造船企業(yè)粉塵污染及治理

劉可卿

(中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司， 上海 200063)

造船企業(yè)粉塵污染及治理

劉可卿

(中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司， 上海 200063)

論述船舶制造過(guò)程中粉塵的污染源，并從粉塵性質(zhì)、產(chǎn)生特點(diǎn)、處理方式等方面詳細(xì)分析造船企業(yè)粉塵治理現(xiàn)狀及現(xiàn)存問(wèn)題。針對(duì)不同生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，從自然通風(fēng)、局部除塵、個(gè)體防護(hù)三個(gè)主要角度分別提出適合不同生產(chǎn)車間的粉塵治理新技術(shù)，為保護(hù)船廠環(huán)境和人員健康提供技術(shù)支持。

船舶修造；粉塵污染；通風(fēng)除塵；個(gè)體防護(hù)

0 引言

隨著我國(guó)船舶工業(yè)的飛速發(fā)展，造船企業(yè)船舶能力迅速提升，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。在船舶建造和修理過(guò)程中，焊接、切割、打磨、噴砂、涂裝等多種作業(yè)貫穿整個(gè)生產(chǎn)工藝流程，作業(yè)產(chǎn)生的大量粉塵污染物一方面污染大氣環(huán)境，另一方面危害作業(yè)人員健康。船舶制造屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，機(jī)械化程度相對(duì)較低, 手工勞動(dòng)量大，生產(chǎn)作業(yè)流動(dòng)性強(qiáng)，粉塵污染物分布面廣、治理難度大。船舶行業(yè)粉塵污染物治理已成為保護(hù)環(huán)境及人員健康重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

1 造船企業(yè)粉塵污染源

1.1 焊接煙塵

焊接是船舶制造的主要工藝之一。焊接時(shí)形成的電焊煙塵包含錳、鐵、鋁、鋅、銅等金屬及其氧化物，可引起多種呼吸道疾病，電焊工長(zhǎng)期大量的吸入將造成塵肺職業(yè)病。在部件裝焊、平曲面分段裝焊、船塢合龍等工藝階段，焊接是主要工種。焊接流水線、CO2保護(hù)焊、手工焊條焊等工位密集分布并產(chǎn)生大量焊接煙塵，特別是船體艙室內(nèi)部焊接工位，其焊接煙塵濃度高達(dá)100 mg/m3以上。

1.2 切割粉塵

船廠在船體車間切割加工工場(chǎng)內(nèi)一般會(huì)集中配置多臺(tái)等離子切割機(jī)用以對(duì)鋼板進(jìn)行切割加工。等離子切割過(guò)程中形成切割粉塵，其成分是以金屬及其氧化物為主的可吸入粉塵，易引起呼吸道疾病和塵肺職業(yè)病，嚴(yán)重危害操作人員的身體健康。

1.3 打磨、碳弧氣刨粉塵

船廠車間打磨粉塵主要由焊縫打磨、工件打磨、碳弧氣刨等工位產(chǎn)生，其性質(zhì)為金屬粉塵，人長(zhǎng)期吸入可導(dǎo)致塵肺職業(yè)病。

1.4 噴砂、漆霧粉塵

鋼材預(yù)處理流水線和涂裝工場(chǎng)噴砂間在對(duì)鋼板工件進(jìn)行噴砂表面處理時(shí)，噴砂鋼丸在壓縮空氣壓力下高速撞擊鋼板表面以去除鋼板表面氧化皮、鐵銹等的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生金屬粉塵，人長(zhǎng)期吸入可導(dǎo)致塵肺職業(yè)病。

鋼材預(yù)處理流水線和涂裝工場(chǎng)噴漆間在噴漆過(guò)程中產(chǎn)生漆霧粉塵，其中含有苯、甲苯、二甲苯等物質(zhì)，人長(zhǎng)期接觸可導(dǎo)致塵肺及揮發(fā)性有機(jī)物中毒。

2 國(guó)內(nèi)船廠粉塵污染現(xiàn)狀

2.1 焊接煙塵

目前國(guó)內(nèi)船廠治理焊接煙塵主要依靠全面通風(fēng)和局部通風(fēng)相結(jié)合的方式來(lái)改善焊接車間的作業(yè)環(huán)境，同時(shí)要求工人在焊接作業(yè)時(shí)佩戴電焊煙塵防塵口罩，做好個(gè)體防護(hù)。

