焊接烟尘的80%～90%来源于焊条药皮和焊芯。J422型焊条的主要成分是金属氧化物，其中以铁的氧化物为主，约占一半左右。据报道，J422焊条的发尘量平均为7.5g/kg左右，烟气粒度0.10～1.25μm，烟尘中锰化合物(以MnO2计)约占7.5%[1]。焊接时产生的有害气体主要是O3、NOx、CO、HF等。通风不良时环境空气中O3和NOx可达到0.5mg/m3和20mg/m3。用J422焊条焊接车台架时，焊接危害治理目标成分应该是焊接烟尘。

一、车间概述

某汽车配件厂装焊车间厂房占地1200m2，生产过程中10台车台架(南北各5台)180°旋转焊接，每台车台架有2～3人采用手工电弧焊同时操作，在车间一侧同时有地面补焊及CO2保护焊各1处。焊接时产生大量焊接烟尘和有害气体弥漫于车间内。除在厂房上部安装几台排气扇外，未采取其他治理措施。

二、治理方案设计

由于车台架焊接操作时需180°旋转，且车间上部有天车运行，一般排风罩无法布置，故采用了天车顶部送风与设置地下风道排风相结合的通风方式。对CO2保护焊及不定位地面焊产生的烟尘采用侧吸方式进行捕集，将有毒有害烟尘控制在工人呼吸带以下，经平底回转反吹式袋式除尘器净化后排放。受厂房上部房梁位置所限，天车上部的送风系统共分5套，每套送风系统为2台车台架送风，送风口距工人操作位高度为7.7m，每套送风系统设计风量12000m3/h，选择风量为15000m3/h的风机，风机置于厂房顶部。为使送风均匀分布于每台车台架的操作位，每个车台架上部均设2个并列为一组的静压箱，其作用相当于空调设计中孔板送风时的稳压层。静压箱下部设5个管嘴为气流出口。有的车台架位于房梁下方，而天车顶部与房梁下部没有足够空间布置送风管道，则从房梁两侧分设3孔及2孔静压箱。图1为送风系统3示意图。由空气动力学阻力计算确定静压箱参数，保证距气流出口7.7m的产尘位置送风气流分布均匀，并能抑制焊接烟尘上扬。

设静压箱出口处风速为20m/s，依射流轴心速度衰减公式[2]：Vx/V0=0.48/(ax/d0+0.145)。式中：Vx：射程x处的射流轴心速度，m/s;V0：射流出口速度，m/s;x：射流断面至喷嘴的距离，m;d0：喷嘴直径，m;a：紊流系数。

计算可得：Vx=1.70m/s时既能达到控制风速的要求，也可满足《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)对系统式局部送风的规定。

排风系统由设置于地下的风道和车台架附近的排风罩、CO2保护焊及不定位地面焊附近的排风软管组成，设计风量为75000m3/h。由于工人焊接时车台架不时旋转，故车台架工位的排风口只能设于地面。每台车台架设2个排风口，风口设计风量为3230m3/h。为防止废弃的焊条料头掉入风口堵塞风道，排风口处均设有网格状活动盖板，其下的风口处设一活动提筐，可将掉入的焊条头及杂物收集起来并及时清理。

每台车台架处的排风支管道从地下汇集于主管道，CO2保护焊及不定位地面焊附近产生的烟尘由设于操作台上的排风罩经排风软管从地下汇集于主管道，CO2保护焊及不定位地面焊操作处的设计排风量分别为2000m3/h和1000m3/h。整个排风系统均经过阻力平衡计算，并在系统调试阶段以风量调节阀调平。

三、治理效果

治理前作业场所电焊烟尘浓度为5.0～10.5mg/m3，平均8.6mg/m3，超过国家卫生标准，其中最高超标近1倍。送、排风系统安装完毕后进行了系统调试，车台架操作位控制点(工人呼吸带)风速为2.1～3.0m/s，每台车台架处排风风量为7258～9418m3/h，10台车台架总排风量为77846m3/h。CO2保护焊及不定位地面焊处侧吸罩罩口风速为1.50～2.55m/s，排风风量为3336m3/h，均达到设计要求。

经卫生防疫部门现场监测，治理后作业场所有害物浓度见表1，作业场所5种有害物浓度均低于国家卫生标准。

表1治理后作业场所有害物质浓度(mg/m3)

有害因素 浓度范围 平均浓度 国家卫生标准 CO2 0.04～0.06 0.05 0.1 NOx 0.08～0.23 0.14 5.0 HF <0.47 <0.47 1.0 电焊烟尘 1.05～3.68 2.85 6.0 锰烟(MnO2) 0.07～0.21 0.14 0.2

四、讨论

手工电孤焊的主要危害因素是烟尘和锰化合物。研究表明，长期吸入锰化合物可发生慢性锰中毒，长期吸入电焊粉尘可发生电焊工尘肺。为此，许多国家对焊接作业环境制订了专门安全卫生标准。如美国、日本规定的锰(无机化合物)最高容许浓度为5mg/m3。国际焊接学会(IIW)也有专门的标准。我国《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79)中的锰及其化合物(换算成MnO2)最高容许浓度为0.2mg/m3是泛指高毒性锰尘。我国颁布的《车间空气中电焊烟尘卫生标准》(GB16194-1996)规定车间空气中最高容许浓度为6mg/m3。

该治理方案在满足生产工艺的情况下，合理进行了送、排风系统的设计，采用天车顶部送风与设置地下风道排风相结合的通风方式，将有害烟尘控制在工人呼吸带以下，治理效果较显著。但由于资金所限，送风系统未设空调或加热装置，冬季使用无法满足工效学要求。

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