0引言

焊接时，电弧放电会产生5 000 ℃左右高温，在熔化焊条和焊芯的同时，产生大量的烟尘，其成分主要为氧化铁、氧化锰、二氧化硅、硅酸盐等，长期吸入会造成肺组织纤维性病变，即电焊工尘肺，而且常伴随锰中毒和金属烟雾热等并发症,电焊工尘肺和锰及其化合物中毒为国家法定职业病。

据调查现阶段我国焊接作业场所尘毒危害严重，焊工尘肺发病率逐年上升[1-2]，且企业面临的环保压力日益严峻，因此将防治关口前移，采取切实有效的工程措施治理焊接尘毒危害，在改善作业环境保障工人职业健康的同时，满足环保的需求，具有重要的现实意义。

1 项目概述

北京某交通器材制造企业焊接车间，长60 m、宽18 m、屋檐下弦8 m，车间南跨为焊接工区，北跨为机加工区，车间上部有天吊作业，现场调查发现企业无机械排风装置，仅依靠自然通风，焊接工区现有8个焊工操作位，作业环境较差，为改善劳动环境、同时满足北京市大气污染物排放标准，企业提出对该车间焊接工区进行通风设计。该通风排毒系统于2017年6月通过竣工验收。

企业使用的焊条型号为THJ422(E4303),该型号焊条烟尘化学成分见表1[3]。

表1 THJ422(E4303)型焊条化学成分%成分Fe2O3SiO2MnOTiO2CaOMgONa2OK2O质量分数

2 通风系统设计

2.1 通风方式及排风罩的确定

通过实地考察确定采用局部通风方式，可移动式吸气罩局部抽风控制焊接烟尘，移动焊接工位抽风装置如图1所示。选取理由如下：(1)局部通风能够最大限度地控制电焊烟尘的扩散，该系统作用原理是在电焊烟尘产生的瞬间即被吸气罩收集，有效避免了电焊烟尘流经工人呼吸带，在保护劳动者职业健康的同时，极大地改善作业场所环境；(2)相对于全面通风，局部通风方式在保证捕集效果的情况下,节省风量,降低能耗，节约了电费开支；(3)企业焊接工件尺寸较大，焊工作业时需要围绕工件移动，采用可移动焊接吸气罩工人作业时吸气罩可随焊接点一起移动,可最大限度地将罩口接近焊接作业点，将电焊烟尘控制在有限的空间范围内，最大限度地减小捕集范围，便于烟尘的收集和控制；(4)采用可移动式吸气罩搭配柔性吸气臂，管道可以自由伸缩、可围绕中心在360°范围内转动、罩口可停放在0.5～4 m 直径圆的各个位置点上，控制范围较大且不影响焊接工人操作，检修方便，同时避免了对车间内桥式起重机吊运大型工件作业的影响。

图1 移动焊接工位抽风装置示意

2.2 通风管道设计

通风管道设计包括通风管道的布置、通风管道断面形状的选取、通风管道材料的选取及排风口位置确定几个方面。

通风管道的布置应重点考虑以下几点[4]：(1)为确保通风系统各支管间的阻力平衡，系统的排风口不易设置过多，如无法避免，应采用大断面集合风管连接各支管；(2)为避免管道中粉尘沉积，风管应垂直或倾斜布置，当风管倾斜布置时与水平面夹角应大于45°，如必须水平布置，风管应每间隔6 m设置清灰口；(3)风管上适当位置应设置测量孔，以便后期进行测量(如流速、压力、温度等参数的测量)；(4)为最大限度地减少阻力(沿程阻力和局部阻力)和空气动力噪声，风管应尽可能顺直布置，且弯头、三通等构件应布置得当、连接合理，必要时在弯头内部设置导叶片。

风管断面形状的选取有圆形和矩形两种，本设计综合考虑风阻、制作成本、施工周期等因素，确定主管道选用矩形风管，支管选用圆形风管，采用镀锌板作为风管材料。

排风口位置的确定，根据《大气污染物综合排放标准》(DB 11/501—2017)中关于排气筒高度的规定，本项目排气口设在离地高度为15 m排气筒的伞形风帽上。

2.3 除尘净化装置的选择

2.3.1 除尘装置的选择

填料层过滤除尘方式是在两层丝网中,填充合成纤维、金属丝或丝网等填充材料,并做成一定规格的片式单体,该种装置的净化效率虽差强人意，但考虑到采用该除尘装置初次投入少，系统阻力小，维护费用低，经过简单培训工人即可自行将过滤器拆卸冲洗，且本系统排风量大、电焊烟尘经两级过滤净化，系统烟尘浓度排放达标不成问题，因而本设计采用填料层过滤式除尘方式——片式过滤器。

2.3.2 净化装置的选择

焊接作业除了产生颗粒物——电焊烟尘，对于热源为电弧的焊接技术，由于电弧的电离作用，还会产生一氧化碳、臭氧、氮氧化物等有害气体，故对于这部分有害气体要采取净化装置进行处理，本设计采用活性炭固定吸附装置——MSC(介质固载器)，如图2所示，在其内部充填活性炭，对有毒有害气体进行吸附净化处理。