自然通風(fēng)是船廠裝焊車間焊煙治理的主要手段。但由于船廠裝焊車間規(guī)模較大，跨數(shù)多、長(zhǎng)度長(zhǎng)，車間縱深內(nèi)部的自然通風(fēng)效果難以保證，且自然通風(fēng)又受氣象條件制約，穩(wěn)定性、可控性差，如南方地區(qū)梅雨季節(jié)時(shí)，自然通風(fēng)效果極差。

局部通風(fēng)通過(guò)在焊接工位上方設(shè)置除塵罩或排風(fēng)裝置以控制捕捉焊接煙塵，減少向車間內(nèi)無(wú)組織擴(kuò)散的焊煙量。但大型船廠裝焊車間內(nèi)焊接工位密集且流動(dòng)性極強(qiáng)，車間內(nèi)吊車運(yùn)行、工件吊裝頻繁，故局部除塵裝置的布置受到極大限制，該方式僅適用于部分固定焊接工位。

2.2 切割粉塵

大型船廠均會(huì)集中配置大量干式等離子切割機(jī)，這給船體車間的廠房設(shè)計(jì)提出了新的要求，主要涉及到切割煙塵的收集、處理排放等方面。目前船廠等離子切割機(jī)配置的切割煙塵收集裝置以單側(cè)吸塵為主。由于船舶的大型化趨勢(shì)，船板寬度不斷增加，目前大型船廠一般采用4～5 m的寬板，單側(cè)布置風(fēng)道吸塵效果受切割鋼板的大小以及在割臺(tái)上的位置影響明顯，往往出現(xiàn)布置風(fēng)道側(cè)吸塵效果較好，而無(wú)風(fēng)道側(cè)煙塵逃逸嚴(yán)重的現(xiàn)象，成為切割車間的最大污染源。

2.3 打磨、碳弧氣刨粉塵

由于打磨、碳弧氣刨具有作業(yè)流動(dòng)性大、分散的特點(diǎn)，且作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵目前尚無(wú)有效治理方法，故主要依靠車間內(nèi)自然通風(fēng)，同時(shí)對(duì)工人采取勞動(dòng)保護(hù)措施。

2.4 噴砂漆霧粉塵

鋼材預(yù)處理流水線粉塵治理技術(shù)較為成熟，相關(guān)裝置與流水線配套安裝。拋丸過(guò)程產(chǎn)生的金屬粉塵采用兩級(jí)除塵凈化技術(shù)進(jìn)行處理。一級(jí)除塵采用旋風(fēng)除塵器去除粒徑較大粉塵；二級(jí)除塵采用濾筒除塵器凈化處理。噴漆階段漆霧粉塵采用干式漆霧過(guò)濾箱進(jìn)行凈化處理，過(guò)濾材料可選擇漆霧過(guò)濾棉或中效無(wú)紡布濾料。

涂裝車間的噴砂間在噴砂作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的金屬氧化物粉塵經(jīng)過(guò)全室通風(fēng)捕集后，經(jīng)管道送入濾筒除塵器進(jìn)行凈化處理，凈化達(dá)標(biāo)后排放。鋼砂回收過(guò)程中采用局部除塵去除鋼砂中的灰塵，采用旋風(fēng)除塵和濾筒除塵器凈化后進(jìn)行高空排放。

涂裝工場(chǎng)噴漆間在排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)口安裝漆霧過(guò)濾器以過(guò)濾漆霧粉塵。同時(shí)，在每間噴漆間設(shè)置獨(dú)立的送、排風(fēng)系統(tǒng)，嚴(yán)格控制噴漆間內(nèi)漆霧粉塵的濃度。

3 船廠粉塵污染治理新技術(shù)

3.1 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

3.1.1 南方地區(qū)船廠車間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

車間呈半開放式設(shè)計(jì)，除外墻設(shè)有一定面積的側(cè)窗通風(fēng)外，每跨屋頂上設(shè)置采光流線型自然通風(fēng)器(見(jiàn)圖1)，以排除余熱及廢氣，換氣次數(shù)5次/h。同時(shí)，外墻8～16 m標(biāo)高處采用設(shè)有多層防雨百頁(yè)遮雨篷或墻面開敞處理的設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖2)，與屋頂自然通風(fēng)器形成空氣對(duì)流，增大換氣量，加快煙塵排出。

