焊接煙塵的危害與處理

1.焊煙產生的機理 在焊接電弧的高溫作用下,焊材端部 的液態金屬和熔渣激烈蒸發,同時在熔滴 和熔池的表麵上也發生蒸發,由於蒸發而 產生的高溫蒸氣從電弧區被吹出後迅速被 氧化和冷凝,變成細小的固態粒子。這些微小的顆粒分散懸浮與空氣中,彌散於電弧 周圍,形成焊接煙塵。電弧的紫外線輻射作 用於周圍環境空氣中的氧和氮形成臭氧和 氮氧化物,以及氧化過程中產生的氣體,這 些都會對人體產生危害。

2  焊接煙塵的特點 (1)焊接煙塵粒子小,煙塵呈碎片狀,粒 徑為1μm左右。(2)焊接煙塵的粘性大。(3) 焊接煙塵的溫度較高。在排風管道和濾芯 內,空氣溫度為60℃~80℃。(4)焊接過程的 發塵量較大。

3  減少焊煙汙染的途徑 焊接煙塵及有害氣體的治理在傳播途 徑上的控製方式有2種:全室通風和局部排 風。全室通風也稱稀釋通風,它是用清潔空 氣稀釋室內空氣中的有害物濃度,使室內 空氣中有害物濃度不超過衛生標準規定的 最高允許濃度,同時不斷地將汙染空氣排 至室外或收集淨化。全室通風包括自然通 風和機械通風2種方式。對於戶外焊接作業 或敞開的空間焊接,一般采用自然通風方 式,對於室內作業通常采用機械通風方式 或是加強自然通風與機械通風相結合的方 式。室內作業采用加強自然通風的方式就 是建築物做通風屋脊、天窗等方法,機械通 風通過安裝在牆上或天花板上的軸流風 機,把車間內焊煙排出室外,或者經過淨化 器淨化後在車間內循環使用,達到使車間 煙塵濃度降低的目的。循環被淨化的空氣,解決了車間內的能量損失。國內很多工廠 目前常用這種方式。焊煙的特點是距離焊 點350mm以外,焊煙呈發散狀,然後暈在空 中,用全室通風的解決效果很有限。全室通 風係統屬於“被動式除塵”,動力能耗非常 高並且會產生大量的動力浪費,它是整個 廠房內部空氣與外部空氣進行兌換,此方 式換氣效率低。另外呼吸道保護和帶壓力 的焊接頭盔目前也都屬於“被動式除塵”。局部排風是對局部氣流進行治理,使局部 工作地點不受有害物的汙染,保持良好的 空氣環境。一般局部排風機組由集氣罩、風 管、淨化係統和風機4部分組成。局部排風按集氣方式的不同可以分為固定式局部排風係統和移動式局部排風係統。固定式局部排風係統主要用於操作地點和工人操作方式固定的大型焊接生產車間,可根據實際情況一次性固定集氣罩的位置。移動式局部排風係統工作狀態相對靈活,可根據不同的工況,采用不同的工作姿態,保證處理效率及操作人員的便利。焊接煙塵和有害氣體的淨化係統通常采用袋式或靜電除塵與吸附劑相結合的淨化方式,處理效率高、工作狀態穩定。所謂局部排風即從焊煙發生源和焊接工具源進行處理。屬於“主動 式除塵”方式。發生源清除是當焊接工作開始時,除塵係統末端的活動臂管吸風口便開始對產生煙塵進行抽排:為確保煙塵的抽排效果在使用時要保證臂管吸風口與焊點間的距離保持在150mm~350mm。其原理是煙塵在活動臂管被吸入,經過支管道,然後進入主管道,再進入除塵器本體,煙塵在 除塵器本體內被淨化,淨化後的潔淨空氣進入室內,也可以排出室外。其風量參數為風壓通常在1200Pa~4000Pa;風量通常在900m3/h~1200m3 /h;風速7m/s~15m/s,風速不可過高,過高會因管道內顆粒物的高速移動而加快磨損管道內壁。其係統末端捕捉設備通常采用活動臂管,活動臂內含金屬構架,可自行支撐,使軟管可停止於三維空間的任意位置。適用產生的焊煙的源頭抽排,可以根據現場的工作需要配製不同的吸風罩,如加大型、圓形、附帶工作燈型、方口型等多種,以適應不同的要求。發生源清除的吸塵效率,在額定的吸塵距離(無外界橫風幹擾)吸塵率在95%以上。另外,從工具源頭處理屬於“主動式除塵”,它主要針對手工氣保焊或自動氣保焊接工況,它是采用高真空原理直接與環保型焊槍(自帶吸塵口)一起聯動工作。 這種方式在國內由於工人的工作習慣,一般采用較少。從焊煙發生源和焊接工具源進行處理焊煙的動能需求低,吸塵率高,即當煙塵產生時除塵係統則直接從發生源將其抽走,故不會有大量的煙塵滯留於車間內部,同時此方式大大的提高了焊接工人的身體健康;且是進行點對點除塵,所以不會出現能耗浪費現象。但是,對於焊接區域大、焊接位置不固定, 焊接工件複雜多變的工廠,局部排風就會有局限。現在,出現一種新的方式整體廠房焊接煙塵淨化分層送風技術。焊接車間屬於有熱源的車間、由於在高度上具有穩定的溫度梯度,采用較低的風速(V<0.2s~0.5/s),將溫度較抵(△t=2℃~4℃)的新鮮空氣直接送入廠房工作區,低溫的新風在重力作用下先是下沉,隨後慢慢擴散,在地麵以上形成一層薄薄的空氣層。而廠房內熱源產生的熱氣流由於浮力作用而上升,並不斷吸卷周圍空氣。這樣在後續新風的推力作用下和頂部抽風口的抽吸作用下,在麵上方的新鮮空氣緩緩上升,形成向上的均勻氣流,於是工作區的含塵空氣為後續的新風所取代。當達到穩定後,在廠房內四於溫度差而形成兩個區域。上部為混合區,下部為向上流動的潔淨區。分層送風技術是在廠房兩側約3m~4m高采用低風速大流量向廠房中部送新風。在送風氣流推力、煙塵上升和回風口的吸力共同作用下,形成向上流動的氣流。由於送風溫差小,送風速度慢,在工作區工作感覺舒適,與其它送風方式相比,分層送氣還具有節能、通風效率高的特點,可對廠房一定高度的汙染空氣進行有效控製。對於一些特殊要求的焊接生產廠房,既要滿足改善生產環境的要求,又要滿足生產工藝的要求(在規定的溫度、濕度下焊接才能滿足產品的質量要求),就需要將除塵淨化與恒溫恒濕係統相結合起來,達到綜合治理的目的。目前,國內已有部分生產廠家采用這種方式進行治理。

4  結語總之,焊接煙塵能導致多種職業病(如焊工矽肺、錳中毒等)的發生,已成為一大環境公害。國外對焊接汙染研究開始得比我國早,處理技術相對先進、成熟。焊接汙染處理設備從單一性、固定式、大型化,向成套性、組合性、可移動性、小型化、資源低耗方向發展。對主要汙染焊接煙塵的處理采用局部通風為主、全麵通風為輔的手段,以此改善作業環境的汙染。我國對焊接汙染研究雖然起步較晚,但發展較快。在充分借鑒國外相關產品設計和研究成果的基礎上,形成了適合我國國情的設計思想。雖然整體水平存在差距,導致在處理設備設計製造、運行費用控製以及處理效果達不到國外同類產品的水平,但是隨著相關研究的深入,治理技術日趨完善,焊接煙塵已得到了相對有效的控製。

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