CN113908651B - 一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统及方法 - Google Patents

一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统及方法，所述系统包括局部除尘装置、屋顶静电除尘通风器，屋顶静电除尘通风器设置在大型钢结构车间屋顶，金属集尘极和电晕极垂直于屋脊平行布置；局部除尘装置设置在车间内部焊接工位处。本发明提供的局部除尘装置灵活可调，对焊接烟尘进行初次收集净化，同时将净化后的排风作为置换送风动力引入车间中部，使得进一步稀释后的烟尘突破烟尘滞留层继续向上运动，再经过本发明提供的屋顶静电除尘通风器对车间内的焊接烟尘进行二次收集净化。

Description

一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统及方法
技术领域
本发明涉及大型钢结构车间焊接烟尘污染净化的领域，具体为一种大型钢结构车间焊接烟尘收集净化系统及工作方法，属于空气净化技术领域。
背景技术
焊接工艺过程中产生大量的焊接烟尘和有害气体如CO2、NO2、NO3等，由于重视程度不够,所以许多焊接工艺操作没有排烟净化装置，造成车间烟雾弥漫，严重影响焊工的工作环境及行车工的操作视线，对焊接工人的健康构成极大的威胁。
通过对车间内焊接烟尘扩散轨迹及空间分布的模拟，发现在焊接过程中，粒子直径为0.1～1.25μm的焊接烟尘在热浮力作用下向上运动，随着热流与周围空气充分混合、降温，这部分焊接烟尘在6～8m高度上无法散去，形成烟尘滞留区。目前，大型钢结构焊接车间主要采取自然通风+屋顶排风的降尘方法，该方式虽然实用性很广，但存在很多问题：
一、在车间内安装轴流风机把焊接烟尘以无组织排放的方式排出车间，通风除尘的效果很不理想，难以满足《大气污染物综合排放标准》厂界监控点浓度限值要求。
二、采取诱导射流风机+屋顶排风机的降尘方法，诱导射流风机卷吸周围空气，沿水平倾角45°向前运动，可以打破车间中部6～8m高度上的滞留烟尘层，并迫使气流向屋顶排风机运动，最终排出车间，但是人员工作区(y＝1.5m)的新鲜空气未得到充分利用，烟尘消除效果不显著，不满足《大气污染物综合排放标准》要求。
三、采取固定式局部排风降尘方法，一般只能针对小工件、点对点的作业，从源头排除焊接烟尘，主要应用于工作地点和人员相对固定的焊接生产车间，无法满足对于大工件焊接时因焊接点分布分散、复杂且不断变化的工艺需求。
四、静电除尘技术逐步地广泛应用在焊接烟尘的净化收集系统，静电除尘板作为核心元件，多为金属板。如果直接利用现有的静电除尘装置设置在公共场所，裸露的金属网或者金属板带有高压，还容易放电产生臭氧，缩短静电除尘板的使用寿命。
所以，基于大气环保要求，研究如何有效地降低焊接烟尘的细微颗粒物，有利于改善空气品质，保障人们的健康安全。
发明内容
本发明的目的是针对大型钢结构车间焊接烟尘散发在车间内，严重影响焊工的工作环境、危害工人的健康等问题，提供一种大型钢结构车间焊接烟尘收集净化系统及工作方法，该系统可以有效收集净化有害细颗粒物，阻止高浓度污染物扩散，具有系统化，耗能少，布置方式灵活，捕集效果好，净化除尘效率高等优势。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，包括局部除尘装置和屋顶静电除尘通风器，多个所述局部除尘装置设置于大型钢结构车间内焊接区域，所述屋顶静电除尘通风器安装于大型钢结构车间的顶部；
局部除尘装置包括集尘软管、桶体、排风管，所述桶体内置正压风机和可开启式过滤装置，集尘软管连接于正压风机，排风管连接于可开启式过滤装置；
屋顶静电除尘通风器包括负离子发生器、金属集尘极、电晕极、支架、支撑架，所述支架置于大型钢结构车间的屋面上形成气体导向结构，所述负离子发生器设置于支架内底部，负离子发生器上分布有通孔，大型钢结构车间内气体上升经过负离子发生器，支架内的负离子发生器上布置有若干金属集尘极和电晕极，金属集尘极和电晕极呈立式交错布置，所述支撑架安装在支架顶部位置，支架上方两侧设有流水槽，支撑架上设有挡雨板，挡雨板将雨水导入流水槽，流水槽中具有连通支架内部和外界的气体通道。
作为更进一步的优选方案，正压风机和可开启式过滤装置之间具有滤网，滤网由纳米纤维覆膜过滤材料制成。
