碳钢焊接烟尘治理技术探讨

1．概述 
　　在工业化生产发展的同时会带来一些环境污染，本文着重简述碳钢焊接过程中产生大量烟尘造成的危害，怎样选择适合的碳钢焊接烟尘治理方法，特别是在焊接工位集中、机器人自动焊接产烟量大、手工连续焊接时间长、上有行车吊装或悬臂吊工作的现场，如何设置烟尘捕捉是烟尘治理的关键。
　　本文中所描述的烟尘净化，是指对生产相关工艺过程中产生的“有害物质”，如何控制和治理有害于健康的气态和颗粒状态的物质（包括气体、烟雾、灰尘等），提高室内空气品质，为人们创造一个健康与舒适的室内生活与工作环境，将对人类社会的可持续健康发展起着关键性作用。
2．职业健康安全环保要求
　　在焊接安全技术和劳动卫生防护工作方面，我国焊接、医务及环保工作者做了大量的工作，颁布了相关的法律法规，制定了相应的政策和规章，并在生产实际中监督实施，以保障焊接员工的身体健康。
　　早在1965年，国务院“关于加强企业安全工作的规定”中就明确提出，焊接是特殊工种，必须进行专门的安全技术训练，经过考试合格后，才准许操作。
　　1979年，国务院批准国家劳动总局、卫生部《关于加强厂矿企业烟尘防毒工作的报告》，指出“重点企业要在3年内消除电焊尘、锰、臭氧、氧化氮、弧光等对工人的危害”。
　　1988年，首次颁布了《焊接与切割安全》国家标准GB9448—1988。1999年修订后作为强制性国标再次颁布实施。
　　1996年，颁布了我国《车间空气中电焊烟尘卫生标准》国标（GB11194—1996），确定焊接烟尘的最高允许浓度为6mg/m3。
　　2002年，颁布了我国《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2—2002国标，确定了各种有害气体及粉尘的接触限值。对焊接中产生的一氧化氮、二氧化氮和一氧化碳有害气体规定了时间加权平均容许浓度分别为15mg/m3、5mg/m3和20mg/m3，短时间接触容许浓度分别为30mg/m3、10mg/m3和30mg/m3，对于臭氧最高允许浓度为0.3mg/m3，对氟化氢最高允许浓度为2mg/m3。同时也规定了电焊烟尘总尘、铝合金总尘、氧化铝总尘的允许时间加权平均浓度分别为4mg/m3、3mg/m3和4mg/m3。
　　职业接触限值是职业性有害因素的接触限制量值，指劳动者在职业活动过程中长期反复接触对机体引起急性或慢性有害健康影响的容许接触水平。因此，从事焊接的环境必须通过各种方法来治理焊接过程中产生的有害气体及粉尘，满足职业健康安全的要求。
3．焊接烟尘治理的特点
　　由于车间室内空气污染与大气空气污染所处的环境不同，其污染特点也不同，对于焊接烟尘治理具有如下几点：
　　（1）劳动保护方法是通过配备吸尘面罩的形式来保护劳动者健康，该方法保护对象局限于焊接工人，整个车间环境无法改善。
　　（2）局部除尘方法是直接针对焊接烟尘高浓度排放区域进行治理。局部除尘设备由两部分组成：烟尘捕捉部分与烟尘过滤部分。局部除尘方法可以有效阻止无组织气流在空间内带动污染物扩散，并且消耗的空气量较少。对于焊接车间，有固定工作台的手工焊接，局部排风罩能将焊接烟尘基本上抽走，采用局部通风方式能够取得较好的治理效果。投资少，效果显着。但受现场布局、操作者习惯和设备运动空间限制大。
　　（3）对于局部除尘方法受到限制，工件大、焊接区域长、焊接范围大，上部需要行车或悬臂吊搬运工件，工作场地紧密的焊接工况，采用局部治理方法无法实现，而分层送风整体治理焊接烟尘技术却能满足其烟尘治理的要求。
　　分层送风整体治理焊接烟尘具有很多优点：①烟尘的捕捉不是直接针对产烟部位，所以除尘系统不受焊接工件大小的影响、不受焊接工位变化的影响。②采用高效过滤器，过滤精度完全达到室内排放标准，有效改善工作区域环境。③彻底解决烟尘净化问题，不会对大气造成二次污染。④所需风量只是传统混合送风形式的一半，运行能耗大幅度降低。⑤因烟尘进行过滤后能达到室内排放标准，室内空气可以循环，避免直排造成室内冷/热量能源的浪费。⑥除尘系统不受操作者使用习惯的影响，操作者在工作的过程中没有受到除尘系统的任何干扰，能极大地提高生产效率。⑦自动化程度高，采用PLC控制，具备友好的人机操作界面，使用方便。
　　总之，随着铝合金焊接应用的领域越来越广，铝合金焊接产生的各种危害也越来越被多地被认识，铝合金焊接烟尘的治理对改善人文环境，改善焊接工艺都是必要的。
4．焊接烟尘治理方法的选择
　　针对一汽解放公司桥壳生产焊接线烟尘治理问题，该公司作了大量的调研工作。提出了各种方案，有如下几种：
　　（1）采用吸气臂捕捉，通过管道集中处理烟尘达到治理的目的。
　　（2）用顶吸罩捕捉集中处理烟尘。
　　（3）采用工作间独立处理达到治理的目的。
　　以上三种方法都难以实现，因为工件重需要用悬臂吊搬运工件，且工件搬运频繁。吸气臂虽然活动捕捉烟尘，但是由于焊接区域长，需要频繁的调运工件确实不方便。顶吸罩捕捉需要离焊接位置较近才能达到好的效果，由于上方悬臂吊工作发生干涉难以实现。采用工作间能达到好的除尘效果，但受工作场地和生产线的影响无法实现。
　　我们提出了一种最佳的治理方法，采用分层送风整体治理焊接烟尘技术，是一种较好的捕捉治理方法，对车间密闭有要求。该厂房由两跨连通，治理的车间只有一跨，两跨中间采用挡弧帘封闭隔断。分层送风整体治理焊接烟尘的突出优点：
　　（1）创造和利用上升气流，室内空气温度和污染物质浓度随高度上升。
　　（2）在室内形成空气湖，在人员停留区域保证送风空气品质，排风空气品质仅出现在顶板附近。
　　（3）由于送风温差及送风速度均较低，保证了无吹风感。
　　（4）为在工作区域获得同样的温度，分层送风系统所要求的送风温度高于混合通风，这就为一年中更长时间地利用自然通风冷却提供了可能性，以达到节能的效果。在工业厂房内能以低耗能获取所要求的停留区空气品质，相比混合通风可节能20%～30%。
　　（5）可以对工作区的CO2等污染物进行直接有效的控制，它的通风效能系数大于混合通风，能有效达到改善室内空气品质的目的。
　　（6）适用于热量和污染物同时产生的车间（如焊接车间、装配车间等）。
　　该方案通过论证实施后，其烟尘治理的效果交好，如图5和图6所示。得到了使用方的认可和好评，对此给予了高度评价。
5.结语
　　焊接应用在工程机械、铁路机械、军工、汽车、造船等行业非常广泛，随之而来的焊接除尘治理也越来越多，选择好的除尘方法是非常重要的，对于类似以上工况或者是大工件焊接推荐采用分层送风整体治理技术，在不影响焊接工艺和操作者习惯的同时，创造一个好的工作环境。