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焊接烟尘的产生与治理

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-29 14:37:58

摘要:本文针对目前焊接中有害物问题进行分析,尤其是针对污染的治理方法进行描述,为有效治理车间室内空气、周围环境的保护和保护操作者身体健康提供参考。

关键词:焊接烟尘;有害气体;焊烟治理;表面过滤;深层过滤

1概述

1.1基本情况

随着我国在国际机械加工业的地位不断提高,机械加工业加工量也随之加大,在机械加工和制造业中,焊接工艺是不可缺少的主要工艺,而焊接工艺中伴随着污染问题也日趋严重,急待解决。焊接工艺中主要污染物有弧光辐射污染、噪声污染、电磁波污染、废气污染、粉尘污染、有毒有害气体污染等。

焊接烟尘的产生与治理

1.2焊接烟尘

1.2.1焊接烟尘的产生

电焊烟尘是在电焊过程中、焊条与焊件接触时,在焊接点上,由于高温作用,金属被熔化,形成熔池,由于焊条、焊丝上预先加入用于不同目的的药剂,金属在熔池内被冶炼,这些成分在高温燃烧情况下产生烟尘,烟尘带有热量,空气密度变小,形成轻质烟尘向上漂移,在烟尘上升的过程中,烟尘与周围环境空气进行热交换,烟尘逐渐变冷,粉尘颗粒在重力作用下又回到操作者工作环境周围,最终对人呼吸造成影响。

1.2.2焊接烟尘的成份

由于焊接烟尘是焊接冶炼过程中熔化焊池内所有物质而产生,所以这种烟尘中含有二氧化锰、氮氧化物、氟化物、内臭氧等,如车间空气中焊尘浓度为0.50~18.33mg/m3,则游离SiO2,含量为2.92%~4.28%,锰(MnO2)含量为0.035~0.280mg/m3,噪声为92~109dB。

2焊接烟尘的危害

2.1焊接烟尘对人体的伤害

在焊接操作中经常会产生一些有毒的物质,主要有臭氧、氮氧化物、乙醛、松香酸、异氰酸盐、硫化物、碳氢化合物、一氧化碳、氟化物及氯化物等。

2.1.1焊工尘肺及肺功能的影响

电弧焊接时,焊条中的焊芯、药皮和金属母材在电弧高温下熔化、蒸发、氧化,产生大量金属氧化物及其他物质的烟尘,长期吸入可引起焊工尘肺。

2.1.2锰中毒

各种焊件和焊条中均有数量不等的锰,在通风不良场所施焊,长期吸人含锰的烟尘可发生锰中毒。

2.1.5电焊烟热

电焊烟热也称焊工热,是金属烟热的一种,由吸入金属氧化物所致的以引起体温升高和白血细胞数增多为主要表现的全身性疾病,常在焊接烟气环境工作有头晕、乏力、胸闷、气急、肌肉关节酸痛,以后发热,白细胞增多,重者畏寒、寒颤。

2.1.4对神经系统的影响

大量研究表明,电焊作业存在与职业接触有关的神经系统损害,主要涉及记忆、分析、定位等信息加工处理的功能损害,表现为神经生理、神经心理、神经行为异常。与电焊烟尘中的锰、铝、铅等有密不可分的联系。

2.1.5对眼及皮肤的影响

紫外线(UVR)和红外线(IFR)对眼及皮肤的损害是电焊作业职业损害的一个重要方面。过量UVR暴露的主要损害为光敏性角膜炎,电焊工白内障与红外线接触有关。工人接触过量UVR有发生非黑色素细胞皮肤癌和其他诸如眼恶性黑色素瘤等慢性疾病的危险。

2.1.6对生殖系统的影响

生殖毒性的后果严重,故近10年来国内外开展了一些关于电焊作业生殖毒性的研究。研究表明:金属锰能够影响男工生精系统,从而引起男性精质量的改变。

2.1.7对体内酶和抗体水平的影响

近年来,有关电焊作业对工人体内酶及抗体产生影响的报道很多。研究表明:电焊工血清中的总超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)显著下降,丙二醛(MDA)水平显著升高,但不存在剂量一效应关系,电焊工的氧化应激状态,抗氧化能力减弱,提示生物膜受到损伤。

2.2焊接烟尘对环境的伤害

由于作业环境及作业时间的不同,对周围环境产生的危害也不同。焊接烟尘在没有经过过滤的情况下外排会给大气中留下大量微粒粉尘,超细微粒会在环境中形成雾霾,降低空气能见度,也直接影响植物的光合作用。焊接烟尘回落到水系中,会改变水体生态,还会由于食物链影响到地面动植物。

3焊接烟尘的预防和治理

3.1焊接烟尘危害的预防

避免焊接烟尘对人体伤害,主要是将焊接烟尘与操作者隔离,不要边工作边吸烟,不在工作场地喝水、吃东西。在电焊作业中如发生不适症状或中毒现象,应立即停止工作,脱离现场,请医生诊治。另外电焊作业场地应选在空气流通的地方。如在室内作业,应搞好通风,尽量减少作业场地空气中的电焊烟尘。为了减轻或防止电焊烟尘造成的危害,应戴好口罩,穿好工作服。