作为更进一步的优选方案，可开启式过滤装置与排风管之间具有活性炭吸附器。
作为更进一步的优选方案，集尘软管的进风口设有带有阻火器的吸尘头。
作为更进一步的优选方案，桶体设置在箱体上，箱体底部具有箱体底座，箱体底座上具有万向轮，箱体上还设有推手，箱体内置第一蓄电池和充电线圈。
作为更进一步的优选方案，排风管朝向大型钢结构车间顶部排放气体，排风管高度为2米。
作为更进一步的优选方案，大型钢结构车间内置第二蓄电池和高压电源，挡雨板的表面覆盖有太阳能电池板，第二蓄电池线路连接太阳能电池板、金属集尘极和负离子发生器，高压电源线路连接电晕极。
一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统的净化方法，包括以下步骤：
步骤一：通过操控推手及万向轮移动所述局部除尘装置至相应焊接位置，调节好集尘软管，将吸尘头对准焊接作业点，并开启电机，正压风机转动，在吸尘头处形成负压区域，焊接烟尘在负压的作用下通过阻火器阻留焊接火花，先经集尘软管进入过滤装置上部的滤网，对亚微米级的粉尘进行分离，最后经过活性炭吸附器，对轻浮物进行吸附，经过滤净化后的清洁排风由竖直排风管排向车间中部以稀释焊接烟尘滞留区的烟尘；
步骤二：当需要充电时，将局部除尘装置移动至外置的充电器的上方即可,由充电器通过充电线圈给所述第一蓄电池充电，无需进行接线充电；
步骤三：在吸尘头负压区域以外逸散的焊接烟尘，在竖向排风管清洁排风的诱导下，突破车间中部的烟尘滞留区，继续向大型钢结构车间上部运动，进入屋顶静电除尘通风器的负离子发生器；
步骤四：启动屋顶静电除尘通风器，太阳能电池板将太阳能转化为电能储存在第二蓄电池中，同时为金属集尘极和负离子发生器持续提供工作电压，负离子发生器产生自由电子，对烟尘中颗粒物预荷电，金属集尘极和电晕极之间加载高压，形成高压电场，荷电颗粒在金属集尘极和电晕极之间电势的作用下，聚集到金属集尘极，在静电原理下，经稀释后的焊接烟尘最终经屋顶静电除尘通风器二次净化除尘，最后排出大型钢结构车间。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
1.本发明通过局部除尘装置灵活可调节，将焊接烟尘进行初次净化，有效降低了焊接工作点局部的有害气体和烟尘浓度。
2.本发明提供的局部除尘装置充分利用净化后的排风，由竖向排风管直接送入焊接车间的中部，加速焊接车间的高温有害气体上浮，向上运动突破烟尘滞留层，从而有效稀释大型焊接车间中部的污染物浓度。
3.通过在局部除尘装置的底座上设置充电线圈，使得使用者将工业吸尘器移动至外置的无线充电器的上方即可为蓄电池充电而无需进行接线，从而实现提高工作效率的效果。
4.本发明提供的屋顶静电除尘通风器充分利用焊接车间室内外具有较大的温度差和压力差，即“烟囱效应”，通过车间顶部的屋顶静电除尘通风器二次净化排出车间，具有较大的经济效益。
5.利用太阳能电池板持续为金属集尘极和负离子发生器持续供电，可以大幅度节约电能。
6.捕集效果好，负离子发生器产生负离子，避免产生臭氧，对烟尘颗粒物预荷电，荷电的颗粒物在集尘板和电晕极之间的电势作用下，聚集到集尘极，然后被捕集，除尘效率高。
附图说明
图1为本发明的外部部分安装结构示意图；
图2为本发明所述局部除尘装置的结构形式图；
图3为本发明所述屋顶静电除尘通风器的主视图；
图4为本发明金属集尘极、电晕极、负离子发生器安装示意图；
图5为本发明所述屋顶静电除尘通风器的结构形式图；
附图标记为：A—局部除尘装置,B—屋顶静电除尘通风器,C—车间，1—箱体底座，2—箱体，3—桶体，4—正压风机，5—可开启式过滤装置，6—滤网，7—活性炭吸附吸附器，8—万向轮，9—第一蓄电池，10—充电线圈，11—集尘软管，12—推手，13—排风管，14—吸尘头，15—阻火器，16—底座，17—支架，18—挡雨板，19—支撑架，20—流水槽，21—太阳能电池板，22—第二蓄电池，23—金属集尘极，24—电晕极，25—负离子发生器，26—高压电源，27—屋面。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示：一种大型钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，包括局部除尘装置A、屋顶静电除尘通风器B、大型钢结构车间C。局部除尘装置A设置在车间C内部焊接工位处，屋顶静电除尘通风器B设置在车间C屋顶处，垂直于屋脊平行布置。
