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纵剪油雾、焊管烟尘,怎么排干净
2 小时前   浏览:0   作者:管道

台州那台分条机装好试车第三天,车间里就开始飘一层细雾。不是浓烟,是站在窗户那束光里才看得见的一层薄白,落在机床外壳上半天不干,用手一抹是一道油印。

老板第一反应是净化器买小了,打电话让厂家再发一台大的。厂家问了一句:罩子装在哪儿,离刀轴多远。他量了一下,八百毫米。

问题不在净化器。罩子离放散点八百毫米,靠一台大风机硬吸,吸的是整间车间的空气,不是那层雾。后来把罩子挪到三百毫米,加了一圈折边,风量从三千降到两千四,雾反而没了。

二手焊管机组、分条机组装上之后,环保这一关是绕不过去的。它不像精度那样可以慢慢调,也不像产能那样能凑合跑,验收那天差一点就是差一点。这篇讲这条线上从罩子到排气筒的几个关口,前面第 661 篇讲过辅机、第 664 篇讲过拆装找正、第 669 篇讲过合同条款,这篇讲的是装好之后,车间里那股气和那股雾往哪儿去。

一、先定风量,罩口离远一寸风量翻一倍

绝大部分厂选环保设备的顺序是反的:先问净化器多少钱,再配一台风机,收尾找个铁皮师傅做个罩子扣上去。罩子成了整套系统里最便宜、最没人管的一件,偏偏它决定了后面所有设备的尺寸。

罩子的核心参数叫控制风速。GB/T 16758-2008《排风罩的分类及技术条件》给了两个定义:控制点,指有害物放散到耗尽最初能量、放散速度降到环境中无规则气流速度时所在的位置;控制风速,指把控制点处的有害物吸入罩内所需要的最小风速。这两句话翻译成人话是:气体离开源头之后会迅速减速,你要在它还没散开之前把它抓住,抓的地方离源头越远,需要的气流越强。

硬线在这里:GB 37822-2019《挥发性有机物无组织排放控制标准》第 10.2.2 条要求,采用外部排风罩的,控制风速不应低于 0.3 m/s,测量点取在距排风罩开口面最远的无组织排放位置。焊接这类带初始动量的放散,行业手册给的区间更高,0.5 到 1.0 m/s。

风量怎么算,工程上常用一个估算式:Q = 0.75 × V × (10X² + A)。Q 是风量,单位 m³/s;V 是控制风速;X 是控制点到罩口的距离,单位 m;A 是罩口面积,单位 m²;0.75 是有法兰边时的折减系数,没法兰的罩子这个系数取 1。

拿分条机举个实数。罩口一米二乘零点八,面积 0.96 m²,控制风速取 0.3 m/s。控制点离罩口三百毫米时,Q = 0.75 × 0.3 × (10 × 0.09 + 0.96) = 0.4185 m³/s,折 1507 m³/h。距离拉到六百毫米,Q = 0.75 × 0.3 × (3.6 + 0.96) = 1.026 m³/s,折 3694 m³/h。

距离翻一倍,风量涨到 2.45 倍。这就是为什么把罩子往下压三十公分,比换一台大风机管用得多。也是为什么二手机组的罩子经常「怎么加大风量都不够」:罩子被换刀、换辊的空间逼到了八百毫米外,还按三千风量配,从设计上就不成立。

算出理论风量之后还要加两个余量。风量乘 1.15 到 1.25,补管道漏风和滤材积尘后的阻力上升;风机全压留 150 到 250 Pa。这两条是环保工程里的通行做法,不加的后果是设备刚装好达标,跑三个月滤筒一脏,风量掉两成,车间又开始飘。

