高大焊接车间通风除尘设计浅析

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摘 要：本文分析了焊接的含义及危害，通过讨论高大焊接车间，得出了高大焊接车间通风除尘设计要点，以期提高高大焊接车间通风除尘设计的质量，保证高大焊接车间通风除尘，提高员工身体健康，减少环境污染。

关键词：焊接；高大厂房；通风除尘；技术；设计

中图分类号：TM621 文献标识码：A

1.焊接

1.1 含义

焊接，也可写作“焊接”或称熔接、F接，是两种或两种以上材质（同种或异种）通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。

1.2 危害

在熔焊时，焊接接头由两个部分组成，一个是焊缝区，另一个是热影响区。这两个部分有一定的联系，焊接接头的质量跟着两个部分的质量不可分割；但是这两个部分也有区别之处，主要体现在组织和性能上。

大量的实践证明，想要焊接接头的质量好，不仅要在焊缝区上下功夫，对热影响区也不能忽视，因为只有两个部分的质量都好时，整体质量才会提升。并且，在实践中发现，热影响区中存在的问题有时会因为材料的不同而比较复杂，这在材料是合金钢接时体现得比较多。所以，探索热影响区在操作过程中组织和性能的变化，并且想出正确处理出现问题的办法，是非常有必要的，这在很大程度上决定了焊接接头整体质量的好坏。

在焊接时，不可避免地会产生一些烟尘，而这些烟尘的组成成分又十分复杂，有些成分对人体是有一定的危害性的。所以分析烟尘中的成分，能够明确知晓哪些成分对人体有害，有助于焊接车间做出改进。就目前而言，烟尘中能够被发现的元素就有20多种，其中对人体有害的主要是Fe2O3、SiO2、MnO、HF这些物质。

除了焊接产生的烟尘中含有对人体有害的物质，其产生的烟雾中也含有一些对人体有害的物质，常见的有毒物质有：乙醛、松香酸、异氰酸盐、氮氧化物、硫化物、碳氢化合物，这些有毒物质弥漫在空气中，能够在呼吸之间进入人体，在人体的肝、肺、心血管以及血液中滞留，导致车间员工出现类似于肺癌、哮喘、支气管炎等职业病，严重危害人类健康。

2.技术困难

高大焊接车间在烟尘管理这个问题上一直在做出努力，但是也一直存在技术问题，也就是烟尘的净化问题。在不断地实践中表示，能够有效净化烟尘的一个技术是分层送风技术，但是这个问题依然是一个难题，甚至在国际上也是一项难题。其主要原因表现在以下几个方面：

（1）焊接烟尘颗粒的原因，焊接产生的烟尘都是比较小的，粒径通常是0.01μm～5μm，这在滤除时非常困难。

（2）焊接工位的原因，焊接工位具有多变性的特点，不能确定一个明确角度以捕捉焊接烟尘，在此基础上，就不必谈及后续步骤了。

（3）焊接烟尘热气的原因，焊接烟尘热气具有流滞留性的特点，一般厂房所采取的通风技术完全不能够除去厂房内部烟尘。

（4）焊烟除尘设备的原因，除尘设备是一项投资比较大，运转费用比较高的项目，一般厂房很难在这个部分投入如此巨大的财力，并且其对于高大厂房也是一个不小的支出。

欧洲对于焊接烟尘管理是比较注重的，从20世纪20年代就已经开始在研讨烟尘对人类的危害了。国内对焊接烟尘的大规模管理是近10年来才发展起来的，很多企业已经意识到了焊接烟尘对人体的危害性，并使用了焊烟管理设备，但并为全面普及，仍然有很多焊接车间对焊接烟尘不作为。

在焊接烟尘管理方案中，有一个局部除尘方案。这个方案主要面对的是焊接烟尘高浓度排放的区域。其优点是投资比较少、效果明显，在焊接车间中有固定工作台的手工焊接中尤其明显。但其缺点也比较容易暴露，就是比较依赖于现场规划、操作者习气和设备运动空间，变动性比较大。

3.高大焊接厂房

3.1 高大厂房焊接烟尘管理要处理的次要成绩

3.1.1 室内烟尘浓度过高对人体健康带来的危害

不同材料在焊接过程中所产生的次要烟尘有所不同。碳钢CO2/MAG在焊接过程中产生的次要烟尘主要是Fe2O3、SiO2、MnO这类物质。而铝合金MIG在焊接过程中的次要烟尘是Al2O3颗粒，此外还会伴有臭氧、氮氧化物、一氧化碳等有害气体。不管产生的是何种有害物质，其对人体的危害是不可避免的，各类职业病是常见F象，所以一种适合的管理方法是非常有必要的。

