焊接煙塵的80%～90%來源于焊條藥皮和焊芯。J422型焊條的主要成分是金屬氧化物，其中以鐵的氧化物為主，約占一半左右。據(jù)報道，J422焊條的發(fā)塵量平均為7.5g/kg左右，煙氣粒度0.10～1.25μm，煙塵中錳化合物(以MnO₂計)約占7.5%^［1］。焊接時產生的有害氣體主要是O₃、NOx、CO、HF等。通風不良時環(huán)境空氣中O₃和NOx可達到0.5mg/m³和20mg/m³。用J422焊條焊接車臺架時，焊接危害治理目標成分應該是焊接煙塵。

         某汽車配件廠裝焊車間廠房占地1200m²，生產過程中10臺車臺架(南北各5臺)180°旋轉焊接，每臺車臺架有2～3人采用手工電弧焊同時操作，在車間一側同時有地面補焊及CO₂保護焊各1處。焊接時產生大量焊接煙塵和有害氣體彌漫于車間內。除在廠房上部安裝幾臺排氣扇外，未采取其他治理措施。

         二、治理方案設計

由于車臺架焊接操作時需180°旋轉，且車間上部有天車運行，一般排風罩無法布置，故采用了天車頂部送風與設置地下風道排風相結合的通風方式。對CO₂保護焊及不定位地面焊產生的煙塵采用側吸方式進行捕集，將有毒有害煙塵控制在工人呼吸帶以下，經平底回轉反吹式袋式除塵器凈化后排放。受廠房上部房梁位置所限，天車上部的送風系統(tǒng)共分5套，每套送風系統(tǒng)為2臺車臺架送風，送風口距工人操作位高度為7.7m，每套送風系統(tǒng)設計風量12000m³/h，選擇風量為15000m³/h的風機，風機置于廠房頂部。為使送風均勻分布于每臺車臺架的操作位，每個車臺架上部均設2個并列為一組的靜壓箱，其作用相當于空調設計中孔板送風時的穩(wěn)壓層。靜壓箱下部設5個管嘴為氣流出口。有的車臺架位于房梁下方，而天車頂部與房梁下部沒有足夠空間布置送風管道，則從房梁兩側分設3孔及2孔靜壓箱。圖1為送風系統(tǒng)3示意圖。由空氣動力學阻力計算確定靜壓箱參數(shù)，保證距氣流出口7.7m的產塵位置送風氣流分布均勻，并能抑制焊接煙塵上揚。

         設靜壓箱出口處風速為20m/s，依射流軸心速度衰減公式^［2］：V_x/V₀=0.48/(ax/d₀+0.145)。式中：V_x：射程x處的射流軸心速度，m/s；V₀：射流出口速度，m/s；x：射流斷面至噴嘴的距離，m；d₀：噴嘴直徑，m；a：紊流系數(shù)。

計算可得：V_x=1.70m/s時既能達到控制風速的要求，也可滿足《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》(GBJ19-87)對系統(tǒng)式局部送風的規(guī)定。

         排風系統(tǒng)由設置于地下的風道和車臺架附近的排風罩、CO₂保護焊及不定位地面焊附近的排風軟管組成，設計風量為75000m³/h。由于工人焊接時車臺架不時旋轉，故車臺架工位的排風口只能設于地面。每臺車臺架設2個排風口，風口設計風量為3230m³/h。為防止廢棄的焊條料頭掉入風口堵塞風道，排風口處均設有網(wǎng)格狀活動蓋板，其下的風口處設一活動提筐，可將掉入的焊條頭及雜物收集起來并及時清理。

每臺車臺架處的排風支管道從地下匯集于主管道，CO₂保護焊及不定位地面焊附近產生的煙塵由設于操作臺上的排風罩經排風軟管從地下匯集于主管道，CO₂保護焊及不定位地面焊操作處的設計排風量分別為2000m³/h和1000m³/h。整個排風系統(tǒng)均經過阻力平衡計算，并在系統(tǒng)調試階段以風量調節(jié)閥調平。

         治理前作業(yè)場所電焊煙塵濃度為5.0～10.5mg/m³，平均8.6mg/m³，超過國家衛(wèi)生標準，其中最高超標近1倍。送、排風系統(tǒng)安裝完畢后進行了系統(tǒng)調試，車臺架操作位控制點(工人呼吸帶)風速為2.1～3.0m/s，每臺車臺架處排風風量為7258～9418m³/h，10臺車臺架總排風量為77846m³/h。CO₂保護焊及不定位地面焊處側吸罩罩口風速為1.50～2.55m/s，排風風量為3336m³/h，均達到設計要求。

經衛(wèi)生防疫部門現(xiàn)場監(jiān)測，治理后作業(yè)場所有害物濃度見表1，作業(yè)場所5種有害物濃度均低于國家衛(wèi)生標準。

表1治理后作業(yè)場所有害物質濃度(mg/m³)

有害因素	濃度范圍	平均濃度	國家衛(wèi)生標準
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
電焊煙塵	1.05～3.68	2.85	6.0
錳煙(MnO2)	0.07～0.21	0.14	0.2

         四、討論

手工電孤焊的主要危害因素是煙塵和錳化合物。研究表明，長期吸入錳化合物可發(fā)生慢性錳中毒，長期吸入電焊粉塵可發(fā)生電焊工塵肺。為此，許多國家對焊接作業(yè)環(huán)境制訂了專門安全衛(wèi)生標準。如美國、日本規(guī)定的錳(無機化合物)最高容許濃度為5mg/m³。國際焊接學會(IIW)也有專門的標準。我國《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》(TJ36-79)中的錳及其化合物(換算成MnO₂)最高容許濃度為0.2mg/m³是泛指高毒性錳塵。我國頒布的《車間空氣中電焊煙塵衛(wèi)生標準》(GB16194-1996)規(guī)定車間空氣中最高容許濃度為6mg/m³。

該治理方案在滿足生產工藝的情況下，合理進行了送、排風系統(tǒng)的設計，采用天車頂部送風與設置地下風道排風相結合的通風方式，將有害煙塵控制在工人呼吸帶以下，治理效果較顯著。但由于資金所限，送風系統(tǒng)未設空調或加熱裝置，冬季使用無法滿足工效學要求。