焊接烟尘处理系统及其火灾风险

焊接烟尘处理系统及其火灾风险2014年1月前言本文的主题是焊接烟尘排放系统，它的主要作用是搜集和净化焊接烟尘，保护焊工身体健康，但它本身潜在一定的火灾风险，对此需要加强防范。本文包括三部分内容，1.焊接和焊接烟尘2.焊接烟尘排放系统3.焊接烟尘排放系统的火灾风险21.焊接和焊接烟尘3焊接焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或者同时加热又加压。焊接主要应用在金属上，常用的有电弧焊、氧气-乙炔焊、激光焊接等；塑料等非金属材料也可进行焊接。金属焊接方法有80种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。电弧焊示意图4焊接烟尘焊接烟尘是由金属和非金属物质在过热条件下产生的蒸气经氧化和冷凝而形成的，包括颗粒物和有害气体，它们来自母材、焊接材料或焊接冶金反应的生成物。当这些物质超过一定的允许浓度时，就会对焊工的身体健康造成伤害，引发尘肺、锰中毒及金属烟热等职业病(焊接烟尘的成分及其相关的职业病请参见附录一、二）。GB16194-1996《车间空气中电焊烟尘卫生标准》规定，车间内焊接烟尘的允许浓度为6mg/m3。52.焊接烟尘排放系统6焊接烟尘排放系统焊接烟尘排放系统的主要作用是：降低焊接烟尘中有害物质的浓度，减少其对员工健康的威胁。该系统主要包括通风和净化两部分。7通风措施局部通风措施：包括局部排风和自净式小型焊接烟尘净化机组，其最大特点是解决了焊接烟尘和有害气体穿过焊工呼吸带的问题，而且净化的空气可再循环，减少了能量损失。全面通风措施：全面通风是利用自然风压或风机，引进干净空气，稀释或置换车间内的污染空气，从而降低车间内焊接烟尘浓度。全面通风包括有组织的自然通风和机械通风。吹吸式通风：在焊工一侧设置吹风口，利用吹风口气流的输送能力，推动污染空气向吸风口流动，利用吸风口将污染空气有效地收集，这样污染空气可不经过焊工呼吸带。由于吹吸式通风是由单股吹出气流和单股吸入气流复合而成的通风气流，因此具有较强的污染控制能力。8净化措施干法：通过颗粒自身的重力和离心力，使气体中的颗粒沉降，从气体中去除的方法，如：重力除尘、惯性除尘和离心除尘。常用设备有重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。静电法：在外加电场的作用下，使尘粒荷电，荷电尘粒向电荷相反的电极运动，被集尘极捕集。常用设备有干式静电除尘器和湿式静电除尘器。过滤法：使含尘气流通过织物或多孔的填料层，而将尘粒分离截留下来。常用设备有颗粒层过滤器和袋式除尘器。袋式除尘器的过滤材料有天然纤维（如棉纤维、毛纤维等）、无机纤维（如玻璃纤维）、合成纤维（如尼龙纤维、涤纶纤维、腈纶纤维、特氟纶纤维等）。湿法：借含尘气体与液滴或液膜的接触、撞击等作用，使尘粒从气流中分离出来。常用设备有喷雾塔、泡沫除尘器、冲击式除尘器等。9【焊接烟尘处理系统的实景】103.焊接烟尘排放系统的火灾风险11火灾三要素可燃物：管道内或过滤器内的烟尘和油的混合物。氧气：排放系统的风机持续地提供氧气。火源：焊接火花、阴燃、自燃或燃烧物（例如：烟头）。12火灾预防措施阻火器石灰送料机火灾探测系统和灭火装置13阻火器阻火器可防止火花、焊渣和烟蒂进入管道接触到滤芯和集尘箱内的可燃物。14石灰送料机在管道内加入石灰，降低含油烟尘的可燃性并防止自燃。15火灾探测系统和灭火装置火灾探测器（烟感、温感或火焰）发现火情发出信号，控制器接受信号后关停风机、过滤器清洁系统，关闭滑阀，启动灭火装置（气溶胶等）。感温火灾探测器火灾报警控制器滑阀（左OPEN，右CLOSE）16附录一：焊接烟尘的成分1、颗粒物由于母材、焊条的不同，焊接烟尘中可含有各种金属铁、锰、铬、镍、放射性元素钍等金属及其氧化物，这些物质在焊接烟尘中主要以颗粒状存在。颗粒物的粒径范围为1×10-3～1×102μm，其中对人体健康影响最大的粒子粒径是0.1~1μm。这部分粒子能通过人体上呼吸道，进入肺泡，沉积在肺部，其沉积率达50%以上，可能引起呼吸道疾病及肺癌。（1）铁的氧化物铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4等，被认为是无毒、无致癌作用的物质，但长期高浓度吸入会导致烟尘在肺中的沉积。这种沉积已知为铁质沉积性尘肺或铁质沉积病。如果停止接触，肺内的铁质沉积会渐渐消散。