如图2所示：一种大型钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，所述局部除尘装置A包括箱体底座1、箱体2、桶体3、可开启式过滤装置5、万向轮8、第一蓄电池9、充电线圈10、集尘软管11、推手12、排风管13、吸尘头14、阻火器15。箱体底座1的底部设有万向轮8，上部设置有箱体2，箱体2的内部设置第一蓄电池9，箱体2的一端与排风管13连接，排风管13高度为2米，排风口竖直朝上布置。箱体2的一端另一端设置推手12，箱体2的底部设置充电线圈10，上部设置桶体3，桶体3的内部设置正压风机4和可开启式过滤装置5，可开启式过滤装置5上部设置由纳米纤维覆膜过滤材料制成的滤网6，能分离亚微米级的粉尘；可开启式过滤装置5底部设置活性炭吸附器7，开启式过滤装置5上部依次与集尘软管11、吸尘头14、阻火器15相连接。
如图3所示：一种大型钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，所述屋顶静电除尘通风器B包括箱体底座16、支架17、挡雨板18、支撑架19、流水槽20、太阳能电池板21、第二蓄电池22、金属集尘极23、电晕极24、负离子发生器25,高压电源26。所述箱体底座16通过高强螺栓固定在屋面27上，支撑架19通过自攻螺丝固定在支架17上，支架17焊接在所述箱体底座17上，挡雨板18通过自攻螺丝固定在支撑架19的上方，支撑架19的两端安装有流水槽20，第二蓄电池22的一端与太阳能电池板21之间通过低压绝缘导线连接，另一端通过低压绝缘导线分别与金属集尘极23和负离子发生器25连接，负离子发生器25通过自攻螺丝固定在箱体底座16上。
如图4所示：一种大型钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，所述屋顶静电除尘通风器B的太阳能电池板21通过硅胶粘结在挡雨板18的外侧，太阳能电池板21之间并联连接，将太阳能转化为电能储存在所述第二蓄电池22中，为金属集尘极23和负离子发生器25提供工作电压。所述屋顶静电除尘通风器B的负离子发生器25通过加载微弱的电流释放大剂量、高纯度的负氧离子，避免产生臭氧，焊接烟尘热气流和负离子发生器释放的自由电子气流方向一致。所述屋顶静电除尘通风器B的金属集尘极23为平板结构，上端固定在支撑架19上，下端垂直固定在所述负离子发生器25上。所述屋顶静电除尘通风器B的电晕极24为平板结构，电晕极24与金属集尘极23平行正对布置，电晕极24上端固定在支撑架19上，下端垂直固定在负离子发生器25上，电晕极24与高压电源26之间通过高压绝缘导线并联连接。
上述一种大型钢结构车间焊接烟尘收集净化系统的使用方法：
步骤A：通过操控推手12及万向轮8移动所述局部除尘装置A至相应焊接位置，调节好集尘软管11，将吸尘头14对准焊接作业点，并开启电机，正压风机4转动，在吸尘头14处形成负压区域，焊接烟尘在负压的作用下通过阻火器15阻留焊接火花，先经集尘软管11进入过可开启式滤装置5上部的滤网6，对亚微米级的粉尘进行分离，最后经过活性炭吸附器7，对轻浮物进行吸附，经过滤净化后的清洁排风由竖直排风管13排向车间中部以稀释焊接烟尘滞留区的烟尘浓度。定时对可开启式过滤装置5进行清灰。
步骤B：当需要充电时，将局部除尘装置A移动至外置的充电器的上方即可,由充电器通过充电线圈10给第一蓄电池9充电，无需进行接线充电，从而提高工作效率。
步骤C：从局部除尘装置A逸散的焊接烟尘，在竖向排风管13清洁排风的诱导下，突破烟尘滞留区，继续向大型钢结构车间C上部运动，进入屋顶静电除尘通风器B的负离子发生器25。
步骤D：启动屋顶静电除尘通风器B，太阳能电池板21将太阳能转化为电能储存在第二蓄电池22中，同时为金属集尘极23和负离子发生器25持续提供工作电压，负离子发生器25产生自由电子，对烟尘中颗粒物预荷电，金属集尘极23和电晕极24之间加载高压，形成高压电场，荷电颗粒在金属集尘极23和电晕极24之间电势的作用下，聚集到金属集尘极23。在静电原理下，经稀释后的焊接烟尘最终经屋顶静电除尘通风器B二次净化除尘，最后排出大型钢结构车间C。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，其特征在于：包括局部除尘装置(A)和屋顶静电除尘通风器(B)，多个所述局部除尘装置(A)设置于大型钢结构车间(C)内焊接区域，所述屋顶静电除尘通风器(B)安装于大型钢结构车间(C)的顶部；
