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高大厂房焊接烟尘的治理一直是一个技术难题，通过分层通风技术可以有效地解决焊接烟尘的污染问题。
焊接烟尘的治理是一项国际性技术难题，其困难主要表现在以下几个方面：
1.焊接烟尘粒径小，其粒径在0.01-5μm，滤除困难；
2.焊接工位的多变性，使得焊接烟尘捕捉困难；
3.焊接烟尘热气流滞留特性，普通通风技术除尘困难；
4.焊烟除尘设备投资大，运行费用高，投入困难；
5.北方冬季气温较低，难以保证室内温度。
欧洲自20世纪20年代开始对焊接烟尘的危害进行研究，并立法对焊接烟尘进行治理。国内近10年来，已有越来越多的企业应用了焊烟治理设备，生产环境正得到逐步改善，但依然有很多焊接车间未采取任何治理措施。
青海油田机械厂始建于1993年，原设计主要功能是发动机修理和机械加工，多为单跨度高大厂房，只在厂房两侧高处设有通风设施。后因形势的发展和油田实际需要，逐步发展成以容器制造、抽油机加工为主业。厂内目前的烟尘、粉尘主要来源于抽油机车间、压力容器车间、工程项目部等焊接场所。随着机械厂生产规模和工业产值的不断攀升，各车间生产产品的种类、规模、数量也日益增大，从事焊接作业、机械加工及热处理的人员和工作量的不断增多，产生的烟尘、粉尘量也急剧增大。由于原设计的通风能力过小，安装位置过高，无法有效排除烟尘，夏季采用开门、开窗户的方式进行排烟。冬季为保持厂房温度将门、窗关闭，烟尘无法排除。图1为某焊接车间的状况，污染十分严重，极大危害了员工的身体健康。
各厂房原配置的通风设备已远远不能满足目前安全环保、职业健康的要求，存在诸多问题，主要表现在：
（1）固定通风设备老化、损坏。一部分是1993年建厂时设计安装的，一部分是2006年通风设备整改时更换的，大部分运行至今已不能发挥正常有效的功能。设备、电气线路老化，存在较大的安全隐患。
（2）通风设备功率不足，设备是按各车间原发动机修理生产能力配备的，如今各车间已成为抽油机、容器制造的主要生产场地，并生产能力逐年大幅提高，通风能力已远远不足，无法及时有效的将工作面上的烟尘、粉尘无法排除。
（3）通风设备安装位置不合理。大部分厂房的通风实施安装在厂房离地8.5米左右的墙体上，而工作面大部分在地面上，主要烟尘、粉尘集中在工作面上方2—3米处，被抽吸向上运行的范围很小，不能起到及时有效排放的作用。
（4）通风设备配备不足。一是缺少可移动的、噪音低的、座地式排风设备；二是缺少有限空间和密闭容器内焊接烟尘抽排设备。每年在压力容器、各类罐体、房体内的焊接工作量非常大，焊接烟尘、粉尘在这些有限空间内聚集不易扩散，必须依靠通风或抽排设备才能排除。以往是采取通压缩空气进入限空间挤压帮助通风，压缩空气来源于空气泵，各车间空气泵的数量有限，且使用噪音大、移动不方便、占空间，效果也不太好。
（5）冬季厂房室内温度较低，平均室内温度8℃左右，个别车间在最冷季节室内温度在零下十几度，存在结冰现象。主要原因是：单层窗户尺寸过大且变形漏风；车间大门变形漏风；暖气供热温度低，采暖设备为老式光钢组焊，散热面积小，表面实测温度不到50°。如果通风对流排除烟尘、粉尘，造成室内温度更低，个别厂房结冰。
一、高大焊接厂房特征
高大焊接厂房具有以下共同特征：
1.跨距大，厂房高。跨距通常有18m、24m，甚至达30m，厂房高度通常高于10m，甚至达30m。
2.焊接工位多，焊接工件大，条形焊缝、环形焊缝多且长， 焊接烟尘量大。
3.辅助设备占用空间大，各种工件布满车间。
4.厂房内安装有天车，也有厂房装有双层天车，用于搬运物件。
5.春秋和夏季通常通过开门、开窗方式来排除焊接烟尘。北方地区车间送暖气，车间相对封闭。
二、高大厂房焊接烟尘治理要解决的主要问题
1.室内烟尘浓度过高对人体健康带来的危害
焊接烟气中的烟尘是一种十分复杂的物质，已在烟尘中发现的元素多达20种以上。
碳钢CO2/MAG焊过程中的有害烟尘主要有Fe2O3、SiO2、MnO等，铝合金MIG焊接过程中的主要烟尘成分为Al2O3颗粒，焊接过程中还会产生一些有害气体，如臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氟化物及氯化物等。
工人长期在焊接烟尘环境下作业，将导致各种职业病，如尘肺、骨软化症、贫血症等。有害气体也会造成肺水肿、支气管炎、急性哮喘症、神经衰弱症及慢性呼吸道炎症等。
为此，国家对作业环境下污染物的浓度标准有一个严格的限制，在标准GBZ2-2002中规定了车间综合粉尘浓度≤6mg/m3。
2.直接排放造成的室内温度上升/下降、能量损失的问题。在有空调或供热的车间，如果采用直排方式，在冬季势必将室内的热量连同污染物一起排至室外，其结果是室内热能的大量损失。