为了保护工人的身体健康，国家有一个严格的标准，在标准GBZ2-2002中规定了车间能综合粉尘浓度≤6mg/m3。所以企业一定要想尽办法将焊接车间的焊接烟尘浓度控制在此范围内，以保障工人的身体健康。

3.1.2 直接外排形成二次净化的成绩

在焊接烟尘的管理上出现了一种最简单直接的办法，就是将把焊接烟尘排至室外，一般焊接车间也是采用此种方法，就是通风，且不说此种方法是否有用，但是其原理也就是将烟尘直接排至室外。这种方法并不可取，但这种方法只是把净化物从室内转移到室外，并没有对烟尘进行管理。GB16297-1996《大气净化物综合排放标准》中，明确规定了各种净化物排放浓度的标准，这样未经处理直接排放的做法显然违背了原则，并不可取。

3.1.3 直接排放形成的室内温度上升/下降、能量损失的成绩

一般车间会配有空调或供热，例如在冬季，如果车间采用直排方式，那么就会造成室内热量的大量损失，对于车间来说比较不划算。

4.设计

按照焊接工艺特征和除尘要求，除尘系统的空气处理部分有以下几种方式可供选择：

（1）对铝合金焊接厂房，对车间内湿度有严厉要求，可以装备制冷机组，经过冷冻除湿使室内湿度满足要求。

（2）对普通碳钢焊接厂房，可以在空气处理机组内安装直接喷淋式制冷安装来减低车间温度，该方法投资少，效果分明。

（3）对北方冬季气温较低、车间有供暖设备的地区，在空气处理机组内设置新风加热器，使送入车间的新风不至于因温度太低而影响车间温度。

4.1 分层送风除尘系统的运转流程

分层送风除尘系统的运转流程是一个循环过程，大致为：车间内净化空气――吸入到空气处理机组（回风机）――滤除焊接烟尘（滤筒式高效过滤器）――送入车间内，以此循环，达到滤除的效果。在滤除过程中，补充一定量的新风是非常有必要的，车间的空气需要更新，才能保障工人的健康。补充新风是通过空气处理机组来实现的，机组上有新风调理阀。工人可通过此阀来调理进入车间的新风量，是比较便利的。一般而言，在冬季，新风量取20%，春秋过渡季节，新风量取100%，不同季节取量不同，最大限度地让能量不损失。

4.2 关键部件设计

（1）送风筒。分层送风系统看似原理简单，但其也有关键之处，其中之一就是送风筒，这个部件能够保证较大的送风量，较低的送风速度，以及较远的送风距离。这3个特征各有各的优点，但就送风速度而言，较低的风速不会把保护焊接的庇护气体吹走，可以保证高质量的焊接。除了空气处理机组内设有调理阀，送风筒内也有调理阀，可以按照不同条件控制送风，完成后续工作。

（2）滤筒。从分层送风系统的运转流程来看，滤筒是滤除焊接烟尘的关键部件，这个部件采用高效过滤筒作为过滤元件。作为处理焊接烟尘的滤筒，其滤材当然也有别于普通滤材，这种滤材的表面有一层聚四氟乙烯薄膜，而且筛孔及其小，能够阻挡大部分尘粒。实践表明，这种滤材的过滤效率非常高，并且使用寿命也很长，是传统滤材的两倍。

（3）控制软件。在计算机发展迅速的21世纪，分层送风系统不可能单靠人为操纵，其系统内专门配备了控制软件，这个软件会分析本地全年的气候，并且结合车间内的实际温度来控制送风筒，保证节能。

（4）分铀头绯尘系统的优势。在实际使用过程中，分层送风除尘系统的优势逐渐体现出来，该设备比局部除尘设备、传统混合送风除尘系统更受欢迎，主要表现在以下几个方面：①不受焊接工件、焊接工位的影响，因为该设备不用直接针对产烟部位搜集烟尘；②过滤器效率高，寿命长，效果好；③净化成绩彻底，过滤后能达到室内排放标准，不会对大气形成二次净化；④运转能耗低，所需风量是传统混合送风方式的一半；⑤解决局部除尘系统缺点，能够不受操作者运用习气的影响。

参考文献

[1]丁丽.某焊接车间通风系统的改造设计[J].机电科技，2014（3）：92-93.