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焊接生产中的环境保护技术与产品

2014-06-06   金属加工热加工作者:唐纳森公司刘忠东

  焊接生产安全与防护的重要性
  焊接生产不可避免地产生烟尘及毒性气体,如不加以收集处理任其四处扩散,会对工作空间造成污染危害,直接威胁着从业人员的安全与健康,也会加剧大气环境的负面影响。焊接生产中产生的有害物质由微细颗粒状的尘体混合在多样气体中所构成,其中90%的烟尘来自所采用的焊材,少量产生于焊接母材。可能含有氧化氮、一氧化碳、臭氧或甲醛的气态物质与可能包含氧化铁、氧化镁、氧化锰、氧化铬、氧化镉或氧化铝等细小颗粒氧化物质相结合,极易漂浮和扩散,而且属于人体可吸入物(大多<PM2.5),进入肺部会沉积并且不可逆转。这些有害烟尘物质轻则引起人体不适与健康失调,重则久之可以导致严重中毒甚至死亡,如慢性锰中毒,电焊工矽肺。六价铬化物、氧化镍、氧化镉、氧化铍、氧化钴等均是可致癌物,另外聚集到一定浓度的Al粉尘可引起燃烧或爆炸事故。由此可见,焊接烟尘的收集与治理对以人为本、节能增收、改善环境和安全生产都至关重要。
  主要产品及核心技术
  有着近百年历史的美国唐纳森集团公司致力于领先的过滤技术与产品的开发和研制,在机加工通风除尘与烟气治理方面有着独到的专利技术产品以及众多的成功应用案例,特别针对传统的手工焊接和自动焊接,如熔焊、钎焊、压焊和日新月异发展中的机器人焊接工艺的烟尘收集与处理,都有切实可行的方案和处理措施。唐纳森的通风除尘技术产品的先进性主要体现在较高收尘效率的专利滤料,科学设计的气流均布除尘器本体以及成熟的工艺流程布置与考量。
  首先,Ultra-WebFR滤材的选择:针对焊接烟尘的处理,唐纳森研发制造的Ultra-WebFR阻燃性过滤材料,成为唐纳森高效低阻运行除尘器的核心,如图1所示。这种过滤元件的滤材,是在有选择的常规滤材上贴覆一层纳米级直径的特殊微细纤维,形成了表面具有非常微小孔径和开孔率极高的滤料。它可有效阻挡大部分亚微米级颗粒烟尘,可以提供相当高的过滤效率,对0.2~0.5mm烟尘颗粒,收尘效率可达99.999%,同时改善反吹清灰功能,使除尘器能够保持一个较长时段的较低压差下的运行。

  其次,唐纳森极其重视新产品新技术的研发,为此方面的工作投入可观的资金,目的是不断满足日益提高的通风收尘与环保产业发展的需求,引领国际先进的行业地位。符合焊接工艺除尘器的形式也适时推陈出新,为用户提供更高性价比的产品,同时让使用变得更加便利,排放达标更加实际。例如,在国内外市场上适销的唐纳森Torit品牌DFO型除尘器,即是从无间断的革新与改良的结果,得到广大客户的好评。这种模块化式的除尘器采用唐纳森独特专利沉流式结构,其工作原理:含烟尘气流通过风机产生的负压气流经管道进入含尘室,由滤筒过滤分离下来的烟尘颗粒被滤芯阻拦在其滤料表面上,而净化了的空气进入净气室后放空。当被阻拦的粉尘在滤芯表面不断沉积时,滤芯里外的压差也同时不断加大,当压差达到预先设定值时,控制压缩空气的电磁阀被打开,压缩空气经管道流入反吹清扫系统瞬间喷向滤芯内表面,使沉积在滤芯外表面的粉尘颗粒在高压气流的作用下脱离滤芯掉落入集尘桶中,滤芯表面得到清洁再生。
  试验证明,Downflo®Oval型除尘器(见图2)比Downflo®Ⅱ型气流分布更加均匀,与同样滤芯数量的除尘器相比,Downflo®Oval型能够处理更大的风量,运行更加平稳,滤芯使用寿命延长。


  随着焊接与切割行业的飞跃发展和进步,唐纳森开发了PowerCore系列产品,其中TG型除尘器已广泛应用到焊接加工、等离子切割和激光切割等领域,突显出体积紧凑、占地少、操作维护简便、收尘效率更高的特点(见图3)。这种TG型除尘器沿用沉流式过滤原理,采用唐纳森专利Ultra-WebFR阻燃滤材,过滤效率达到Merv13等级。该除尘器集火花扑集器、风机/电动机和接管口为一体,也更加便于运输、安装和使用维护工作。

  生产实践表明,要保证焊接烟尘治理系统的成功运营,还有更重要的一点是整个除尘系统的设计以及配套设置的选型正确和布局合理。这就要求供应商不但能够提供合乎要求的除尘器主体,更需要有丰富现场经验,成熟应用技能和产品整合信息,从吸罩、管网布局、除尘器本体,到风机动力/压力计算等的设计选型,都建立在扎实严格的标准或指导原则的基础上。以烟尘发生点为治理主攻对象,吸尘方式可分有顶吸式、侧吸式、吹吸结合式以及移动式等。焊接工艺特点、现场实际条件、空间限制和治理标准与要求是制定方案的主要因素,一定要周全地考虑,并且运用好可以获得的产品和技术。产品的主要应用实例如图4~图8所示。





  为满足焊接烟尘的收集,应该注意考虑采用阻燃性过滤材料,加装管路系统中的火花扑集器;收集易爆烟尘时应当在系统中增加泄爆装置,必要的灭火设施;收集易产生静电的烟尘时还要考虑使用除静电滤料,除尘器本体按标准要求接地。只有方方面面的现场因素均考虑到位,诸如包括焊接热扩散、环境气流场等对通风除尘系统的影响,并且选择了正确的除尘器以及周边配套产品,焊接烟尘的治理才能达到预设的效果。依赖焊接工艺的生产企业能够抓住满足设备改善的提供商,认清危机并且采取正确有效的措施,就能厚积薄发更上一层楼。

关键词:焊接,切割,焊接烟尘,唐纳森, | 作者 :

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