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滤筒除尘器与静电除尘器在焊接应用中的对比

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-03-19 13:05:38

六价铬(CrVI)化合物用作腐蚀抑制剂,对焊接,切割或研磨含铬金属(如不锈钢)的工人有职业危害。六价铬颗粒可能在雾中,灰尘或烟雾中。烟雾可以来自使用熔融金属。粉尘可能来自研磨或切割。在割炬和焊接操作过程中会产生烟雾。

暴露于六价铬烟雾对人类构成健康风险。为了解决这些风险,OSHA将允许的暴露极限降低到每立方米5微克的浓度水平。要达到合规性就要实施适当的空气过滤和粉尘收集解决方案。本文的目标是提供直接帮助为焊工和辅助人员提供健康,洁净空气的信息。

静电除尘器

六价铬的健康风险

最重要的健康风险是通过吸入和皮肤接触。这些风险包括肺癌,鼻中隔溃疡和穿孔,皮肤溃疡以及过敏和刺激性接触性皮炎。

焊接或割炬切割可将小金属颗粒转化为金属蒸气。当蒸气冷却并凝结成颗粒时,它形成可见或不可见的烟雾。焊接烟雾是可见烟雾的一个例子。但即使烟雾不可见,颗粒仍可能存在。

通常,焊接烟雾中的颗粒大小为亚微米,平均直径为0.3至0.7微米。对于这个尺寸范围内的颗粒,最小的尺寸能一直停留在肺中。但是,热效应会导致粒子聚集成超过1微米的粒子链和团簇。这些可以沉积在人体呼吸道中。

了解新的OSHA规定

美国职业安全与健康管理局2006年关于员工暴露于六价铬的法规大大降低了允许接触限值(PEL)从52微克降至5微克。该法规(第71卷,第39号,10099-10385)还包括有关控制暴露,呼吸防护,防护工作服和设备,卫生,医学监测,危险沟通和记录等优选方法的规定。

该规则适用于存在六价铬的所有制造工艺。最有可能受监管影响的行业包括:

  1. • 电镀 - 硬铬电镀

  2. • 热喷涂

  3. • 焊接 - 所有类型都可能受到影响,但最高浓度采用不锈钢焊接

  4. • 钢厂 - 轧机和锻造操作

  5. • 金属切割 - 所有类型,包括激光,等离子和氧乙炔

相关规定的引用

 OSHA的结论是,工程控制,如局部排气通风,过程控制,工艺改造或替代,可用于控制大多数操作中的暴露。

 OSHA已经确定,最有可能有效减少员工暴露于Cr(VI)的主要控制措施是局部排气通风和改善一般稀释通风。......这包括安装风管工作,一种吸尘罩或收集系统。

 焊接:OSHA希望根据Cr(VI)规则触发要求的焊接操作是在不锈钢上执行的,以及在高铬含量碳钢上执行的焊接操作以及在封闭和封闭空间中对碳钢执行的操作。

OSHA已经确定,工程和工作实践控制可用于允许封闭和密闭空间中绝大多数(超过95%)的碳钢焊接操作符合5μg/ m3的PEL。... ... 两种最常见的焊接工艺,保护金属电弧焊和气体金属电弧焊接,可能需要在安装或局部排气通风的改进... OSHA识别出补充使用呼吸器的仍可能是在某些情况下必需的。”

随着OSHA限制工作人员接触六价铬的新标准的提高,提供洁净的空气工作环境比以往任何时候都更加重要。因此,知道如何计算焊接烟气的量,反过来,如何捕获那些烟雾也是至关重要的。

计算焊接烟尘的产生

决定如何控制六价铬的第一步是知道有多少焊烟释放到空气中。产生的焊接烟雾量决定了充分收集污染空气所需的设备类型和尺寸,对其进行过滤并将其重新循环到设施中。产生的焊接烟雾量将根据所使用的焊接工艺和被焊接的金属而变化。产生的烟雾重量是沉积金属重量的百分比。该百分比可以基于所使用的焊接电极的长度。表1列出了焊接工艺和金属类型的典型比率。如果以10磅/小时的速率在不锈钢上进行连续的气体金属电弧(GMA)焊接,则产生的焊接烟尘的最大速率将为10磅×0.07(0.7%)或0.7磅每小时。

焊接烟尘的比率

表1:焊接烟尘的比率

用空气过滤装置控制六价铬

那么什么是捕捉存在于工作场所空气中六价铬的最好办法?

