赵昆鹏 陈玉平
山东烟台制革有限责任公司 山东 烟台 264000
1焊烟的性能及危害
焊接烟气中的烟尘是一种十分复杂的物质，焊接烟尘的主要化学成分为Fe2O3,SiO3，MnO，CaO以及组成油烟的高分子化合物如烷烃，醛，酮，杂环化合物等，具有分散度大、沉积慢、易飘浮在空气中等特点，焊接过程中还会产生一些有害气体，如臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氟化物及氯化物等，不仅危害工作者的身心健康，还会进入设备内部造成设备损坏，影响正常生产。
欧洲权威环保部门德国社会意外保险职业安全与健康研究所的检测结果，焊接产生的烟尘颗粒的直径在0.1～1μm之间，能通过人体上呼吸道进入肺泡，沉积在肺部(沉积率达50％以上)，引起呼吸道疾病甚至肺癌等。其中0.1～0.4μm直径的颗粒占总烟尘的98.9％。工人长期在焊接烟尘环境下作业，如果没有适当的保护措施，将导致各种职业病，如尘肺、骨软化症、贫血症等。有害气体也会造成肺水肿、支气管炎、急性哮喘症、神经衰弱症及慢性呼吸道炎症等。
为此，国家对作业环境下污染物的浓度标准有一个严格的限制，在标准GBZ2—2002中规定了车间能综合粉尘浓度茎6mg/m3。
2焊烟治理的现状
目前，对于焊烟尘治理普遍采用劳动保护、局部治理和传统的混合送风方法
三种方法各有利弊，其主要困难表现在以下几个方面：
2.1劳动保护方案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，治标不治本，整个车间环境无法改善。
2.2焊烟焊尘粒径小，其粒径在0.01-5um，滤除困难；
2.3焊接工位的多变性，使得焊接烟尘捕捉困难；
2.4焊接烟尘热气流滞留特性普通通风技术除尘困难；
2.5焊烟除尘设备投资大，运行费用高，投入困难；
2.6焊烟处理管路与车间工作设备交叉，空间受限；
2.7传统的混合送风的方式来排除焊接烟尘，其风量大、和风速高，对于CO2气体保护焊来说，当保护气体周围风速超过1m/s时，会吹走保护气体，从而影响焊接质量。
图1 分层送风原理图
3技加工车间的焊烟治理
3.1分层送风原理
与传统的混合送风治理焊接烟尘不同，本方案采用分层送风技术对焊接烟尘进行治理，其原理如图3所示。
在有热源的车间，由于在高度上具有稳定的温度梯度，如果以较低的风速(v<0.2～0.5m/s),较大的风量，将送风温差较小(At=2～4℃)的新鲜空气直接送入室内工作区，低温的新风在重力作用下先是下沉，随后慢慢扩散，在地面上形成一层薄薄的空气层，而室内热源产生的热气流，由于浮力作用而上升，并不断卷吸周围空气。这样，由于热气流上升时的卷吸作用，后续新风的推动作用和抽风口的抽吸作用，地板上方的新鲜空气缓缓向上移动，形成类似于向上的均匀流的流动，于是工作区的污浊空气被后续的新风所取代。当达到稳定时，室内空气在温度、浓度上便形成两个区域：上部混合区和下部单向流动的清洁区。
3.2组成
分层送风除尘系统组成分层送风除尘系统主要由4大部分组成，即空气处理机组(含高效率筒除尘)，送回风管系统、送风末端装置——风筒以及控制系统。
3.3分层送风系统的运行流程
车间内污染空气经回风机吸入到空气处理机组，经过滤筒式高效过滤器，将焊接烟尘滤除，再送入车间内。为了保证车间内空气品质，需要补充一定量的新风进入车间，空气处理机组上设有新风调节阀，用于调节新风量。在冬季控制20%新风量，新风与来自车间的80％的回风（20%的回风通过排风阀排至车间外）混合，再经过新风加热器后送至车间内，这样，避免污染物直接排放造成车间内的热能损失。在春秋过渡季节，新风量取100%，利用全新风来带走车间内热负荷，污染空气100％排至车间外，既保证了舒适的温度，也保证了良好的空气品质。
3.4关键部件
(1)送风筒。送风筒是实现分层送风的关键部件，它送风量大，送风速度低送风距离远。较低的送风速度确保不会吹散气体保护焊的保护气体，从而保证了焊接质量。送风筒内装有调节阀，可根据车间内外温度、车间要求的温湿度及污染物的分布来调节送风方向，使之满足在任何送风温度下，均能实现推动焊接烟尘向车间移动。
(2)滤筒。采用高效过滤筒作为过滤元件，该过滤筒选用的滤材不同于一般传统的滤材，其表面附有一层聚四氟乙烯薄膜。其极小的筛孔可阻挡大部分亚微米尘粒，亚微米尘粒在滤材的表面聚集并形成可渗透的挡尘饼，大部分尘粒被阻挡在滤材外表面而不能进入材内部，在压缩空气的吹扫下及时有效地被清除。该滤材具相当高的过滤效率，较传统滤至少提高3-5倍以上，且使用命较传统滤材提高2倍以上。
(3)控制软件。为达到良好的分层送风除尘果，系统内配有专有的控制软结合当地全年气象参数，实采集处理车间内温湿度，控制风筒的送风方向、新风量、制量、加热量，使系统保持在最节能运行状态。
4分层送风治理焊接烟尘的优势
与局部焊接烟尘除尘设备以及传统的混合送风除尘系统相比，采用分层送风技术治理焊尘有以下几大优势：
4.1因为烟尘的收集不是直接对产烟部位，所以除尘系统与焊接工件大小和位置互不干扰；
4.2采用高效过滤器，过滤精度达到室内排放标准，有效改善工作区域环境；
4.3彻底解决烟尘净化问题，不会对大气造成二次污染；
4.4所需风量只是传统混合送形式的一半,运行能耗大幅度低；
4.5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量/热能源的浪费；
4.6除尘系统不受操作者使用习惯的影响，操作者在工作中没有受到除尘系统的任何干扰能极大地提高生产效率；
4.7自动化程度高，采用PLC控制，具备良好的人机操作界面，使用方便。
论文作者:赵昆鹏,陈玉平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/15
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