二、分条机的油雾是甩出来的,不是飘出来的

纵剪剪切的时候,上下刀盘和带钢之间要润滑。乳化液或者润滑油喷在刀盘和带钢表面,作用是降刀口磨损、冲走切屑、控制板面划伤。喷量按线速和料厚调,薄料高速时喷得最凶。

线速到两百到三百米每分钟,刀盘和辊面的周向速度把液膜打成雾。这股雾的粒径中位径常在一到四微米,亚微米那一段占相当比例。粒径决定了后面能选什么设备:五微米以上的粗油滴,离心分离就能甩掉;一到四微米这一段,机械过滤和静电才吃得下;零点一微米以下,只有静电和高精度覆膜滤材有把握。

关键是方向。这股雾不是自己飘起来的,是带着初速沿刀轴切线甩出来的。所以罩子不能只在正上方开一个大口,要沿刀轴全宽做条缝罩,缝口对着甩出的方向。很多二手机组上装的是一块平板罩顶在机架上方,雾从两侧甩出去,罩子只接住了一小半。

乳化液和矿物油在职业限值上是两个数。GBZ 2.1-2019《工作场所有害因素职业接触限值 第 1 部分:化学有害因素》里,矿物油雾的时间加权平均容许浓度是 5 mg/m³,乳化油雾是 10 mg/m³。数不一样,处理路线也不一样,这一点常被忽略。

乳化液雾里带水。水进静电净化器,极板上先结一层水膜,再粘油,粘成一层皂化物,清洗一次管不了一周。有一家不锈钢分条厂就是这么栽的:静电式装上去三个月,极板拆下来像抹了一层肥皂,洗完装回去一周又结,末了改成离心加过滤两级,才稳定下来。所以含水的乳化液雾,优先离心或挡板除粗,再上干式过滤,别一上来就静电场。

分条线的风量实算:条缝罩两米四长、零点四宽,面积 0.96 m²,控制点离罩口四百毫米,控制风速 0.3,Q = 0.75 × 0.3 × (1.6 + 0.96) = 0.576 m³/s,折 2074 m³/h。刀轴两侧各一个罩,合起来四千上下。这个量级跟多数分条线的实际配置是能对上的,凡是配到一万以上的,多半是罩子离得远,用风量在补罩子的错。

三、焊管的烟尘跟电弧焊不是一回事

很多人一听焊管,就照着手工电弧焊的方案配:一台移动式焊烟净化器,一根万向吸臂,完事。这套东西在补焊、返修工位好使,放到连续生产的焊管机组上不行,原因在工艺本身。

高频焊是固态焊接。管坯两边被高频电流加热到一千三到一千四百度,挤压辊把两边压合,没有填充金属,没有药皮,没有焊丝。所以焊缝处的烟尘里主要成分是铁的氧化物,来源是边缘高温氧化和挤压挤出的金属流。它不像电弧焊那样有药皮燃烧的氟化物和大量烟尘,浓度低得多。

但焊管线上要抽的不止焊缝这一股。带钢表面带防锈油,进焊接区被烤,出油雾;飞锯切管出细粉尘和铁屑;定径、矫直段有少量润滑雾和石墨。这几股浓度都不高,可机组是二十四小时连续跑,累积量很大。所以这类场合的设计思路是「大风量、低浓度」,不是电弧焊那种「小风量、高浓度」。

粒径决定滤材。电焊烟尘以亚微米为主,普通滤布拦不住,得用覆膜滤筒,PTFE 覆膜那种,靠表面过滤而不是深层过滤。滤筒除尘用在铸造行业的可行技术口径是:过滤风速 0.6 到 1.2 m/min,系统阻力通常低于 1000 Pa,除尘效率通常可达 99% 以上。袋式除尘的过滤风速 0.7 到 1.5 m/min,阻力低于 1500 Pa,效率也在 99% 以上。二手线用滤筒更省地方,但滤筒怕油,这一点后面还会说。

算个过滤面积。四个抽风点,每点两千风量,合计 8000 m³/h。按过滤风速 0.8 m/min 折成 48 m/h,需要过滤面积 8000 ÷ 48 ≈ 167 m²。Φ325×660 的滤筒单支过滤面积约十平米,要十七支。若按 1.2 m/min 设计,面积只要 111 m²,十一支就够,但清灰频率会上去。这两个数之间的取舍,本质是「一次性投入」和「三年换筒钱」的取舍。