圖1 南方車間屋頂自然通風(fēng)器

圖2 南方車間側(cè)墻防雨百葉、敞開處理

3.1.2 北方地區(qū)船廠車間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

北方地區(qū)船廠車間每跨屋頂上同樣設(shè)置采光流線型自然通風(fēng)器(見(jiàn)圖3)以排除余熱及廢氣?？紤]到冬季采暖防寒需求，車間側(cè)墻開足夠面積的低側(cè)、高側(cè)通風(fēng)窗(見(jiàn)圖4)，與屋頂自然通風(fēng)器形成空氣對(duì)流，以增大換氣量，減少焊接煙塵，為生產(chǎn)創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。車間大門、通風(fēng)窗夏季敞開、冬季關(guān)閉。

圖3 北方車間屋頂自然通風(fēng)器

圖4 北方車間低側(cè)、高側(cè)通風(fēng)窗

3.2 局部除塵設(shè)計(jì)

3.2.1 鋼材預(yù)處理流水線

拋丸過(guò)程產(chǎn)生的金屬氧化物粉塵采用旋風(fēng)、濾筒除塵器進(jìn)行二級(jí)過(guò)濾處理后高空排放。漆霧粉塵經(jīng)預(yù)過(guò)濾裝置干式凈化裝置處理后由排氣筒高空排放，其排放濃度及速率需滿足當(dāng)?shù)貧馕廴疚锱欧艠?biāo)準(zhǔn)。

噴砂、噴漆作業(yè)區(qū)為封閉作業(yè)流水線，且該區(qū)域無(wú)人作業(yè)。設(shè)備設(shè)有良好排風(fēng)設(shè)施，使噴砂、噴漆作業(yè)段呈負(fù)壓狀況，有效防止污染物向室內(nèi)擴(kuò)散，故車間內(nèi)金屬氧化物粉塵、漆霧粉塵濃度均滿足《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》(GB Z2.1-2007)中8 mg/m3的限值。

3.2.2 切割加工工場(chǎng)

等離子切割產(chǎn)生的煙塵主要形成于鋼板切口下方，并實(shí)時(shí)隨切割門架移動(dòng)。切割平臺(tái)與切割鋼板形成若干狹縫型風(fēng)道，設(shè)置于切割平臺(tái)旁側(cè)的側(cè)吸式移動(dòng)吸風(fēng)口隨切割機(jī)割炬移動(dòng)，高效捕集切割煙塵，煙塵經(jīng)濾筒除塵器凈化處理后高空排放。該技術(shù)煙塵捕集率大于90%，粉塵凈化效率大于99%，凈化效果顯著，如圖5和圖6所示。

圖5 等離子切割機(jī)粉塵治理前

圖6 等離子切割機(jī)粉塵治理后

3.2.3 部件裝焊、平面分段裝焊、舾裝車間

對(duì)于平面分段流水線、T型材焊接流水線等自動(dòng)焊工位可采用固定式局部除塵系統(tǒng)。 在流水線焊接點(diǎn)位上方設(shè)置吸塵罩，被捕集的焊煙等粉塵經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入濾筒除塵器凈化處理后由離心風(fēng)機(jī)高空排放。

對(duì)于裝焊車間焊接工位相對(duì)固定的分散焊接點(diǎn)位，可配置移動(dòng)式靜電焊煙凈化機(jī)組。此類設(shè)備依靠可自動(dòng)定位的阿爾法手臂直接從焊接工作點(diǎn)位附近捕集焊接煙塵。在焊接工位相對(duì)密集的區(qū)域，可配置高真空焊接煙塵凈化系統(tǒng)。該技術(shù)以源頭捕集為特點(diǎn)，吸口可隨焊點(diǎn)移動(dòng)，能更好地適應(yīng)焊接工位頻繁移動(dòng)的情況。

3.2.4 曲面分段裝焊車間

由于曲面分段裝焊會(huì)在狹小艙室進(jìn)行焊接作業(yè)，操作環(huán)境較為惡劣，即使產(chǎn)生少量焊接煙塵也可積聚形成較高濃度。此類焊接工位主要采用軸流風(fēng)機(jī)對(duì)艙室進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)換氣，將軟管與軸流風(fēng)機(jī)連接并拖入焊接艙室，將艙室內(nèi)煙氣迅速抽排至室外，以保證艙室內(nèi)焊煙濃度低于《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值化學(xué)因素》(GB Z2.1-2007)中4 mg/m3的限值。

3.2.5 管子車間、焊接實(shí)驗(yàn)室(培訓(xùn)中心)

