碳鋼焊接煙塵治理技術(shù)探討

1．概述 
　　在工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展的同時會帶來一些環(huán)境污染，本文著重簡述碳鋼焊接過程中產(chǎn)生大量煙塵造成的危害，怎樣選擇適合的碳鋼焊接煙塵治理方法，特別是在焊接工位集中、機器人自動焊接產(chǎn)煙量大、手工連續(xù)焊接時間長、上有行車吊裝或懸臂吊工作的現(xiàn)場，如何設(shè)置煙塵捕捉是煙塵治理的關(guān)鍵。
　　本文中所描述的煙塵凈化，是指對生產(chǎn)相關(guān)工藝過程中產(chǎn)生的“有害物質(zhì)”，如何控制和治理有害于健康的氣態(tài)和顆粒狀態(tài)的物質(zhì)（包括氣體、煙霧、灰塵等），提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，為人們創(chuàng)造一個健康與舒適的室內(nèi)生活與工作環(huán)境，將對人類社會的可持續(xù)健康發(fā)展起著關(guān)鍵性作用。
2．職業(yè)健康安全環(huán)保要求
　　在焊接安全技術(shù)和勞動衛(wèi)生防護工作方面，我國焊接、醫(yī)務(wù)及環(huán)保工作者做了大量的工作，頒布了相關(guān)的法律法規(guī)，制定了相應(yīng)的政策和規(guī)章，并在生產(chǎn)實際中監(jiān)督實施，以保障焊接員工的身體健康。
　　早在1965年，國務(wù)院“關(guān)于加強企業(yè)安全工作的規(guī)定”中就明確提出，焊接是特殊工種，必須進行專門的安全技術(shù)訓(xùn)練，經(jīng)過考試合格后，才準(zhǔn)許操作。
　　1979年，國務(wù)院批準(zhǔn)國家勞動總局、衛(wèi)生部《關(guān)于加強廠礦企業(yè)煙塵防毒工作的報告》，指出“重點企業(yè)要在3年內(nèi)消除電焊塵、錳、臭氧、氧化氮、弧光等對工人的危害”。
　　1988年，首次頒布了《焊接與切割安全》國家標(biāo)準(zhǔn)GB9448—1988。1999年修訂后作為強制性國標(biāo)再次頒布實施。
　　1996年，頒布了我國《車間空氣中電焊煙塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》國標(biāo)（GB11194—1996），確定焊接煙塵的最高允許濃度為6mg/m3。
　　2002年，頒布了我國《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》GBZ2—2002國標(biāo)，確定了各種有害氣體及粉塵的接觸限值。對焊接中產(chǎn)生的一氧化氮、二氧化氮和一氧化碳有害氣體規(guī)定了時間加權(quán)平均容許濃度分別為15mg/m3、5mg/m3和20mg/m3，短時間接觸容許濃度分別為30mg/m3、10mg/m3和30mg/m3，對于臭氧最高允許濃度為0.3mg/m3，對氟化氫最高允許濃度為2mg/m3。同時也規(guī)定了電焊煙塵總塵、鋁合金總塵、氧化鋁總塵的允許時間加權(quán)平均濃度分別為4mg/m3、3mg/m3和4mg/m3。
　　職業(yè)接觸限值是職業(yè)性有害因素的接觸限制量值，指勞動者在職業(yè)活動過程中長期反復(fù)接觸對機體引起急性或慢性有害健康影響的容許接觸水平。因此，從事焊接的環(huán)境必須通過各種方法來治理焊接過程中產(chǎn)生的有害氣體及粉塵，滿足職業(yè)健康安全的要求。
3．焊接煙塵治理的特點
　　由于車間室內(nèi)空氣污染與大氣空氣污染所處的環(huán)境不同，其污染特點也不同，對于焊接煙塵治理具有如下幾點：
　　（1）勞動保護方法是通過配備吸塵面罩的形式來保護勞動者健康，該方法保護對象局限于焊接工人，整個車間環(huán)境無法改善。
　?。?）局部除塵方法是直接針對焊接煙塵高濃度排放區(qū)域進行治理。局部除塵設(shè)備由兩部分組成：煙塵捕捉部分與煙塵過濾部分。局部除塵方法可以有效阻止無組織氣流在空間內(nèi)帶動污染物擴散，并且消耗的空氣量較少。對于焊接車間，有固定工作臺的手工焊接，局部排風(fēng)罩能將焊接煙塵基本上抽走，采用局部通風(fēng)方式能夠取得較好的治理效果。投資少，效果顯著。但受現(xiàn)場布局、操作者習(xí)慣和設(shè)備運動空間限制大。
