造船企业粉尘污染及治理

刘可卿

(中船第九设计研究院工程有限公司， 上海 200063)

造船企业粉尘污染及治理

刘可卿

(中船第九设计研究院工程有限公司， 上海 200063)

论述船舶制造过程中粉尘的污染源，并从粉尘性质、产生特点、处理方式等方面详细分析造船企业粉尘治理现状及现存问题。针对不同生产工艺特点，从自然通风、局部除尘、个体防护三个主要角度分别提出适合不同生产车间的粉尘治理新技术，为保护船厂环境和人员健康提供技术支持。

船舶修造；粉尘污染；通风除尘；个体防护

0 引言

随着我国船舶工业的飞速发展，造船企业船舶能力迅速提升，生产规模不断扩大。在船舶建造和修理过程中，焊接、切割、打磨、喷砂、涂装等多种作业贯穿整个生产工艺流程，作业产生的大量粉尘污染物一方面污染大气环境，另一方面危害作业人员健康。船舶制造属于劳动密集型产业，机械化程度相对较低, 手工劳动量大，生产作业流动性强，粉尘污染物分布面广、治理难度大。船舶行业粉尘污染物治理已成为保护环境及人员健康重点关注的问题。

1 造船企业粉尘污染源

1.1 焊接烟尘

焊接是船舶制造的主要工艺之一。焊接时形成的电焊烟尘包含锰、铁、铝、锌、铜等金属及其氧化物，可引起多种呼吸道疾病，电焊工长期大量的吸入将造成尘肺职业病。在部件装焊、平曲面分段装焊、船坞合龙等工艺阶段，焊接是主要工种。焊接流水线、CO2保护焊、手工焊条焊等工位密集分布并产生大量焊接烟尘，特别是船体舱室内部焊接工位，其焊接烟尘浓度高达100 mg/m3以上。

1.2 切割粉尘

船厂在船体车间切割加工工场内一般会集中配置多台等离子切割机用以对钢板进行切割加工。等离子切割过程中形成切割粉尘，其成分是以金属及其氧化物为主的可吸入粉尘，易引起呼吸道疾病和尘肺职业病，严重危害操作人员的身体健康。

1.3 打磨、碳弧气刨粉尘

船厂车间打磨粉尘主要由焊缝打磨、工件打磨、碳弧气刨等工位产生，其性质为金属粉尘，人长期吸入可导致尘肺职业病。

1.4 喷砂、漆雾粉尘

钢材预处理流水线和涂装工场喷砂间在对钢板工件进行喷砂表面处理时，喷砂钢丸在压缩空气压力下高速撞击钢板表面以去除钢板表面氧化皮、铁锈等的过程中会产生金属粉尘，人长期吸入可导致尘肺职业病。

钢材预处理流水线和涂装工场喷漆间在喷漆过程中产生漆雾粉尘，其中含有苯、甲苯、二甲苯等物质，人长期接触可导致尘肺及挥发性有机物中毒。

2 国内船厂粉尘污染现状

2.1 焊接烟尘

目前国内船厂治理焊接烟尘主要依靠全面通风和局部通风相结合的方式来改善焊接车间的作业环境，同时要求工人在焊接作业时佩戴电焊烟尘防尘口罩，做好个体防护。

自然通风是船厂装焊车间焊烟治理的主要手段。但由于船厂装焊车间规模较大，跨数多、长度长，车间纵深内部的自然通风效果难以保证，且自然通风又受气象条件制约，稳定性、可控性差，如南方地区梅雨季节时，自然通风效果极差。

局部通风通过在焊接工位上方设置除尘罩或排风装置以控制捕捉焊接烟尘，减少向车间内无组织扩散的焊烟量。但大型船厂装焊车间内焊接工位密集且流动性极强，车间内吊车运行、工件吊装频繁，故局部除尘装置的布置受到极大限制，该方式仅适用于部分固定焊接工位。