管子車間的配管工場(chǎng)焊接區(qū)和焊接實(shí)驗(yàn)室(培訓(xùn)中心)的焊接操作區(qū)多為小工件或相對(duì)固定工件的焊接作業(yè)，采用可三維移動(dòng)和空間自動(dòng)定位的阿爾法煙氣捕集手臂直接從焊接點(diǎn)位上方捕集焊接煙塵(見(jiàn)圖7和圖8)，提高捕集效率，減少焊煙向室內(nèi)擴(kuò)散。捕集的煙塵選用濾筒除塵器凈化處理后排至室外?？煽臻g定位的三維手臂能最大限度地與焊接工位相對(duì)固定這一特點(diǎn)相匹配，以減少焊工操作強(qiáng)度，提高焊接煙塵捕集效率，使室內(nèi)焊煙濃度低于職業(yè)接觸限值。

圖7 焊接培訓(xùn)中心三維手臂焊煙捕集系統(tǒng)

圖8 管子車間焊煙捕集系統(tǒng)

3.2.6 涂裝工場(chǎng)

噴砂間局部除塵系統(tǒng)主要將鋼砂在回收過(guò)程中通過(guò)抽風(fēng)除塵將其中的灰塵除去。該部分主要采用兩級(jí)除塵凈化技術(shù)進(jìn)行處理。一級(jí)除塵采用旋風(fēng)除塵器去除粒徑較大的顆粒；二級(jí)除塵采用濾筒除塵器凈化處理。處理達(dá)標(biāo)后高空排放。

漆霧治理采用在排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)口安裝漆霧過(guò)濾器，過(guò)濾效率達(dá)85%。同時(shí)，在有機(jī)廢氣凈化裝置前設(shè)置漆霧過(guò)濾箱，箱體內(nèi)濾料主要為初效和中效過(guò)濾器的組合，過(guò)濾效率達(dá)90%以上。凈化處理達(dá)標(biāo)后高空排放。

3.3 個(gè)體防護(hù)

焊接工人在焊接作業(yè)時(shí)應(yīng)佩戴防塵口罩，配備防護(hù)工作服、防護(hù)眼鏡或防護(hù)面罩等裝備，做好個(gè)體防護(hù)工作。特殊材料的焊接或全密閉場(chǎng)所的焊接作業(yè)必須佩戴防毒面具。

涂裝工場(chǎng)噴砂作業(yè)時(shí)，高速鋼砂易使人受到機(jī)械傷害，故噴砂缸(槍)供應(yīng)商必須配套供應(yīng)頭盔、面罩及防護(hù)服。噴砂作業(yè)時(shí)，操作工人需穿著密閉的防護(hù)服、防護(hù)鞋，配戴頭盔及面罩。噴漆作業(yè)時(shí)，操作工人必須佩戴防毒、防塵面具。作業(yè)時(shí)全程工人不直接呼吸室內(nèi)的空氣，而是壓縮空氣通過(guò)降壓和空氣濾清器過(guò)濾后經(jīng)橡膠管送入頭盔內(nèi)供工人呼吸。

4 結(jié)論

在對(duì)粉塵污染嚴(yán)重的車間進(jìn)行改造和治理過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)車間生產(chǎn)工藝及污染物產(chǎn)生特點(diǎn)，靈活合理地選擇能耗低、效率高的除塵新技術(shù)，從設(shè)施防塵、個(gè)體防護(hù)、防塵管理等方面做好綜合粉塵防治工作，加強(qiáng)對(duì)車間環(huán)境粉塵濃度監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與控制，為勞動(dòng)者提供健康、安全的作業(yè)環(huán)境。

[1] 許友坤.焊接過(guò)程中焊工的安全防護(hù)[J]. 電焊機(jī),2006,36(5):25-27.

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Dust Pollution and Purification in Shipbuilding Industry

LIU Keqing

(China Shipbuilding NDRI Engineering Co., Ltd., Shanghai 200063， China)

Through the discussion of the dust pollution sources in the shipbuilding process, the present situation and the existing problems of the dust control in shipbuilding industry are analyzed in detail from the aspects of dust properties, production characteristics, treatment methods and so on. According to the different characteristics of the production process, new dust control methods in different workshops are proposed from natural ventilation, local dust ventilation and individual protection, which can provide technical guidance for the shipyard of environmental protection and occupational health work.

shipbuilding； dust pollution； ventilation and dust purification;individual protection

劉可卿(1983-)，男，工程師，主要從事環(huán)境工程與設(shè)計(jì)研究工作。

U673

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