显著的效果。

本文以大庆油田焊接培训中心大型焊接培训厂房为例，简要介绍这种全新的焊接烟尘净化系统。

二、总体设计

1. 培训厂房设计要求

大庆油田焊接培训中心新建焊接培训厂房，共设有98个2.2m×2.2m焊接工位。该厂房主要用于员工焊接技能陪训，此外还承接省级和国家级的焊接比赛，不仅对室内烟尘控制效果要求非常严格，同时对系统运行的噪声标准和冬季采暖舒适度都有较高要求。由于日常培训学员人数与比赛时参赛人数的差异，导致了焊接工位同时使用数量的变化性。此外，该厂房在焊接工位布局和除尘系统设计中还应考虑到监考人员视野范围、消防时人员疏散、日常维护管理等诸多方面因素，是目前国内规模大、设计标准高、功能全的焊接培训厂房。

2. 总体布局设计

为避免因工位不同时使用而烟尘净化系统全部运行所造成的能源浪费，对烟尘净化系统按工位布局进行分区。通过对排烟总量的计算再结合总面积和安全疏散要求，将98个焊接工位设成7个分区，每个分区14个工位按2列背靠背式分布，每列7个工位，如图1所示平面布局示意，图2为焊接工位实物。每列工位均设置一套集中式静电烟尘净化系统，每套系统带7个焊接培训工位。

图1 焊接工位平面布局示意

图2 焊接工位实物排列

三、净化原理与系统构成

1. 净化原理

静电式焊接烟尘净化器是通过风机引力作用，焊接烟尘吸入净化器，经过微孔过滤网进行粗滤，再进入等离子电场的电离区进行荷电吸附，烟尘粒子被捕集吸收，而带有气味的有机气体被活性炭净化单元吸附掉，最后排出达标气体。

焊接多工位静电式烟尘净化系统是利用单体式焊接烟尘静电净化器的工作原理和基本结构，经过重新设计研制而成，将其设置在各工位上方，通过共用风道将净化后的气体统一排出，各工位净化器均设有独立的启闭开关，从而实现对烟尘的区域净化和各系统的区域管理目的。

2. 系统构成

多工位静电式焊接烟尘净化系统由封闭式工位、烟尘静电净化单元、排烟管路、排风机、排风口及电控系统构成，如图3所示。

图3 系统构成示意

1.工位 2.净化单元 3.管路 4.排风口 5.排风机

（1）封闭式工位

对每个焊接工位均进行全封闭设计，每个工位空间为2.2m×2.2m×2.5m，在工位顶部留出排风口；在工位前侧下方设置自然进风百叶，将新鲜空气直接送入工作区，并随着对流空气的向上流动，带动烟尘从工位顶部排出。

（2）烟尘静电净化单元

由滤筒过滤室、预过滤器、集尘抽屉、净化器室体、脉冲清灰系统组成，作用是以静电原理过滤和净化焊接工位焊接时产生的焊接烟尘。

（3）排烟管路

由排烟支管和逐级扩径的排烟主干管组成，收集各净化器净化后的气体统一排放。

（4）排风机

排风机安装在每个系统的末端，使每条管路整体形成一个负压的环境，吸引工位内的空气流入管路，然后排出。

（5）排风口

排风机出口管段的排风口由一根矩形风管连接一个三通构成，它是决定尾气排出室外或回流室内的关键部件。

（6）电控系统

采用独立的配电回路设计方式，保证了系统运行的安全性和稳定性，同时能够根据工位的使用情况来控制焊接烟尘净化系统的启停，更加便于使用和管理。

四、系统关键技术

1. 烟尘静电净化器的技术改进

烟尘净化器是整个烟尘净化系统的核心，是在单体式烟尘静电净化器基础上经技术改进而成的。具体方法：①取消单体式烟尘静电净化器中的风机和吸气臂，保留设备的过滤和除尘功能。②拆除净化器上下部箱板，设计成进风和出风口，将净化器进风口直接和工位排风口相连，出风口通过天圆地方过渡部件与排烟管路连接。技术改进前后的烟尘静电净化器如图4、图5所示。