2.2 切割粉尘

大型船厂均会集中配置大量干式等离子切割机，这给船体车间的厂房设计提出了新的要求，主要涉及到切割烟尘的收集、处理排放等方面。目前船厂等离子切割机配置的切割烟尘收集装置以单侧吸尘为主。由于船舶的大型化趋势，船板宽度不断增加，目前大型船厂一般采用4～5 m的宽板，单侧布置风道吸尘效果受切割钢板的大小以及在割台上的位置影响明显，往往出现布置风道侧吸尘效果较好，而无风道侧烟尘逃逸严重的现象，成为切割车间的最大污染源。

2.3 打磨、碳弧气刨粉尘

由于打磨、碳弧气刨具有作业流动性大、分散的特点，且作业过程中产生的粉尘目前尚无有效治理方法，故主要依靠车间内自然通风，同时对工人采取劳动保护措施。

2.4 喷砂漆雾粉尘

钢材预处理流水线粉尘治理技术较为成熟，相关装置与流水线配套安装。抛丸过程产生的金属粉尘采用两级除尘净化技术进行处理。一级除尘采用旋风除尘器去除粒径较大粉尘；二级除尘采用滤筒除尘器净化处理。喷漆阶段漆雾粉尘采用干式漆雾过滤箱进行净化处理，过滤材料可选择漆雾过滤棉或中效无纺布滤料。

涂装车间的喷砂间在喷砂作业过程中产生的金属氧化物粉尘经过全室通风捕集后，经管道送入滤筒除尘器进行净化处理，净化达标后排放。钢砂回收过程中采用局部除尘去除钢砂中的灰尘，采用旋风除尘和滤筒除尘器净化后进行高空排放。

涂装工场喷漆间在排风系统排风口安装漆雾过滤器以过滤漆雾粉尘。同时，在每间喷漆间设置独立的送、排风系统，严格控制喷漆间内漆雾粉尘的浓度。

3 船厂粉尘污染治理新技术

3.1 自然通风设计

3.1.1 南方地区船厂车间自然通风设计

车间呈半开放式设计，除外墙设有一定面积的侧窗通风外，每跨屋顶上设置采光流线型自然通风器(见图1)，以排除余热及废气，换气次数5次/h。同时，外墙8～16 m标高处采用设有多层防雨百页遮雨篷或墙面开敞处理的设计(见图2)，与屋顶自然通风器形成空气对流，增大换气量，加快烟尘排出。

图1 南方车间屋顶自然通风器

图2 南方车间侧墙防雨百叶、敞开处理

3.1.2 北方地区船厂车间自然通风设计

北方地区船厂车间每跨屋顶上同样设置采光流线型自然通风器(见图3)以排除余热及废气。考虑到冬季采暖防寒需求，车间侧墙开足够面积的低侧、高侧通风窗(见图4)，与屋顶自然通风器形成空气对流，以增大换气量，减少焊接烟尘，为生产创造良好的工作环境。车间大门、通风窗夏季敞开、冬季关闭。

图3 北方车间屋顶自然通风器

图4 北方车间低侧、高侧通风窗

3.2 局部除尘设计

3.2.1 钢材预处理流水线

抛丸过程产生的金属氧化物粉尘采用旋风、滤筒除尘器进行二级过滤处理后高空排放。漆雾粉尘经预过滤装置干式净化装置处理后由排气筒高空排放，其排放浓度及速率需满足当地气污染物排放标准。

喷砂、喷漆作业区为封闭作业流水线，且该区域无人作业。设备设有良好排风设施，使喷砂、喷漆作业段呈负压状况，有效防止污染物向室内扩散，故车间内金属氧化物粉尘、漆雾粉尘浓度均满足《工作场所有害因素职业接触限值》(GB Z2.1-2007)中8 mg/m3的限值。

3.2.2 切割加工工场

等离子切割产生的烟尘主要形成于钢板切口下方，并实时随切割门架移动。切割平台与切割钢板形成若干狭缝型风道，设置于切割平台旁侧的侧吸式移动吸风口随切割机割炬移动，高效捕集切割烟尘，烟尘经滤筒除尘器净化处理后高空排放。该技术烟尘捕集率大于90%，粉尘净化效率大于99%，净化效果显著，如图5和图6所示。