还有个认识要纠正:焊缝上方抽两千风量,罩内浓度可能只有几 mg/m³,看着很低,但只要有一处逸散,整间车间都能闻见那股铁腥味。这种场合靠加大风量不经济,靠罩子贴紧才有效。风量是买来的,罩子是设计出来的。

四、二手机组的罩子,十个有八个不合格

拆机的时候,罩子、风管、净化器是最先被扔掉的三样。原因很实际:拆它们比拆主机麻烦,铁皮薄、变形、占车皮,卖二手的不愿意为几吨铁皮加运费,拆机的师傅也嫌费工。

能留下来的罩子,常见三种毛病。

第一种是罩口离放散点太远。换辊、换刀、换剪刃都要让位,设计的人图省事,把罩子往机架外侧一挂,距离拉到七八百毫米。按前面的公式,距离从三百到八百,风量要涨到四倍多,原来的风机根本带不动。

第二种是罩子做成了大包围。整个机架罩在一个大铁皮房里,看着气派,里面容积几十立方,风量按老产能配。老线跑八十米每分钟,新线换了大电机跑两百米,雾量翻几倍,罩子还是那个罩子,风机还是那台风机。

第三种最隐蔽:罩口没有法兰边。有法兰的罩子比没法兰的省四分之一风量,系数 0.75 就是这么来的。二手罩子常年搬运,折边被压平、被割掉、被焊上一块补丁,这个边就没了。补一道一百毫米宽的折边,材料加人工几百块钱,能省下四分之一的电,这是整条环保链上性价比最高的一处改动。

还有一种情况更麻烦:老机组的排风根本不接风机,靠车间屋顶的自然通风器和热压往外出。这种设计在老厂房成立,因为屋顶高、机组散热量大。二手机装进新厂房,屋顶矮了、保温做了、热源分散了,这套自然排风一天都转不起来。

所以买二手线的时候,排风系统要单独列一张清单,不能跟着主机一句「含随机附件」带过。清单写到件数和规格:排风罩几件、罩口尺寸多少、风管多少米、管径多大、风机型号与风量全压、净化器型式与处理风量。这几行字在报价单上占不了半页,到货时能省掉一场扯皮。

五、三条净化路线,别想一台设备打两种污染物

市面上的净化设备归到三类,各自的适用边界很清楚。

滤筒或袋式除尘,走的是干式过滤。适合固体烟尘,焊管焊缝、飞锯切管的粉尘都归这一类。过滤风速 0.6 到 1.2 m/min,效率 99% 以上,阻力一千帕上下。它的软肋是油:油雾进滤筒,粘在滤材表面,脉冲反吹打不下来,压差一路涨,三个月就报废。

静电油雾净化器,靠高压电场让油雾颗粒荷电,再被极板捕集。可行技术的口径是电场电压 10 到 15 kV、气体流速低于 1.2 m/s、系统阻力低于 400 Pa、油雾去除效率 90% 以上;厂商样本上标的对零点一微米以上颗粒效率可以到 99%。它的软肋是水和金属屑:含水会结露打火,金属屑会把极板短路。

机械过滤和离心分离,是最土也最皮实的一类。离心式对五微米以上的粗油滴有效,效率 70% 到 85%,阻力 300 到 550 Pa;干式过滤风速低于 0.5 m/s,阻力低于 1200 Pa,效率 90% 以上,但滤棉要勤换。它单独用很难达标,做预处理最合适。

组合的正确顺序是:粗分离在前,精处理在后。分条线就是离心或挡板先摘掉大油滴,再进静电或干式过滤除细雾,再排出或回用。反过来做,先静电后过滤,极板上一天就挂一层油泥,清洗周期从三个月缩到两周。