　?。?）對于局部除塵方法受到限制，工件大、焊接區(qū)域長、焊接范圍大，上部需要行車或懸臂吊搬運工件，工作場地緊密的焊接工況，采用局部治理方法無法實現(xiàn)，而分層送風(fēng)整體治理焊接煙塵技術(shù)卻能滿足其煙塵治理的要求。
　　分層送風(fēng)整體治理焊接煙塵具有很多優(yōu)點：①煙塵的捕捉不是直接針對產(chǎn)煙部位，所以除塵系統(tǒng)不受焊接工件大小的影響、不受焊接工位變化的影響。②采用高效過濾器，過濾精度完全達到室內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，有效改善工作區(qū)域環(huán)境。③徹底解決煙塵凈化問題，不會對大氣造成二次污染。④所需風(fēng)量只是傳統(tǒng)混合送風(fēng)形式的一半，運行能耗大幅度降低。⑤因煙塵進行過濾后能達到室內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)空氣可以循環(huán)，避免直排造成室內(nèi)冷/熱量能源的浪費。⑥除塵系統(tǒng)不受操作者使用習(xí)慣的影響，操作者在工作的過程中沒有受到除塵系統(tǒng)的任何干擾，能極大地提高生產(chǎn)效率。⑦自動化程度高，采用PLC控制，具備友好的人機操作界面，使用方便。
　　總之，隨著鋁合金焊接應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，鋁合金焊接產(chǎn)生的各種危害也越來越被多地被認(rèn)識，鋁合金焊接煙塵的治理對改善人文環(huán)境，改善焊接工藝都是必要的。
4．焊接煙塵治理方法的選擇
　　針對一汽解放公司橋殼生產(chǎn)焊接線煙塵治理問題，該公司作了大量的調(diào)研工作。提出了各種方案，有如下幾種：
　?。?）采用吸氣臂捕捉，通過管道集中處理煙塵達到治理的目的。
　?。?）用頂吸罩捕捉集中處理煙塵。
　　（3）采用工作間獨立處理達到治理的目的。
　　以上三種方法都難以實現(xiàn)，因為工件重需要用懸臂吊搬運工件，且工件搬運頻繁。吸氣臂雖然活動捕捉煙塵，但是由于焊接區(qū)域長，需要頻繁的調(diào)運工件確實不方便。頂吸罩捕捉需要離焊接位置較近才能達到好的效果，由于上方懸臂吊工作發(fā)生干涉難以實現(xiàn)。采用工作間能達到好的除塵效果，但受工作場地和生產(chǎn)線的影響無法實現(xiàn)。
　　我們提出了一種最佳的治理方法，采用分層送風(fēng)整體治理焊接煙塵技術(shù)，是一種較好的捕捉治理方法，對車間密閉有要求。該廠房由兩跨連通，治理的車間只有一跨，兩跨中間采用擋弧簾封閉隔斷。分層送風(fēng)整體治理焊接煙塵的突出優(yōu)點：
　?。?）創(chuàng)造和利用上升氣流，室內(nèi)空氣溫度和污染物質(zhì)濃度隨高度上升。
　?。?）在室內(nèi)形成空氣湖，在人員停留區(qū)域保證送風(fēng)空氣品質(zhì)，排風(fēng)空氣品質(zhì)僅出現(xiàn)在頂板附近。
　?。?）由于送風(fēng)溫差及送風(fēng)速度均較低，保證了無吹風(fēng)感。
　?。?）為在工作區(qū)域獲得同樣的溫度，分層送風(fēng)系統(tǒng)所要求的送風(fēng)溫度高于混合通風(fēng)，這就為一年中更長時間地利用自然通風(fēng)冷卻提供了可能性，以達到節(jié)能的效果。在工業(yè)廠房內(nèi)能以低耗能獲取所要求的停留區(qū)空氣品質(zhì)，相比混合通風(fēng)可節(jié)能20%～30%。
　?。?）可以對工作區(qū)的CO2等污染物進行直接有效的控制，它的通風(fēng)效能系數(shù)大于混合通風(fēng)，能有效達到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的。
　?。?）適用于熱量和污染物同時產(chǎn)生的車間（如焊接車間、裝配車間等）。
　　該方案通過論證實施后，其煙塵治理的效果交好，如圖5和圖6所示。得到了使用方的認(rèn)可和好評，對此給予了高度評價。
5.結(jié)語
　　焊接應(yīng)用在工程機械、鐵路機械、軍工、汽車、造船等行業(yè)非常廣泛，隨之而來的焊接除塵治理也越來越多，選擇好的除塵方法是非常重要的，對于類似以上工況或者是大工件焊接推薦采用分層送風(fēng)整體治理技術(shù)，在不影響焊接工藝和操作者習(xí)慣的同時，創(chuàng)造一個好的工作環(huán)境。