某焊接培訓(xùn)車(chē)間煙塵治理效果的分析

馬麒，杜雅蘭，盧曉東，劉金旭

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某公司焊接培訓(xùn)車(chē)間原有焊接培訓(xùn)隔間19個(gè)，每個(gè)隔間設(shè)置CO2保護(hù)焊機(jī)1套用于焊接培訓(xùn);設(shè)有打磨工位一個(gè)，用于焊接試件打磨。該車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程存在的涉及職業(yè)病危害因素的工序包括:焊接、打磨，根據(jù)《職業(yè)病危害因素分類(lèi)目錄》［1］，主要職業(yè)病危害因素見(jiàn)表1。

原有簡(jiǎn)易通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)1套，采用上送上排的氣流組織方式。送風(fēng)口、排風(fēng)口均布置在車(chē)間吊頂內(nèi)，距離焊接點(diǎn)位置較遠(yuǎn)，對(duì)焊接煙塵污染源不能形成有效控制，無(wú)法顯著降低工人作業(yè)時(shí)呼吸帶有害物濃度。故對(duì)該焊接培訓(xùn)車(chē)間治理設(shè)施進(jìn)行改造，將廠房?jī)?nèi)焊機(jī)焊接工件時(shí)產(chǎn)生的焊接煙塵等有害物迅速排出，廠房?jī)?nèi)空氣凈化、達(dá)標(biāo)，空氣質(zhì)量符合GBZ2．1—2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸界限》規(guī)定的要求。收集的煙氣經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放至室外，符合GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。

表1 職業(yè)病危害因素及防護(hù)措施表

2 治理方案

2．1 車(chē)間現(xiàn)狀

該焊工培訓(xùn)基地車(chē)間長(zhǎng)26．4m，寬8．4m，吊頂高3．6m，沿長(zhǎng)度方向在兩側(cè)布置19個(gè)長(zhǎng)3m寬1．5m小隔間。隔間里側(cè)放置電焊機(jī)，靠近外側(cè)放置焊接工作臺(tái)。原有上送上排式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)量較小，排風(fēng)口設(shè)置不合理，焊接作業(yè)時(shí)車(chē)間內(nèi)呼吸帶污染較為嚴(yán)重，吊頂下方煙氣聚集明顯。

2．2 改造方案

根據(jù)廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及焊接工位布置情況，采用局部通風(fēng)方式從焊接工作點(diǎn)附近捕集煙塵，減少煙塵散逸或經(jīng)口鼻吸入。新設(shè)置的焊煙除塵裝置由排風(fēng)系統(tǒng)、凈化裝置、送風(fēng)系統(tǒng)、新風(fēng)加熱裝置、混風(fēng)裝置、控制系統(tǒng)等組成。原有通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和吊頂全部拆除。

排風(fēng)系統(tǒng)由19個(gè)吸風(fēng)罩口組成，每口排風(fēng)量為1 200 m3/h。馬蹄型吸風(fēng)罩口配備3m長(zhǎng)的自衡式吸氣臂，可在作業(yè)區(qū)域內(nèi)任意位置旋停;罩口的吸氣角度能夠靈活調(diào)整。每個(gè)罩口的支管路均可單獨(dú)控制，按需啟閉開(kāi)關(guān)能夠有效節(jié)約運(yùn)行能耗，同時(shí)降低系統(tǒng)噪聲。

送排風(fēng)系統(tǒng)管路結(jié)合廠房及生產(chǎn)工藝靠近天花板布置。排風(fēng)管路內(nèi)風(fēng)速選取經(jīng)濟(jì)流速，排風(fēng)管路經(jīng)平衡計(jì)算確保各個(gè)支管路風(fēng)量均勻［2］。系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1。

圖1 車(chē)間內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)平面布置圖

廠房?jī)?nèi)設(shè)置集中送風(fēng)裝置，用于向車(chē)間補(bǔ)充新風(fēng)和冬季提供暖風(fēng)。冬季需補(bǔ)充相當(dāng)于排風(fēng)量10%～20%的新風(fēng)，夏季則不補(bǔ)風(fēng)。在車(chē)間內(nèi)遠(yuǎn)離焊接工位的位置均勻布置鋁合金送風(fēng)口，能夠減少送風(fēng)氣流組織對(duì)CO2保護(hù)焊焊接質(zhì)量的影響。

排風(fēng)系統(tǒng)及送風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)送、排風(fēng)主管路接入設(shè)置在室外的空氣凈化機(jī)組。機(jī)組由回風(fēng)段、高效過(guò)濾段、回風(fēng)風(fēng)機(jī)、排風(fēng)調(diào)節(jié)段、初效過(guò)濾段、新風(fēng)混合段、送風(fēng)風(fēng)機(jī)、消聲段、送風(fēng)段等部分組成(圖2)。送風(fēng)系統(tǒng)具備按比例供新風(fēng)或全部供新風(fēng)功能;排風(fēng)系統(tǒng)具備全部外排、部分外排、全部過(guò)濾回用等功能。在大多數(shù)情況下，含有焊接煙塵的回風(fēng)經(jīng)高效過(guò)濾后全部外排。當(dāng)冬季需要采暖時(shí)，經(jīng)高效過(guò)濾處理的室內(nèi)回風(fēng)和經(jīng)初效過(guò)濾后的室外新風(fēng)按一定比例混合再經(jīng)送風(fēng)管路送入室內(nèi)。送排風(fēng)機(jī)均為變頻控制。系統(tǒng)采用PLC集中模塊，通過(guò)參數(shù)得出送、排風(fēng)量比例，系統(tǒng)控制相應(yīng)的新風(fēng)閥和排風(fēng)閥開(kāi)度，控制送、排風(fēng)量。

