焊接煙塵治理新理念應用

1. 焊接煙塵的危害

焊接煙塵中的主要有害物質為Fe2O3、SiO2、MnO及HF等，其中含量最多的是Fe2O3，一般占煙塵總量的35.56%，其次是SiO2占10%～20%，MnO占5%～20%。焊接煙氣中有毒有害氣體的成分主要為CO、CO2、O3、NOX及CH4等，其中以CO所占的比例最大。

焊接產生的煙塵中，有很多金屬和非金屬微粒會對呼吸道產生刺激，使呼吸的人感到不適，嚴重的時候會產生焊煙中毒。重金屬微粒吸入肺中，會有微量沉淀，時間久了積累到了一定的量，易得矽肺病。

2. 常規焊接煙塵治理方法

（1）廠房整體通風抽排 法 側面吹風、上方抽風把含塵空氣吹到廠房頂端，用風機把含塵空氣抽排出去，如圖1所示。采用這種方法可以降低車間內的煙塵濃度，對排煙有一定效果。特點：①投資較大，運行成本高。②造成不必要的氣流及紊流影響工作質量。③部分改善操作者附近的環境卻讓周圍環境更差。④對廠房空調系統影響很大，冬天車間會特別冷。⑤含塵空氣懸浮在空氣中的高度隨季節變化比較大。⑥適用于大多數工廠及氣候變化不大的地區。

（2）工位上方吸風罩 在焊接工位的上方加上抽吸罩，可以做成移動的或者固定的兩種方式。在沒有側風的影響下，可控并能捕捉到煙塵，如圖2所示。特點：①能起到通風換氣的作用。②由于每個罩子下方需要形成一定的風速，所以需要的風量較大。③風量大需要的過濾器也大，成本高且不便安裝，管道也比較粗。④煙塵在上升過程中仍經過操作者的呼吸區。⑤適用場合：可以適用于工件比較小且工位相對固定的焊接區域，如焊接工件較大則要做成移動的。

圖 1

圖 2

3. 焊接煙塵源頭治理新理念應用

通過對現有焊接煙塵治理方法的對比，從前期投資、運行成本、除塵效果等方面進行了綜合分析。最終這種新的環保焊槍源頭除塵方法被應用到車間的焊接作業中。

（1）使用方法 焊接時把原有的普通焊槍換成環保焊槍（吸煙焊槍），如圖3所示。另外用軟管和鍍鋅鋼管連接到高負壓的主機上面即可，如圖4所示。

（2）功能分析 ①除塵系統與焊槍一體，吸煙口在焊槍前端，永遠跟隨著焊煙源移動。②發煙點及時抽排，減少了對人體的危害。③抽吸效果不受溫度、濕度的影響，受側風影響也非常小。④低空氣流量，降低了總體能耗，冬天減少了換氣量，節約了補充熱空氣的成本。⑤方便靈活，易于安裝和移動。⑥主機過濾器對焊煙中的粉塵具有過濾作用，減少對空氣的污染。⑦需要購置專門的環保吸煙焊槍，焊槍與原有焊槍有一些區別，需要工人及相關人員對之有適應過程。⑧適用場合：各種氣體保護焊焊接領域。

（3）工作原理 系統由真空主機（含過濾器及控制系統）及管道、真空閥門、軟管及焊槍五個主要部分組成，當有任一臺焊機開始工作時，真空閥門通過其固定在焊機上的感應裝置感應到信號，啟動高真空閥門，閥門上的感應開關同時傳信號給主機，實現遠程啟動；在主機負壓的作用下焊接產生的煙塵被極高的風速帶到焊槍的風管內，然后通過軟管閥門管道，通過可以防火花的旋風分離器對大的焊渣、火花進行預分離，然后到達主機，主機過濾器的一級預分離功能再次對含塵空氣中的火花及大型顆粒進行一次預分離，然后細微的粉塵附著到過濾器上。當過濾器上的灰塵過多，需要清理時，主機的控制系統實現對過濾器的全自動清灰，把灰塵吹落到灰塵袋中，當袋中的灰塵過多時，主機報警，然后人工停掉主機，倒掉灰塵即可。主機在運行過程中，若某臺焊機停止工作，相對應的閥門也隨之延時10s關閉，達到節能的效果，當所有工人停止工作時，主機接收不到焊機的信號，主機就處于待機狀態，一直到有焊機重新啟動時，主機重新開始工作。

（4）主機功能 系統主機具有過載保護，手動或者自動（遠程）啟動功能。風量過小時，補償閥補償空氣功能，滿足主機最小運行風量要求200m3/h。

全自動定時清灰功能：灰桶內具有壓力平衡器，保持灰袋兩端壓力平衡。

滿灰報警功能：當灰桶內的灰塵超過設定值時，過濾器會發出警報，提示灰桶滿灰了。

變頻器+PLC控制軟啟動，保護電動機不受損害，延長電動機壽命，能耗隨使用點多少變化而變化。

壓差報警功能：出廠設定好濾芯需要更換時的壓差，當濾芯兩端的壓差超過設定值時，系統會報警，提示該更換濾筒了。

溫控報警功能：溫控及報警器安裝在濾筒的上方，當過濾器內超過一定溫度時，報警器會發出警報，并且自動停機。

主機為變頻器控制恒壓運行，工作壓力可以調節，使用的工作點越少，主機功率越低，使用點越多，主機功率越大

（5）節能效果 吸煙焊槍除塵系統的主機運行功率是隨著工作焊槍的數量減少而降低的。例如主機型號為：MK－V30的最大功率為30kW，可以滿足40個焊點同時工作，但當同時工作的焊點數量減少時，主機的功率也隨著降低，最低時可以降到8~10kW。焊點數量的多少可以通過焊槍開關處的感應系統來控制，當一個焊槍焊接結束時，松開焊槍開關后，進行10s的延時吸煙后，通過感應系統，就可以停止此焊槍的煙塵抽排，來降低主機的運行功率，從而降低耗電量。

圖 3

圖 4

4. 結語

環保焊槍除塵系統已經運行一年多的時間，除塵效果得到焊接操作者的認可。不僅有效排除了車間的焊接煙塵，保護操作者身心健康，而且節能效果顯著，與常規除塵方式相比可節能約20%。