最常犯的错是拿一台设备打两种污染物。焊管线上,焊缝烟尘是固体,带钢防锈油烤出来的是液体,两股混在一根管里进同一台滤筒,滤筒两周就糊死。正确做法只有两条:要么分两路,各配各的;要么先除油再除尘,油雾段用静电或离心,除尘段用滤筒。混着走的系统,头三个月看着还行,第四个月开始天天清灰。

六、管道比设备更容易出事

环保系统出问题,十次有六次在管道上,不在设备上。设备是买来的,管道是现场配的,配管的人往往按「能通就行」做。

风速是第一道。含尘管道要 15 到 20 m/s,水平段取高值,低了粉尘沉降堵管。油雾管道 8 到 14 m/s,低了管壁挂油,高了带液滴、磨损弯头。二手线改造时最容易出的一种错,是把原来走风的管子拿来走含尘气,风速只有八九米,三个月管底积一层灰。

油雾管积油是火灾源头。油在管壁上挂成膜,遇到静电打火、焊渣、甚至夏天高温自燃,都能着。所以油雾管的做法跟除尘管不一样:要有坡度,坡向低点排油口;每六到八米设一个清扫口;弯头用大曲率半径,R 不小于 1.5 倍管径;水平段尽量短。

有个现场很典型。分条线的油雾管走了二十五米水平段,安装时坡度做反了,半年后管里积了半管油,风机全压从 900 Pa 涨到 1400 Pa,风量掉四成,车间又开始飘雾。清管花了三天,停机损失比清管的人工贵几十倍。这类问题的根子在配管那天没人算坡向。

防火阀和火花捕集是两条硬要求。管道穿越防火分区要装 70℃ 熔断的防火阀;净化器入口前建议加一段火花捕集或者沉降段,尤其是含尘带火星的飞锯抽风。这两样加起来没多少钱,出事时的差别是有没有整条线烧掉。

风机放前放后,也是个容易做错的选择。风机放在净化器前面,抽的是含油含尘气体,叶轮挂油、动平衡失效、轴承温度上来,半年就得拆洗一次。正确做法是净化器在前、风机在后,让风机只过干净气。代价是净化器箱体要承受负压,刚度要够,门要密封,不然一开机就往里吸风。

静电净化器的外壳和管道必须可靠接地,接地电阻小于 4 Ω。这一条常被漏掉,因为静电设备的电源本身有保护,但外壳不接地,人碰上去那一下是另一回事。

七、排气筒和采样口,验收最容易卡在这儿

有组织排放看两个数,不是一个。GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》表 2 新污染源二级标准里,颗粒物最高允许排放浓度 120 mg/m³,15 米排气筒对应的最高允许排放速率 3.5 kg/h,无组织排放监控浓度限值 1.0 mg/m³。

浓度和速率要同时满足。8000 m³/h 乘 120 mg/m³,一小时排 0.96 kg,离 3.5 kg/h 很远,这种系统只看浓度就够了。可要是风量做到三万,同样 120 mg/m³ 就是 3.6 kg/h,浓度达标、速率超标。所以风量不是越大越安全,配大了反而把自己顶到速率线上。

排气筒高度有个附加条件,很多人不知道。标准要求排气筒除遵守表列排放速率值外,还应高出周围 200 米半径范围内的建筑 5 米以上;达不到这个要求的排气筒,排放速率按表列值严格 50% 执行。也就是说,15 米的筒旁边如果有 18 米的主厂房,速率限值就从 3.5 kg/h 变成 1.75 kg/h。老厂房加装排气筒最常撞这一条,装完才发现速率不够。

采样位置是另一处高频返工。GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》要求,采样位置优先选在垂直管段,避开弯头和断面急剧变化处,设在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于 6 倍直径、上游方向不小于 3 倍直径处;矩形烟道的当量直径按 D = 2AB/(A+B) 算。

采样孔的尺寸也有规矩:内径不小于 80 mm,新建或改建污染源不小于 90 mm,孔管长度不大于 50 mm,不用时用盖板或管堵封住。采样平台面积不小于 1.5 m²,护栏不低于 1.1 米,脚部挡板不低于 10 cm,承重不低于 200 kg/m²,采样孔距平台面 1.2 到 1.3 米,断面气流速度要大于 5 m/s。