图5 等离子切割机粉尘治理前

图6 等离子切割机粉尘治理后

3.2.3 部件装焊、平面分段装焊、舾装车间

对于平面分段流水线、T型材焊接流水线等自动焊工位可采用固定式局部除尘系统。 在流水线焊接点位上方设置吸尘罩，被捕集的焊烟等粉尘经风管进入滤筒除尘器净化处理后由离心风机高空排放。

对于装焊车间焊接工位相对固定的分散焊接点位，可配置移动式静电焊烟净化机组。此类设备依靠可自动定位的阿尔法手臂直接从焊接工作点位附近捕集焊接烟尘。在焊接工位相对密集的区域，可配置高真空焊接烟尘净化系统。该技术以源头捕集为特点，吸口可随焊点移动，能更好地适应焊接工位频繁移动的情况。

3.2.4 曲面分段装焊车间

由于曲面分段装焊会在狭小舱室进行焊接作业，操作环境较为恶劣，即使产生少量焊接烟尘也可积聚形成较高浓度。此类焊接工位主要采用轴流风机对舱室进行强制通风换气，将软管与轴流风机连接并拖入焊接舱室，将舱室内烟气迅速抽排至室外，以保证舱室内焊烟浓度低于《工作场所有害因素职业接触限值化学因素》(GB Z2.1-2007)中4 mg/m3的限值。

3.2.5 管子车间、焊接实验室(培训中心)

管子车间的配管工场焊接区和焊接实验室(培训中心)的焊接操作区多为小工件或相对固定工件的焊接作业，采用可三维移动和空间自动定位的阿尔法烟气捕集手臂直接从焊接点位上方捕集焊接烟尘(见图7和图8)，提高捕集效率，减少焊烟向室内扩散。捕集的烟尘选用滤筒除尘器净化处理后排至室外。可空间定位的三维手臂能最大限度地与焊接工位相对固定这一特点相匹配，以减少焊工操作强度，提高焊接烟尘捕集效率，使室内焊烟浓度低于职业接触限值。

图7 焊接培训中心三维手臂焊烟捕集系统

图8 管子车间焊烟捕集系统

3.2.6 涂装工场

喷砂间局部除尘系统主要将钢砂在回收过程中通过抽风除尘将其中的灰尘除去。该部分主要采用两级除尘净化技术进行处理。一级除尘采用旋风除尘器去除粒径较大的颗粒；二级除尘采用滤筒除尘器净化处理。处理达标后高空排放。

漆雾治理采用在排风系统排风口安装漆雾过滤器，过滤效率达85%。同时，在有机废气净化装置前设置漆雾过滤箱，箱体内滤料主要为初效和中效过滤器的组合，过滤效率达90%以上。净化处理达标后高空排放。

3.3 个体防护

焊接工人在焊接作业时应佩戴防尘口罩，配备防护工作服、防护眼镜或防护面罩等装备，做好个体防护工作。特殊材料的焊接或全密闭场所的焊接作业必须佩戴防毒面具。

涂装工场喷砂作业时，高速钢砂易使人受到机械伤害，故喷砂缸(枪)供应商必须配套供应头盔、面罩及防护服。喷砂作业时，操作工人需穿着密闭的防护服、防护鞋，配戴头盔及面罩。喷漆作业时，操作工人必须佩戴防毒、防尘面具。作业时全程工人不直接呼吸室内的空气，而是压缩空气通过降压和空气滤清器过滤后经橡胶管送入头盔内供工人呼吸。

4 结论

在对粉尘污染严重的车间进行改造和治理过程中，应根据车间生产工艺及污染物产生特点，灵活合理地选择能耗低、效率高的除尘新技术，从设施防尘、个体防护、防尘管理等方面做好综合粉尘防治工作，加强对车间环境粉尘浓度监测、评价与控制，为劳动者提供健康、安全的作业环境。

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[5] 刘华，胡平. 工业场所环境治理解决方案[J]. 金属加工：热加工,2010(12):23-26.

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

刘可卿(1983-)，男，工程师，主要从事环境工程与设计研究工作。

U673

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