造船企業粉塵污染及治理

劉可卿

(中船第九設計研究院工程有限公司， 上海 200063)

造船企業粉塵污染及治理

劉可卿

(中船第九設計研究院工程有限公司， 上海 200063)

論述船舶制造過程中粉塵的污染源，并從粉塵性質、產生特點、處理方式等方面詳細分析造船企業粉塵治理現狀及現存問題。針對不同生產工藝特點，從自然通風、局部除塵、個體防護三個主要角度分別提出適合不同生產車間的粉塵治理新技術，為保護船廠環境和人員健康提供技術支持。

船舶修造；粉塵污染；通風除塵；個體防護

0 引言

隨著我國船舶工業的飛速發展，造船企業船舶能力迅速提升，生產規模不斷擴大。在船舶建造和修理過程中，焊接、切割、打磨、噴砂、涂裝等多種作業貫穿整個生產工藝流程，作業產生的大量粉塵污染物一方面污染大氣環境，另一方面危害作業人員健康。船舶制造屬于勞動密集型產業，機械化程度相對較低, 手工勞動量大，生產作業流動性強，粉塵污染物分布面廣、治理難度大。船舶行業粉塵污染物治理已成為保護環境及人員健康重點關注的問題。

1 造船企業粉塵污染源

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，電焊工長期大量的吸入將造成塵肺職業病。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保護焊、手工焊條焊等工位密集分布并產生大量焊接煙塵，特別是船體艙室內部焊接工位，其焊接煙塵濃度高達100 mg/m3以上。

1.2 切割粉塵

船廠在船體車間切割加工工場內一般會集中配置多臺等離子切割機用以對鋼板進行切割加工。等離子切割過程中形成切割粉塵，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病，嚴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、碳弧氣刨等工位產生，其性質為金屬粉塵，人長期吸入可導致塵肺職業病。

1.4 噴砂、漆霧粉塵

鋼材預處理流水線和涂裝工場噴砂間在對鋼板工件進行噴砂表面處理時，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、鐵銹等的過程中會產生金屬粉塵，人長期吸入可導致塵肺職業病。

鋼材預處理流水線和涂裝工場噴漆間在噴漆過程中產生漆霧粉塵，其中含有苯、甲苯、二甲苯等物質，人長期接觸可導致塵肺及揮發性有機物中毒。

2 國內船廠粉塵污染現狀

2.1 焊接煙塵

目前國內船廠治理焊接煙塵主要依靠全面通風和局部通風相結合的方式來改善焊接車間的作業環境，同時要求工人在焊接作業時佩戴電焊煙塵防塵口罩，做好個體防護。

自然通風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模較大，跨數多、長度長，車間縱深內部的自然通風效果難以保證，且自然通風又受氣象條件制約，穩定性、可控性差，如南方地區梅雨季節時，自然通風效果極差。

局部通風通過在焊接工位上方設置除塵罩或排風裝置以控制捕捉焊接煙塵，減少向車間內無組織擴散的焊煙量。但大型船廠裝焊車間內焊接工位密集且流動性極強，車間內吊車運行、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

大型船廠均會集中配置大量干式等離子切割機，這給船體車間的廠房設計提出了新的要求，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配置的切割煙塵收集裝置以單側吸塵為主。由于船舶的大型化趨勢，船板寬度不斷增加，目前大型船廠一般采用4～5 m的寬板，單側布置風道吸塵效果受切割鋼板的大小以及在割臺上的位置影響明顯，往往出現布置風道側吸塵效果較好，而無風道側煙塵逃逸嚴重的現象，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、碳弧氣刨具有作業流動性大、分散的特點，且作業過程中產生的粉塵目前尚無有效治理方法，故主要依靠車間內自然通風，同時對工人采取勞動保護措施。

2.4 噴砂漆霧粉塵

鋼材預處理流水線粉塵治理技術較為成熟，相關裝置與流水線配套安裝。拋丸過程產生的金屬粉塵采用兩級除塵凈化技術進行處理。一級除塵采用旋風除塵器去除粒徑較大粉塵；二級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濾箱進行凈化處理，過濾材料可選擇漆霧過濾棉或中效無紡布濾料。

涂裝車間的噴砂間在噴砂作業過程中產生的金屬氧化物粉塵經過全室通風捕集后，經管道送入濾筒除塵器進行凈化處理，凈化達標后排放。鋼砂回收過程中采用局部除塵去除鋼砂中的灰塵，采用旋風除塵和濾筒除塵器凈化后進行高空排放。

涂裝工場噴漆間在排風系統排風口安裝漆霧過濾器以過濾漆霧粉塵。同時，在每間噴漆間設置獨立的送、排風系統，嚴格控制噴漆間內漆霧粉塵的濃度。

3 船廠粉塵污染治理新技術

3.1 自然通風設計

3.1.1 南方地區船廠車間自然通風設計

車間呈半開放式設計，除外墻設有一定面積的側窗通風外，每跨屋頂上設置采光流線型自然通風器(見圖1)，以排除余熱及廢氣，換氣次數5次/h。同時，外墻8～16 m標高處采用設有多層防雨百頁遮雨篷或墻面開敞處理的設計(見圖2)，與屋頂自然通風器形成空氣對流，增大換氣量，加快煙塵排出。