通常有三种不同的维持空气质量的方法:

  1. • 稀释通风

  2. • 使用稀释空气和粉尘或烟雾收集装置进行环境空气收集

  3. • 使用粉尘或烟雾收集装置进行源头捕获

选择正确的解决方案取决于产生的污染物的类型和数量。稀释通风包括向封闭空间提供足够的稀释(置换)空气,以完全替代工作场所的空气。然而,这不是控制六价铬的最佳解决方案。首先,稀释空气有助于控制暴露,但不能保护个体工作人员的呼吸区。

其次,维持允许的暴露极限所需的稀释空气量太高而不可行。例如,一个30,000立方英尺的封闭焊接空间和三个连续焊接的焊工将需要足够的稀释空气,以每小时25.8次完全替代工作场所空气。这相当于大约12,900立方英尺的空气被吸入和排出设施。所有的空气必须加热或冷却,成本将大大地增加。

环境空气收集也基于房间换气时间表,包括安装在天花板或墙壁上的灰尘或烟雾收集装置。这也不是用于收集的最佳解决方案。这两种方法都不能帮助达到允许的暴露极限,因为这两种方法都不能保护工作人员的呼吸区域。如果空气污染超过允许浓度,必须在通过工作人员的呼吸区域之前进行收集,否则会造成健康风险。

达到目标房间污染等级的最佳方法是使用源头捕集烟雾收集设备。具体而言,具有封闭罩的装置将在产生点处收集烟雾。烟雾被吸入吸尘罩并跟工人的呼吸区域隔离。吸尘罩越接近产生点,吸入污染空气所需的空气量越小。但是,过于接近焊接操作可能会影响热量和焊接质量。

然而,有很多因素可能导致源捕获系统不切实际。这些包括以下内容......

• 工作在大型部件上完成,工人没有固定的操作位置。

• 工人无法使用吸尘罩系统。一些源采集系统可能需要。

• 工人的物理定位。如果工人不太可能执行该定位,则该系统无效。

• 在密闭区域有大量小型焊接烟雾生产者。

• 高架起重机和过程障碍物不能进行管道安装的地方。

如果焊接烟雾的来源捕捉不是一种选择和环境空气收集在不锈钢焊接时要求,在任何时候焊工将被要求戴上个人呼吸保护。

一旦烟雾被捕获,它们通常被送入空气过滤装置。这可以是静电除尘器滤筒除尘器。在处理六价铬时,滤筒除尘器是一个可行的选择。

选择合适的焊烟除尘装置

虽然静电除尘器(ESP,electrostatic precipitator)非常适合收集焊接烟雾,但不推荐用于控制六价铬。ESP无法与滤筒除尘器源捕获系统的整体效率相匹配,特别是当空气返回工作空间时。实际上,需要连续排列几个ESP收集器才能达到与一个滤筒除尘器相同的效率。具有纳米纤维技术好的MERV 15滤筒除尘器是完全能达到5克/立方米的OSHA标准。这些过滤器效率高达99.999%。当使用以前每小时10磅的速率在不锈钢上进行GMAW焊接的时,产生的焊接烟尘的最大速率将是每小时0.7磅。与一个350立方英尺每分钟风量的使用纳米纤维过滤器的滤筒除尘器,全部含有0.533微克每立方米六价铬的空气都将被捕获。这大约比OSHA要求高10倍。如果空气需回到设施中,则排气过滤后应通过监测的HEPA。这用于滤筒除尘器出现问题。

机器人焊接区域也需要注意空气质量。应尽可能地将其封闭,并保持适当的换气时间表或通过每个开口的通风。受污染的空气应通过滤筒除尘器过滤。应使用条形帘来防止焊接烟雾散播到设施的其他区域。如果有人不得不偶尔进入焊接工作间,建议暂停焊接活动几分钟,并在进入前清除工作间。

工人正在进行焊接工作

设计和操作的重要性

对于源捕获系统,吸尘罩的设计和布局对收集系统的整体性能至关重要。吸尘罩设计应考虑各种类型和配置,操作员或工艺干扰以及污染物生成过程本身的特性。设计源捕获系统的第一步是确定最有效的吸尘罩设计类型以及吸尘罩相对于污染物产生点的实际位置。

烟雾收集设备运行的另一个关键因素是所用过滤介质的类型。滤筒除尘器使用折叠滤筒、聚酯混合物或聚酯滤筒。收集过程中,过滤器在线自动清洗。采用纳米纤维技术的新型过滤器具有较高的过滤效率,能够捕集99.99%或更多的亚微米级材料和几乎100%的较大颗粒。

目前的过滤介质通常基于其最低效率报告值(MERV)进行销售。MERV等级越高(1至20),过滤器在去除空气中的微粒,尤其是非常小的微粒时越好。虽然MERV评级是可用的最准确的效率测量,但不要仅选择MERV评级上的过滤器。该过滤器的设计可以达到较高的MERV等级,但是也要考虑其他重要因素,如压降,可清洁性,压缩空气使用量和过滤器寿命。这些都是过滤器总体性能和生命周期成本的重要决定因素。

不幸的是,没有行业标准来衡量所有这些因素,以及它们如何相互关联。为您的应用程序确定过滤器性能的最佳方法是咨询专家,测试设备中的过滤器并要求您所在行业的其他人员进行推荐。

总结

源捕获系统与滤筒除尘器相结合是处理不锈钢焊接烟雾的唯一可行方法。即使如此,如果空气要返回工作场所,应使用受监控的安全HEPA后置过滤器。

由于ESP的整体效率低于滤筒除尘器,因此它们不适用于不锈钢焊接烟雾,尤其是在空气要返回工作区时。

如果不锈钢焊接时需要周围的空气收集,焊工在任何时候将被要求戴上个人呼吸保护。

每个不锈钢焊接情况对使用中的焊接过程,产生的焊接烟雾量和焊接位置都有特殊的要求。



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