3.2焊接烟尘危害的治理

3.2.1工作环境治理

在焊接、火焰切割机工作环境中,首先保证通风,排除受污染的空气,并及时补充新鲜空气,降低操作者吸人废气的可能性,保护职工身体健康。根据焊接烟尘比空气质量轻,所以上升的特点,排烟口设置在中空位置有助于废气的抓捕,理论上保持室内环境洁净就是保证室内新鲜空气与废气及时交换,利用空气动力完成空气循环,如图1所示。这是下送上吸的循环工艺,借助废气上升的特点完成空气置换。中空吸风口效果如图2所示。

焊接烟尘的产生与治理

焊接烟尘的产生与治理

处理废气关键问题是如何最大限度地将废气抓捕干净,合理的方法是在每个焊接工位上方安装一个可以动一动折叠收缩转动的吸气臂,如图3,可以有效地在最近产生烟尘点上方抓捕废气,排尘口在离焊接点300mm高度上,这是最佳抓捕距离,焊接烟尘在300mm高度上刚形成团状烟尘,抓捕口利用管道送来的负压动力将团状烟尘吸入管道中。当焊接大工件时,吸风口设计成大型吸风口,如图4所示。

焊接烟尘的产生与治理

焊接烟尘的产生与治理

由于焊接烟尘受热空气夹带着粉尘,所以在一定时间内是上升的,烟尘上升的速度一般为0.3m/s,抓捕粉尘的风速应大于0.36m/s就可以在最小能耗下完成粉尘的抓捕,据气相动力学原理,管道中的流速需要一定的控制,流速过小都会降低管道压力,根据同容器等呀原理,这部分压力损失了,流速过大会消耗动力克服相对狭小的管道阻力,并且噪声大、震动大,一般管道内风速控制在16-18m/s。当一条管道中分布了若干个吸气口时,管道直径应随着流量变化,保证整条管道压力损失最小,在预设的管道压力下达到合理的风量。

除尘主机布置在系统中部,均匀分布吸尘系统和送风系统的风速和风量,让每个吸、送风口风量、风压相等,也就保证了粉尘抓捕效果,如图5。

焊接烟尘的产生与治理

为保证车间内空气的洁净度,应该为车间及时提供新鲜空气,在对应风口位置,相距车间的有效宽度内,低置送风口,可以将新鲜的冷风松紧工作环境中,及时补充被抽走的废气空间,同时对废气起到推动作用,一方面满足空气循环所需的动力,还可以为车间内填补洁净新鲜空气,提高车间的舒适度。

3.3.2全面治理污染

金属在工业焊接、下料过程中产生的烟尘,或其他加工处理过程中会产生多种有毒有害的气体,通过对气体的性质和加工特点研究分析,在保障不会产生二次污染、不影响车间操作,不影响设备寿命的前提下,采用多级净化装置,对焊接烟雾废气进行净化处理,既能有效去除焊接烟尘废气,又能降解焊接烟尘焦油味和各种有毒有害气体,同时还可以降低焊接废气对周围环境的影响。经过洁净化处理后气体粉尘浓度符合职业卫生排放标准,可以回送到车间,因为废气带走大量热量,洁净空气返回车间可以降低车间能耗,同时将过滤后的空气送到车间内部作为循环动力。

焊接烟尘废气被风机负压吸入净化机内部,大颗粒烟尘被均流板和初滤网过滤而沉积下来;进入净化装置的微小级烟雾和废气通过除尘器内部过滤装置过滤焊接废气高效过滤器后进入活性炭吸附层,残余带有气味的气体被活性炭净化单元吸附掉,最后气体通过净化膜后排出达标气体。

含粉尘气体经过强负压,经吸尘管道进入吸尘机主机,经过滤筒的拦截,将粉尘等手机到收尘桶;对粘在滤料上的粉尘,通过采用聚酯滤材;微米粉尘过滤99.9%,满足室内排放要求;合理的结构设计便于粉尘沉降;检测滤筒使用状态,保护风机。

图6所示污浊的空气(用暗红色表示)通过吸尘口采集,进入过滤器。首先是一块钢制挡板,改变气流方向,是气流向上流动,进入过滤室内,这样可避免直接冲击滤芯。经过PTFE滤材的过滤筒过滤分离,过滤后干净的空气(通过消声)排出外界,完成过滤的全过程。过滤筒分离的烟尘颗粒,在滤芯的自动清洗功能下,落入粉尘容器,进行收集。经过过滤,实现严格国家环保排放标准。

焊接烟尘的产生与治理

焊接烟尘的产生与治理

过滤方式选择:

(1)表面过滤

采用表面覆膜的滤材,滤材表面覆膜可以实现表面过滤,因粉尘不进入底料,滤料表面的覆膜很光滑,清灰容易,过滤阻力恒定,风量恒定。有效地把粉尘挡在滤材外面,在滤材外面形成一层粉尘组成的过滤层,保护滤材,并且在反吹时容易脱壳,再生滤材是粉尘脱落容易,滤材寿命长。如图7。

(2)深层过滤

滤材表面没有覆膜的材料,深层过滤时,粉尘进入底料,颗粒对过滤纤维进行化学及机械侵蚀,造成滤料失效。细粉堵塞纤维间隙,过滤材料阻力生生,增加清灰频率。

因此,与“表面过滤”对照,“深层过滤”会大大加剧滤材疲劳破坏;会因细粉进入底料而使阻力上升,风量下降。“表面过滤”是目前成熟的应用技术和方法。

4结束语

本文研究了焊接烟尘中有害物与治理技术,介绍目前的常用解决方法及存在的不足之处,并提出了新的接的思路,为进一步的设计改进提供参考。