眾多中小加工企業生產車間在焊接作業過程中會產生大量焊接煙塵等有毒物質，對焊接工人的身體健康造成嚴重危害，由此產生的電焊工塵肺職業病呈多發趨勢，同時焊接煙塵還會影響廠區周邊的大氣環境。根據整個焊接車間中焊接設備加工情況及通風狀況的分析及現場實際套用，研究設計出適合該場合的煙塵治理系統。
基本介紹
- 中文名：煙塵系統
- 含義：煙塵治理系統
簡介,焊接煙塵的危害因素和特點,焊接煙塵的治理方法及研究,套用案例,
簡介
隨著現代工業的發展和科技不斷進步，焊接新材料也不斷湧現與套用，焊接及相關工藝過程也在同步飛速發展。但在焊接、切割、打磨工序作業中，會產生大量的焊接煙塵等污染物，其造成的電焊工職業病對人體健康的危害也越來越明顯。自20世紀以來，這個問題就引起人們的廣泛關注。1987年我國正式將電焊工塵肺確定為職業病，並在新建項目時強制性要求必須對焊接污染源進行治理。為此，我國對焊接作業環境制訂了專門安全衛生標準。如《工業企業設計衛生標準》（TJ36-1979）中的錳及其化合物最高容許濃度為0.2mg/m3是泛指高毒性錳塵。我國頒布的《車間空氣中電焊煙塵衛生標準》（GB16194-1996）規定車間空氣中最高容許濃度為6mg/m3。ISO14001標準就涉及了工業衛生環境的新標準（綠色焊接的提出）。近來，歐美等國家和地區推出了社會責任認證標準（SA8000），從以人為本管理的角度，要求企業必須承擔環境和社會責任。如果不通過此認證，不只是訂單受影響的問題，而是將被排斥出歐美市場。
在對電焊煙塵危害逐步認識的同時，電焊煙塵治理技術也不斷地發展起來。國內一些大專院校、科研單位、工礦企業，不斷進行研究、探索、實踐。在排煙除塵、改進焊接工藝、研製低塵低毒焊條等方面，都取得了一定的進展。但由於早期建的設備加工廠，主管部門對環保項目監管不嚴格，導致現今仍有大量中小型加工企業在焊接除塵設備方面設施不全，甚至無任何防護措施。因此，研製焊接車間煙塵治理工藝及配套袋除塵系焊接車間煙塵治理系統探討統，具有巨大的社會效益和市場前景。
焊接煙塵的危害因素和特點
焊接車間的污染主要是焊接煙塵、有害氣體及噪聲、高頻電磁輻射和光輻射等。焊接職業病的發生是各種焊接污染因素綜合作用的結果。焊工職業病包括焊工塵肺、錳中毒、氟中毒、金屬煙熱及電光性眼炎等。其中焊接煙塵是由金屬及非金屬物質在過熱條件下產生的蒸氣經氧化和冷凝而形成的。因此其化學成分，取決於焊接材料（焊絲、焊條、焊劑等）和被焊接材料成分及其蒸發的難易。不同成分的焊接材料和被焊接材料，在施焊時將產生不同成分的焊接煙塵。以加工車間中最常用的二氧化碳氣體保護焊為例，其煙塵中的危害因素主要包括電焊煙塵、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、紫外線、噪聲、焊絲中主要金屬的氧化物等。
由成分確定，焊接煙塵具有粒子小、黏性大、溫度高和發塵量大的特點。焊接煙塵呈碎片狀，粒徑為1µm左右。一般來說，1個焊工操作1天所產生的煙塵量為60～150g。常用的幾種焊接（切割）方法施焊時（切割時）每分鐘的發塵量和熔化每千克焊接材料的發塵量見下表。
焊接煙塵的治理方法及研究