最常见的返工是这么来的:管道从净化器出来,一个九十度弯直接上屋顶,弯头后只有一米直管就开了孔。检测单位到现场一看,位置不合规,数据不认,只好把筒加高两米、重新开孔、重做平台。这一折腾,工期多两周,钱多几万,全是因为配管时没人看那 6 倍直径。

八、无组织那一关,1 毫克怎么守

GB 16297-1996 给的无组织监控浓度限值是 1.0 mg/m³,测点在周界外浓度最高点。这个数看着宽松,但要注意它测的是厂界,不是车间。车间里浓度再高,只要不从不该出的地方跑出去,厂界照样达标。

反过来也成立:厂界超标的原因,几乎都不是车间里浓度高,而是收集不住。罩子漏、风机小、门窗大开、屋顶风机倒灌,这四条占了绝大多数。

三个花钱不多的做法。第一,把车间做成微负压,送风量比排风量少百分之十到十五,门口就不会有雾往外冒。这一条在冬天有副作用,补风要加热,得算一下热量成本。第二,分条机两端加软帘,把甩出来的雾挡在罩内,软帘不影响换刀,一条几百块。第三,上卷、卸卷这个开口位置加局部吹吸,别让雾在那一段积住。这三条做完,厂界超标的情况能去一大半。

不建议用车间大排风代替局部排风。把两万风量从车间抽走,冬天补风的热负荷成本比净化器贵得多,而且工人还是站在雾里干活。大排风解决的是厂界,不解决呼吸带。

九、三张纸不跟设备走

买二手设备的人常有一个误会,觉得设备在原厂是合规的,拉回来接着用就合规。这个误会代价不小。

环评是按项目和厂址批的,不跟设备走。原厂那份环评批复、那张排污许可证,到你厂里一张都不算数。设备搬到新厂,就是一个新项目,要重新办环评、重新申领或变更排污许可、重新做竣工环保验收。原厂的设备再新、手续再全,也替不了你厂里的这三张纸。

第二个容易出问题的地方是环评里写的数。环评报告里写的是设备台数、产能、治理设施型式和风量。二手线换了高速电机、加了一台分条机,产能上去了,治理设施没跟上,验收时对不上环评,就得做变更。排污许可里同样有排放口编号、治理设施编号、许可排放量,排气筒挪个位置、加一根,都要变更登记。这些事在装之前想清楚,比装完再改省事得多。

第三张纸是职业健康。焊管线上主要因子是电焊烟尘和高温,分条线上是油雾。GBZ 2.1-2019 里电焊烟尘的 PC-TWA 是 4 mg/m³,矿物油雾 5 mg/m³,乳化油雾 10 mg/m³。要做的事有三件:定期检测,采样点放在操作工呼吸带高度,也就是距地面 1.2 到 1.5 米;做岗前和在岗职业健康检查,按 GBZ 188 的項目来;现场要有告知卡和警示标识,别只在办公室抽屉里放一份报告。

这里有个现实要提一句:检测报告上浓度达标,不等于工人没吸进去。定点采样测的是那个点的空气,工人是走动的。个体采样才是真数,但多数厂只做定点。所以报告达标只是及格线,风机开不开、罩子歪不歪、滤筒换不换,才是日常那部分。