图4 单体式焊接烟尘静电净化器

图5 技术改进的焊接烟尘静电净化器

2. 烟气集中排放系统

（1）排风机的选择

每套焊接烟尘静电净化系统均设置一台排风机，作为系统内烟气流动的动力，每组烟尘静电净化单元共用一台排风机。本系统设计将7个烟尘静电净化单元为一组设置一台风机（根据实际情况，可以适当增减数量）。为了有效利用场地面积，方便维修和管理，风机安装在室内，位于每列焊接工位一端，如图3所示。风机应选用具有风量可调、噪声低、震动小、效率高、运行平稳等优点的多级离心风机。

（2）风道及阻力平衡措施

根据每台风机所带焊接工位的个数逐段计算管道排烟量，设计变径管道，选用了低阻PVC风管；同时在每个工位上安装风量调节阀，通过人为控制阀门开度来实现排烟量调节，即离风机近的工位阀门开小，离风机远的工位阀门开大，使系统阻力达到平衡。

（3）降噪措施

由于风机安装在室内，所以必须进行降低噪声处理。本系统采取的主要技术措施：根据风量及风压计算来选择低噪声风机产品；用具有隔音性能的彩钢夹芯板制作风机房，内侧壁面铺3cm吸音棉；风机出口设置消声器；在主风道内铺设了隔音棉。通过这些措施，大大降低了室内的噪声效果，经检测噪声值符合国家标准。另外，每台风机所带烟尘静电净化单元的数量，决定着所选风机的功率，大功率的风机产生的噪声大，因此，每组的烟尘静电净化单元的数量不宜过多。

3. 积尘清理系统

焊接烟尘静电净化器用过一段时间后，指示灯会提醒极板需要清洗，只需用清水清理之后便可继续使用。由于静电净化器安装在工位上方，若每次卸下吸尘部件在地面上清洗，不仅使工作量增大，而且会对空气造成二次污染。为解决此项问题，本系统设计制作了一套方便的积尘清理系统，即在每组工位中部上方设置了一个可以封闭的清洗水槽和上、下水管，在两排工位棚顶之间处铺设便于人行走的桥架和移动式爬梯。这套清洗装置不仅节约了清洗过程的劳动力，提高了工作效率，同时避免了清洗时烟尘弥漫在空气中对环境造成的二次污染。

4. 节能系统

焊接培训厂房在冬季使用时，室内大量的热空气随着烟尘气一起被排到室外，势必造成室内低温状态，本系统设计研制了净化处理后的空气排放调控装置，即在系统末端风机排出管处设置了三通管，其中一个支管通向室外，另一个支管通向室内，并在两个支管内均设置了阀门装置，较好地解决了这一问题。冬季运行时将部分空气回送室内进行循环，并在排风口处加活性炭吸附异味，简单巧妙地解决了因大量抽风而引起的室温下降问题，减轻了冬季室内采暖系统的负担，从而实现了节能目的；夏季可将空气直接排出室外，从而避免室温过高现象。此外，采用分组集中排烟除尘的方式，避免了当工位同时使用率较低时造成的能源浪费。

五、结语

焊接多工位静电式烟尘净化系统是利用单体式焊接烟尘静电净化器的工作原理和基本结构，经过重新设计研制而成。本系统不仅有效处理了焊接烟尘污染，而且还解决了冬季使用时厂房温度控制、积尘清理和噪声控制等多项关键技术问题，获得多项国家实用新型专利，达到国内先进水平。

应用本系统建造的大庆油田焊接培训中心厂房，通过测试和使用，取得了令人满意的效果，成功举办了第三届全国职工职业技能焊接大赛，得到了相关领导和参赛选手的一致好评。本系统的成功应用将会引领焊接培训厂房焊接烟尘除尘的新发展。

本文刊登于《金属加工（热加工）》2013年14期

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