圖1 南方車間屋頂自然通風器

圖2 南方車間側墻防雨百葉、敞開處理

3.1.2 北方地區船廠車間自然通風設計

北方地區船廠車間每跨屋頂上同樣設置采光流線型自然通風器(見圖3)以排除余熱及廢氣。考慮到冬季采暖防寒需求，車間側墻開足夠面積的低側、高側通風窗(見圖4)，與屋頂自然通風器形成空氣對流，以增大換氣量，減少焊接煙塵，為生產創造良好的工作環境。車間大門、通風窗夏季敞開、冬季關閉。

圖3 北方車間屋頂自然通風器

圖4 北方車間低側、高側通風窗

3.2 局部除塵設計

3.2.1 鋼材預處理流水線

拋丸過程產生的金屬氧化物粉塵采用旋風、濾筒除塵器進行二級過濾處理后高空排放。漆霧粉塵經預過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地氣污染物排放標準。

噴砂、噴漆作業區為封閉作業流水線，且該區域無人作業。設備設有良好排風設施，使噴砂、噴漆作業段呈負壓狀況，有效防止污染物向室內擴散，故車間內金屬氧化物粉塵、漆霧粉塵濃度均滿足《工作場所有害因素職業接觸限值》(GB Z2.1-2007)中8 mg/m3的限值。

3.2.2 切割加工工場

等離子切割產生的煙塵主要形成于鋼板切口下方，并實時隨切割門架移動。切割平臺與切割鋼板形成若干狹縫型風道，設置于切割平臺旁側的側吸式移動吸風口隨切割機割炬移動，高效捕集切割煙塵，煙塵經濾筒除塵器凈化處理后高空排放。該技術煙塵捕集率大于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 等離子切割機粉塵治理前

圖6 等離子切割機粉塵治理后

3.2.3 部件裝焊、平面分段裝焊、舾裝車間

對于平面分段流水線、T型材焊接流水線等自動焊工位可采用固定式局部除塵系統。 在流水線焊接點位上方設置吸塵罩，被捕集的焊煙等粉塵經風管進入濾筒除塵器凈化處理后由離心風機高空排放。

對于裝焊車間焊接工位相對固定的分散焊接點位，可配置移動式靜電焊煙凈化機組。此類設備依靠可自動定位的阿爾法手臂直接從焊接工作點位附近捕集焊接煙塵。在焊接工位相對密集的區域，可配置高真空焊接煙塵凈化系統。該技術以源頭捕集為特點，吸口可隨焊點移動，能更好地適應焊接工位頻繁移動的情況。

3.2.4 曲面分段裝焊車間

由于曲面分段裝焊會在狹小艙室進行焊接作業，操作環境較為惡劣，即使產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機對艙室進行強制通風換氣，將軟管與軸流風機連接并拖入焊接艙室，將艙室內煙氣迅速抽排至室外，以保證艙室內焊煙濃度低于《工作場所有害因素職業接觸限值化學因素》(GB Z2.1-2007)中4 mg/m3的限值。

3.2.5 管子車間、焊接實驗室(培訓中心)

管子車間的配管工場焊接區和焊接實驗室(培訓中心)的焊接操作區多為小工件或相對固定工件的焊接作業，采用可三維移動和空間自動定位的阿爾法煙氣捕集手臂直接從焊接點位上方捕集焊接煙塵(見圖7和圖8)，提高捕集效率，減少焊煙向室內擴散。捕集的煙塵選用濾筒除塵器凈化處理后排至室外。可空間定位的三維手臂能最大限度地與焊接工位相對固定這一特點相匹配，以減少焊工操作強度，提高焊接煙塵捕集效率，使室內焊煙濃度低于職業接觸限值。

圖7 焊接培訓中心三維手臂焊煙捕集系統

圖8 管子車間焊煙捕集系統

3.2.6 涂裝工場

噴砂間局部除塵系統主要將鋼砂在回收過程中通過抽風除塵將其中的灰塵除去。該部分主要采用兩級除塵凈化技術進行處理。一級除塵采用旋風除塵器去除粒徑較大的顆粒；二級除塵采用濾筒除塵器凈化處理。處理達標后高空排放。

漆霧治理采用在排風系統排風口安裝漆霧過濾器，過濾效率達85%。同時，在有機廢氣凈化裝置前設置漆霧過濾箱，箱體內濾料主要為初效和中效過濾器的組合，過濾效率達90%以上。凈化處理達標后高空排放。

3.3 個體防護

焊接工人在焊接作業時應佩戴防塵口罩，配備防護工作服、防護眼鏡或防護面罩等裝備，做好個體防護工作。特殊材料的焊接或全密閉場所的焊接作業必須佩戴防毒面具。

涂裝工場噴砂作業時，高速鋼砂易使人受到機械傷害，故噴砂缸(槍)供應商必須配套供應頭盔、面罩及防護服。噴砂作業時，操作工人需穿著密閉的防護服、防護鞋，配戴頭盔及面罩。噴漆作業時，操作工人必須佩戴防毒、防塵面具。作業時全程工人不直接呼吸室內的空氣，而是壓縮空氣通過降壓和空氣濾清器過濾后經橡膠管送入頭盔內供工人呼吸。

4 結論

在對粉塵污染嚴重的車間進行改造和治理過程中，應根據車間生產工藝及污染物產生特點，靈活合理地選擇能耗低、效率高的除塵新技術，從設施防塵、個體防護、防塵管理等方面做好綜合粉塵防治工作，加強對車間環境粉塵濃度監測、評價與控制，為勞動者提供健康、安全的作業環境。

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[5] 劉華，胡平. 工業場所環境治理解決方案[J]. 金屬加工：熱加工,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

劉可卿(1983-)，男，工程師，主要從事環境工程與設計研究工作。

U673

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