圖2 空氣處理系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)示意圖

高效過(guò)濾段采用PTFE覆膜處理的焊接煙塵專(zhuān)用濾筒式高效過(guò)濾器，對(duì)0．3μm以上煙塵的過(guò)濾效率可達(dá)99．9%。過(guò)濾凈化系統(tǒng)的清掃和處理可以手動(dòng)或自動(dòng)控制。自動(dòng)清潔采用壓差控制，當(dāng)壓差達(dá)到一定值時(shí)，壓縮空氣反吹啟動(dòng)清理功能。吹掃后收集至底部集塵桶內(nèi)，清理方便。

3 治理效果

焊接培訓(xùn)間投入使用后，按正常作業(yè)負(fù)荷選擇有代表性的4個(gè)焊接工位進(jìn)行粉塵、二氧化氮、臭氧等的測(cè)定。對(duì)打磨工位和混風(fēng)段進(jìn)行總塵的測(cè)定。其中粉塵均進(jìn)行短時(shí)間接觸濃度(STEL)測(cè)定和粉塵時(shí)間加權(quán)平均濃度(TWA)測(cè)定。

在焊煙除塵設(shè)備的排放管路的粉塵采樣點(diǎn)處監(jiān)測(cè)煙塵，共采樣3次。

3．1 測(cè)試依據(jù)及方法

依據(jù)GBZ 159—2004《工作場(chǎng)所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測(cè)的采樣規(guī)范》開(kāi)展室內(nèi)職業(yè)病危害因素衛(wèi)生學(xué)測(cè)試。所用儀器主要有:GilAir-PLUS防爆型空氣采樣器，IFC-2型防爆粉塵采樣儀，AKFC-92G型個(gè)體粉塵采樣器，TES1341型溫濕風(fēng)多參數(shù)檢測(cè)儀等。根據(jù)車(chē)間工藝布局，在4個(gè)焊接工位、1個(gè)打磨工位以及機(jī)組混風(fēng)段設(shè)置測(cè)點(diǎn)。

依據(jù)GB/T16157—1996《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》開(kāi)展煙塵排放監(jiān)測(cè)，主要儀器為T(mén)H880F煙塵采樣儀。在室外排氣管路預(yù)留采樣點(diǎn)監(jiān)測(cè)煙塵排放。

所用儀器均經(jīng)省級(jí)計(jì)量部門(mén)檢定合格并在檢定有效期內(nèi)。

3．2 測(cè)試結(jié)果

表2 定點(diǎn)采樣粉塵濃度檢測(cè)結(jié)果

表3 個(gè)體采樣粉塵濃度檢測(cè)結(jié)果

表4 二氧化氮定點(diǎn)采樣檢測(cè)結(jié)果

表5 臭氧定點(diǎn)采樣檢測(cè)結(jié)果

表6 環(huán)保排放監(jiān)測(cè)結(jié)果

經(jīng)測(cè)定(測(cè)試數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2～表5)，正常工作時(shí)，室內(nèi)空氣中臭氧、二氧化氮、粉塵等有害因素濃度均符合GBZ2．1—2007《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分 化學(xué)有害因素》規(guī)定的各容許濃度的要求，有毒有害物濃度都低于我國(guó)現(xiàn)行的職業(yè)接觸限值，而且混風(fēng)段回風(fēng)的化學(xué)有害因素濃度小于GBZ2．1—2007內(nèi)約定的各化學(xué)有害因素容許濃度的30%。該套煙塵治理設(shè)備治理效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

環(huán)保排放監(jiān)測(cè)的廢氣樣品采集、記錄、運(yùn)輸保存及實(shí)驗(yàn)室分析均按《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法(第4版)》［3］執(zhí)行(數(shù)據(jù)見(jiàn)表 6)。該廠房采用的焊煙除塵設(shè)備監(jiān)測(cè)期間廢氣排放中顆粒物濃度為 27．84 ～28．69mg/m3，外排廢氣中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)符合GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的排放限值要求。排風(fēng)風(fēng)量也達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)范圍。

4 結(jié)論及建議

(1)該焊接培訓(xùn)車(chē)間進(jìn)行焊接煙塵治理改造后，室內(nèi)空氣中臭氧、二氧化氮、粉塵等有害物濃度經(jīng)測(cè)定滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。排放的煙塵濃度經(jīng)檢測(cè)也滿足國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。該培訓(xùn)車(chē)間采取相應(yīng)措施后，主要職業(yè)病危害因素均得到有效控制。焊接煙塵設(shè)備滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)因測(cè)試時(shí)間為焊煙凈化設(shè)備投入使用初期，且回風(fēng)比例較小。應(yīng)當(dāng)在設(shè)備使用一段時(shí)間后，在冬季回風(fēng)量最大時(shí)再測(cè)定室內(nèi)空氣中有害物濃度情況。

(3)部分作業(yè)人員焊接時(shí)因操作習(xí)慣原因未使用配置自衡式吸氣臂的吸氣罩口，不能起到防護(hù)作用。應(yīng)加大對(duì)作業(yè)人員的防護(hù)教育，并繼續(xù)配備口罩等個(gè)體防護(hù)措施，增強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員呼吸帶的防護(hù)。

［1］ 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)．職業(yè)病危害因素分類(lèi)目錄［EB/OL］．［2002-10-17］．http://www．nhfpc．gov．cn/zhuzhan/zcjd/201304/4730702a705748 1a85ed907fbda38fbc．shtml．

［2］ 杜雅蘭．風(fēng)道系統(tǒng)壓力分布與風(fēng)機(jī)關(guān)系的探討［J］．鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生，2011，1(6):279-282．

［3］ 空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)．空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法［M］．第4版．北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2003:193．