噪声那半边这里不重复。冷轧、酸洗车间的噪声和粉尘限值,站内另一篇已经算过接触限值和超限倍数,焊管和分条的噪声问题跟那套口径一样,照着套就行。

十、装之前先问六个问题

二手线进场之前,把下面六句话问一遍,答案写在纸上,能省掉后面大半的返工。

一,放散点在哪,罩口最近能贴到多少毫米。这个数决定风量,别先定风量再倒推罩子。

二,这股气是固体还是液体。固体走滤筒或袋式,液体走静电或离心加过滤。两样都有,分两路或者先除油后除尘。

三,风机全压够不够 800 到 1200 Pa。老风机配新管道,最常见的情形是风量标称够、全压不够,装上就掉风。

四,管道有没有低点排油口、清扫口和坡度。油雾管没有这三样,一年之内必堵。

五,排气筒高出周边 200 米内建筑 5 米没有。没有的话,速率限值按 50% 算,别按满值算。

六,环评里写的台数、产能、风量,跟现在装的对不对得上。对不上就是变更,别等验收时才发现。

台州那台后来没换净化器。罩子从机架侧面八百毫米挪到三百毫米,加了一圈一百毫米折边,风量从三千降到两千四,雾没了,电费也降了。老板后来跟同行说,早知道就不买那台大风机了。这话在二手机组上挺常见:主机是铁的,罩子是铁皮的,铁皮先被卖了,然后花几倍的钱去补。

设备旧不旧,决定它还能干多少活。配套全不全,决定它能不能开工。

移动式焊烟净化器能不能替代固定排风?

做补充可以,做主系统不行。移动式单机风量通常在一千到两千之间,万向吸臂口径小,控制点只能压到三百到四百毫米,人一走位就得重新挪。补焊、返修、打磨这类间断作业它能顶住;连续生产的焊管机组、分条机组不行,因为一根吸臂管不了全宽,风量摊到每个点都不够。GB 37822-2019 要求外部排风罩的控制风速不低于 0.3 m/s,测点在最远控制点,移动罩很难稳定满足这一条。真要上,就把它当成固定罩的补丁,别当成方案。

油雾净化器收下来的废油怎么处置?

按危险废物走。废矿物油在《国家危险废物名录》里属 HW08 废矿物油与含矿物油废物,净化器集油槽收下来的是这一类。做法是:带盖铁桶收集,桶上贴标签写明种类和产生环节,放在有围堰和防渗的暂存点,交有资质单位处置,走转移联单,建台账。不能倒下水道,不能混进废乳化液,也不能当废机油卖给路边收油的。乳化液雾收下来的是含水的废液,浓度和成分都不同,别跟矿物油混装一桶,混了处置单位会退回来。

净化后的空气能不能回用到车间?

油雾这一路可以,但要加三个条件。冬季回用能省掉大量补风热负荷,分条线尤其划算,因为风量不算大、车间又需要保温。三个条件是:回风口别对着操作位,避免直吹;净化效率下降时能自动切到外排,靠压差或者浓度联锁实现;车间没有粉尘爆炸风险的场合才回用。焊管烟尘这一路一般不建议回用,烟尘里是金属氧化物,过滤后虽然浓度很低,但回用等于把细颗粒在车间里循环,长期看对呼吸带不友好,得不偿失。

验收检测那天,设备必须满负荷跑吗?

要按设计工况跑。检测的目的是验证满负荷时能不能达标,空载或者半负荷测出来的数没有意义,也不被认。通行要求是检测期间生产负荷不低于设计的 75%,同时记录产量、风量、运行参数,这些记录要跟报告一起归档。二手线常卡在这一条:设备装好了,订单没到,产能上不去,达不到 75%,验收就一直拖着。所以二手机组的验收计划要跟订单排产一起排,别等设备转起来才想起约检测。

二手线的排风罩、风管、净化器,买卖时算不算随机附件?

行业惯例是一句「含随机附件」带过,实际到货往往只剩主机和电控,罩子风管被当废铁卖了。建议单列一张清单,写到件数和规格:排风罩几件、罩口尺寸、风管多少米与管径、风机型号与风量全压功率、净化器型式与处理风量、出厂年份。净化器如果是二手的,极板和滤筒的剩余寿命要单独写,最好约定到货后通电试运行一小时,记录空载电流和压差。这几行字不占半页纸,缺了就是几万块的补配。

数据来源:来自公开网络。

钢管动力,关联公众号:钢标控。

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