所述局部除尘装置(A)包括集尘软管(11)、桶体(3)、排风管(13)，所述桶体(3)内置正压风机(4)和可开启式过滤装置(5)，集尘软管(11)连接于正压风机(4)，排风管(13)连接于可开启式过滤装置(5)；
所述屋顶静电除尘通风器(B)包括负离子发生器(25)、金属集尘极(23)、电晕极(24)、支架(17)、支撑架(19)，所述支架(17)置于大型钢结构车间(C)的屋面(27)上形成气体导向结构，所述负离子发生器(25)设置于支架(17)内底部，负离子发生器(25)上分布有通孔，大型钢结构车间(C)内气体上升经过负离子发生器(25)，支架(17)内的负离子发生器(25)上布置有若干金属集尘极(23)和电晕极(24)，金属集尘极(23)和电晕极(24)呈立式交错布置，所述支撑架(19)安装在支架(17)顶部位置，支架(17)上方的两侧设有流水槽(20)，支撑架(19)上设有挡雨板(18)，挡雨板(18)将雨水导入流水槽(20)，流水槽(20)中具有连通支架(17)内部和外界的气体通道；
所述桶体(3)设置在箱体(2)上，箱体(2)底部具有箱体底座(1)，箱体底座(1)上具有万向轮(8)，箱体(2)上还设有推手(12)，箱体(2)内置第一蓄电池(9)和充电线圈(10)；
所述排风管(13)朝向大型钢结构车间(C)顶部排放气体，排风管(13)高度为2米；
所述大型钢结构车间(C)内置第二蓄电池(22)和高压电源(26)，挡雨板(18)的表面覆盖有太阳能电池板(21)，第二蓄电池(22)线路连接太阳能电池板(21)、金属集尘极(23)和负离子发生器(25)，高压电源(26)线路连接电晕极(24)。
2.根据权利要求1所述的一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，其特征在于：所述正压风机(4)和可开启式过滤装置(5)之间具有滤网(6)，滤网(6)由纳米纤维覆膜过滤材料制成。
3.根据权利要求2所述的一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，其特征在于：所述可开启式过滤装置(5)与排风管(13)之间具有活性炭吸附器(7)。
4.根据权利要求3所述的一种钢结构车间焊接烟尘收集净化系统，其特征在于：所述集尘软管(11)的进风口设有带有阻火器(15)的吸尘头(14)。
5.一种根据权利要求4所述的钢结构车间焊接烟尘收集净化系统的净化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过操控推手(12)及万向轮(8)移动所述局部除尘装置(A)至相应焊接位置，调节好集尘软管(11)，将吸尘头(14)对准焊接作业点，并开启电机，正压风机(4)转动，在吸尘头(14)处形成负压区域，焊接烟尘在负压的作用下通过阻火器(15)阻留焊接火花，先经集尘软管(11)进入过滤装置(5)上部的滤网(6)，对亚微米级的粉尘进行分离，最后经过活性炭吸附器(7)，对轻浮物进行吸附，经过滤净化后的清洁排风由竖直排风管(13)排向车间中部以稀释焊接烟尘滞留区的烟尘；
步骤二：当需要充电时，将局部除尘装置(A)移动至外置的充电器的上方即可,由充电器通过充电线圈(10)给所述第一蓄电池(9)充电，无需进行接线充电；
步骤三：在吸尘头(14)负压区域以外逸散的焊接烟尘，在竖向排风管(13)清洁排风的诱导下，突破车间中部的烟尘滞留区，继续向大型钢结构车间(C)上部运动，进入屋顶静电除尘通风器(B)的负离子发生器(25)；
步骤四：启动屋顶静电除尘通风器(B)，太阳能电池板(21)将太阳能转化为电能储存在第二蓄电池(22)中，同时为金属集尘极(23)和负离子发生器(25)持续提供工作电压，负离子发生器(25)产生自由电子，对烟尘中颗粒物预荷电，金属集尘极(23)和电晕极(24)之间加载高压，形成高压电场，荷电颗粒在金属集尘极(23)和电晕极(24)之间电势的作用下，聚集到金属集尘极(23)，在静电原理下，经稀释后的焊接烟尘最终经屋顶静电除尘通风器(B)二次净化除尘，最后排出大型钢结构车间(C)。
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