（2）铝的氧化物铝的氧化物会导致在肺内沉积，在某些情况下会发生铝土尘肺，但它不像铁质沉积病那样可以渐渐消散，并对呼吸道产生刺激。（3）锰及其氧化物吸入大量新生的氧化锰烟尘后，引起“金属烟热”，出现头晕、头痛、恶心、寒战、高热、以及咽痛、咳嗽、气喘、数小时后热退、全身大汗、次日遗留乏力感。其发病往往在下班后数小时。高浓度时对呼吸道有刺激作用并导致肺炎，长期接触能导致慢性锰中毒，损害神经系统。（4）铬及其氧化物主要损害呼吸道系统、皮肤黏膜。急性作用可刺激呼吸道，重者发生化学性肺炎。对皮肤、黏膜有刺激和腐蚀作用，长期接触铬烟尘可引起皮肤溃疡、皮炎。三氧化铬对人体有致癌作用，尤其是呼吸系统，已被国际癌症组织定为确认人类致癌物。（5）镍及其氧化物镍及其氧化物主要损害呼吸系统和皮肤，大量吸入可引起急性化学性支气管炎或化学性肺炎。长期接触可出现呼吸道慢性炎症。裸露和接触部位可出现过敏性皮炎和湿疹。此外，镍的氧化物对呼吸道有致癌作用，已被国际癌症组织定为确认人类致癌物。（6）钍氧化钍是放射性物质，吸入含有氧化钍的烟尘，可导致人体的内照射。钍沉积在骨骼内产生对支气管和肺的辐射从而造成危害。172、有害气体（1）一氧化碳一氧化碳是一种无色、无嗅、无味的气体，经呼吸道吸入。吸入的一氧化碳通过肺泡进入血液，立即与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白（HbCO），阻碍了血的载氧能力，导致低氧血症，引起组织缺氧。当呼吸区的CO浓度达到150ml/m3时，就会产生眩晕、疲劳和头痛；达到700ml/m3时会导致昏厥，脉搏和呼吸率增加，最后失去知觉，呼吸停顿，心跳停止和死亡。（2）氮氧化物主要经呼吸道吸入。一氧化氮是一种无色有毒气体，可与血红蛋白结合引起高铁血红蛋白血症。二氧化氮是棕红色的有毒气体，其毒性比一氧化氮大得多，主要损害深部呼吸道。吸入高浓度的氮氧化物可引起急性哮喘症或产生肺气肿。长期慢性作用可引起神经衰弱症状群及慢性呼吸道炎症。（3）臭氧臭氧是一种浅蓝色的气体，浓度低于2ppm时可闻到令人愉快的特有的气味。臭氧对上、下呼吸道刺激性很强，在0.01～0.05ppm时,其特征性气味很易识别。对呼吸系统毒性比氮氧化合物大10～15倍。臭氧吸入人体内，主要是刺激呼吸系统和神经系统。吸入后，可出现咽喉干燥、咳嗽、咯痰、胸闷等，可伴有食欲减退、乏力、睡眠障碍等。重者吸入臭氧后数小时可逐渐出现肺水肿。（4）氟化氢氟化氢是一种无色、有强刺激性气味的气体，经呼吸道吸收。吸收后，约75％与白蛋白结合，由尿、粪排出。溶于体内的水分形成氢氟酸而起作用。急性毒性主要表现为眼、粘膜和上呼吸道刺激。吸入高浓度时引起鼻、咽喉和胸骨后烧灼痛、胸部紧束感、咳嗽、声音嘶哑。严重时引起眼结膜、鼻和口腔粘膜顽固性溃疡、鼻血，甚至鼻中隔穿孔，支气管炎和肺炎。更重者发生喉水肿和肺水肿，出现呼吸困难、紫绀、剧烈咳嗽、咳出大量红色泡沫样痰或咯血。极高浓度时可致反射性呼吸停止。18附录二：焊接烟尘相关的职业病1、金属烟热金属烟热属于急性职业病，是吸入金属加热过程释放出的大量新生成的金属氧化物粒子引起的。在吸入金属烟后4~8h（工作结束后1~3h），往往在工作后回家的傍晚发病，很少在工作时发病。开始时感觉口中有金属味或甜味、头晕、乏力、咽干，有时干咳、胸闷、气短等，以后发冷、寒战。在吸入金属烟后10~12h，体温升至38~39℃或更高。一般持续约4~8h，出汗，退热。次晨症状几乎完全消失并能上班。焊工发生的金属烟热症状比熔炼、铸造工重，可能是由于电焊工接触的金属烟浓度较高。此外，还同时吸入刺激性气体如氮氧化物等，对肺有损伤作用，加重症状。2、尘肺长期接触高浓度的电焊烟尘，特别是在通风不良环境中进行电焊作用时，可引起电焊工尘肺。电焊工尘肺发病缓慢，发病工龄一般在10年以上，范围在15~20年，最短发病工龄为4年。临床症状轻微，在X线胸片上已有明确征象时，可无明显自觉症状和体征。随着病情进展，特别是并发肺气肿、支气管扩张或支气管炎时，可出现相应的临床症状。病程一般进展缓慢，少数在脱离焊接作业后，病情可逐渐减轻。3、慢性锰中毒长期接触含锰烟尘，可导致慢性锰中毒，损害锥体外系神经。慢性锰中毒发病缓慢，发病工龄一般为5~10年。早期表现为嗜睡、精神萎靡、注意力涣散、记忆力减退等症状。部分人可有易激动、话多、欣快、好哭等情绪改变。四肢或有麻木、疼痛。病情继续发展后，可出现锥体外系神经障碍的症状和体征如走路缓慢、口吃、完成精细动作困难，肌张力增高等。19