目前，國內外在電焊煙塵治理方面，主要是通過通風除塵措施、個體防護及研製低塵低毒焊條三個方面進行的。其中採取個體防護措施時，工人往往會感到不方便，只是在罐體焊接時採用。在研製低塵低毒焊條方面，多年來國內很多單位做了大量的工作，並取得了一定的成績。但是對電焊作業來說，焊接作業是個小冶金過程。熔池處焊條及母材處於約5000℃高溫， 必然有金屬蒸氣產生，並形成多種化合物。目前的焊接作業，儘管採用低塵低毒焊條，但仍有煙塵污染。因此通風除塵措施是我們在綜合治理電焊煙塵污染時採取的主要手段。通風除塵措施在通風方式上有全面通風、局部通風兩種。局部通風措施是在焊接作業點設定吸風罩，不等煙塵擴散，就將其吸走。這種方式既節省能量， 效果又好，工人的呼吸系統不會受污染。但在其有效捕集煙塵的同時，往往也會影響到工人的操作。加之現多數企業設定的吸風罩都是後期臨時增設的，罩口形式多不合理，大多會影響工人操作，或效果不佳。而現在市面上用於焊接除塵的單點治理的設備，雖小巧可移動，但在整個焊接車間的治理上，由於焊接點較多，若同時作業採用該設備，設備的使用成本較高，且會占用有限的車間加工區域面積。全面通風則是藉助於風機或自然風壓，使空氣在室內有組織地流動，從而降低車間的煙塵濃度。但一般全面通風方式使用風量較大，能耗較高，特別在寒冷地區，通風時造成熱耗問題比較突出。所以全面通風方式目前只能作為治理的輔助手段和措施。
因此，在制定焊接車間的煙塵治理方案時，主要從以下幾方面考慮：
1）研究焊接車間不同產生焊接煙塵設備的生產工藝，了解其焊接煙塵的特性，強化加工過程中焊接煙塵的控制。如採用定點加工，通過預置通風管網集中處理，設定調節閥門，局部控制與區域控制相結合，控制廠房空氣流動特性等方法，減少焊接煙塵對人的危害。
2）設計便於拆裝的排煙罩裝置，更加有效地捕集電焊煙塵。針對不同的焊接方法及不同的焊接設備，設計小型簡易的捕風防塵罩，使之能有效捕集電焊煙塵，並且節省風量；適應工藝特點，不影響工人作業；罩口風速分配均勻，氣流阻力小。
3）根據焊接煙塵成分中含有的高溫固態顆粒及HF等有害氣體的特性，研製火花捕集及有害氣體、油塵吸附的多級集中處理裝置，防止煙塵中的殘留火星引發火災，並避免有害氣體對外擴散，形成二次污染，從而從根本上確保除塵設備及工廠區的安全。
4）研究微細粉塵的清灰技術，最佳化袋除塵設備的除塵效果，針對焊接煙塵成分主要為金屬氧化物（約40%為氧化鐵），具有對器壁的附著性強等特點，選擇合適的有針對性的覆膜濾料，能捕1µm 左右的粒子，確保設備阻力小，使排放的電焊煙塵濃度達標；具有較強的清灰效果；在現場使用易於管理的袋除塵設備。
套用案例
以某堆焊加工廠的焊接煙塵治理項目為例，該廠焊接車間加工區占地面積約5500平方米，整個車間預留的固定焊接點為90個，設定一個不固定手工焊接區域，可容納8個焊接點同時工作。其中固定焊接點採用自動焊機堆焊的方法為主，包括埋弧堆焊和明弧堆焊。其它非自動焊的耐磨件可採用手工焊條電弧焊、半自動焊機堆焊等。針對該廠焊接車間煙塵治理的要求，在車間7~9m以上的煙塵聚集區，根據氣流走向設定通風排氣口，治理車間內殘留的煙塵。局部在每個焊接點根據焊接方式的區別設定不同規格的便於拆裝的排煙罩裝置，通過預留管網（帶調節閥門）集中匯至廠房外的過濾裝置統一治理，車間管網布置見下圖。
如圖所示，焊接煙塵通過風管捕集後，最終匯集到集中處理裝置。該裝置由多級處理裝置組成，分別對焊接煙塵中的高溫固態顆粒及HF等有害氣體進行處理，同時進行火花捕集及有害氣體、油塵的吸附處理。其中主體的袋除塵過濾單元則主要負責對焊接煙塵中的微細粉塵顆粒進行收集，因此需要選用與之適應的覆膜濾料。經過計算，整個車間的處理風量約為59,000m3/h，尾排風機全壓3200Pa。設備運行至今狀況良好，基本達到各項環保要求，車間崗位粉塵濃度低於國家標準限值6mg/m3，粉塵排放也一直在10mg/Nm3以內。