3.焊接工艺要求
传统的混合送风的方式来排除焊接烟尘，其风量大、和风速高，对于CO2气体保护焊来说，当保护气体周围风速超过1m/s时，会吹走保护气体，从而影响焊接质量。
4.提高生产效率。
采用局部除尘时，操作工人经常需要移动吸气臂，以达到最有效的烟尘捕着效果，这样势必大大影响焊接工作效率。
三、机械厂高大厂房焊接烟尘治理方案
针对机械厂旧厂房实际状况，采取分层抽风和局部抽风及保暖的综合方法排出厂房内的焊接烟尘。
1.分层抽风原理
与传统的混合送风治理焊接烟尘不同，本方案采用分层抽风技术对焊接烟尘进行治理。其原理如图2所示。
在有热源的车间，由于在高度上具有稳定的温度梯度，以较低的风速（v<0.2-0.5m/s），较大的风量，将工作面上部的烟尘及时直接排出。而室内热源产生的热气流，由于浮力作用而上升的烟尘，由上部的抽风设备将热气流在上升的途中排出室外，在后续新风的推动作用和抽风口的抽吸作用，地面上方的新鲜空气缓缓向上移动，形成类似于向上的均匀流的流动，于是工作区的污浊空气被后续的新风所取代。当达到稳定时，室内空气在温度、浓度上便形成两个区域：上部混合区和下部单向流动的清洁区。
2.分层抽风除尘系统组成
分层抽风除尘系统主要由3大部分组成，即工作面抽风机、上部抽风机和局部抽风机组成（如图3）。
3.冬季气温较低问题的解决
北方冬季温度较低，可达-30℃。大功率的抽风机势必会降低厂房内温度，为了满足广大职工冬季的保暖需求，就需要解决厂房内温度过低的问题。采用“上送式电加热型或者热水型空气幕”隔离车间大门外的冷空气，并购置一定数量的热水型暖风机（水电两用机型）、柜式系列电加热型暖风机，提高厂房温度。
4.通风控制
为达到良好的分层抽风除尘效果，根据工作面的变化位置开启下部抽风机，以及焊接工作面的多少决定开机的台数，及时将絮状烟雾层排除；而上部风机由于烟雾已弥漫基本上处于全开状态。
四、分层抽风治理焊接烟尘的优点
与局部焊接烟尘除尘设备相比，与传统的混合送风除尘系统相比，采用分层抽风技术治理焊接烟尘有以下几大优点：
1.因为烟尘的收集直接针对絮状烟雾层部位，所以除尘效果显著、排出及时，且不受焊接工件大小的影响、不受焊接工位变化的影响；
2.风机的开启机动灵活，不受焊接工位变化的影响，利于室内空气的调节；
3.焊烟除尘设备投资小，运行费用低；
4.操作者在工作的过程中不会受到风机的任何干扰，能极大地提高生产效率。
五、治理前后效果对比
六、结束语
通过以上检测报告可以看出，通过分层抽风技术治理焊接烟尘效果明显。员工的身心健康得到的保护，有效的落实了职业卫生健康政策。
焊接烟尘的治理是一项国际性技术难题，其困难主要表现在以下几个方面：
1.焊接烟尘粒径小，其粒径在0.01-5μm，滤除困难；
2.焊接工位的多变性，使得焊接烟尘捕捉困难；
3.焊接烟尘热气流滞留特性，普通通风技术除尘困难；
4.焊烟除尘设备投资大，运行费用高，投入困难；
5.北方冬季气温较低，难以保证室内温度。
欧洲自20世纪20年代开始对焊接烟尘的危害进行研究，并立法对焊接烟尘进行治理。国内近10年来，已有越来越多的企业应用了焊烟治理设备，生产环境正得到逐步改善，但依然有很多焊接车间未采取任何治理措施。
青海油田机械厂始建于1993年，原设计主要功能是发动机修理和机械加工，多为单跨度高大厂房，只在厂房两侧高处设有通风设施。后因形势的发展和油田实际需要，逐步发展成以容器制造、抽油机加工为主业。厂内目前的烟尘、粉尘主要来源于抽油机车间、压力容器车间、工程项目部等焊接场所。随着机械厂生产规模和工业产值的不断攀升，各车间生产产品的种类、规模、数量也日益增大，从事焊接作业、机械加工及热处理的人员和工作量的不断增多，产生的烟尘、粉尘量也急剧增大。由于原设计的通风能力过小，安装位置过高，无法有效排除烟尘，夏季采用开门、开窗户的方式进行排烟。冬季为保持厂房温度将门、窗关闭，烟尘无法排除。图1为某焊接车间的状况，污染十分严重，极大危害了员工的身体健康。
各厂房原配置的通风设备已远远不能满足目前安全环保、职业健康的要求，存在诸多问题，主要表现在：
（1）固定通风设备老化、损坏。一部分是1993年建厂时设计安装的，一部分是2006年通风设备整改时更换的，大部分运行至今已不能发挥正常有效的功能。设备、电气线路老化，存在较大的安全隐患。
（2）通风设备功率不足，设备是按各车间原发动机修理生产能力配备的，如今各车间已成为抽油机、容器制造的主要生产场地，并生产能力逐年大幅提高，通风能力已远远不足，无法及时有效的将工作面上的烟尘、粉尘无法排除。
（3）通风设备安装位置不合理。大部分厂房的通风实施安装在厂房离地8.5米左右的墙体上，而工作面大部分在地面上，主要烟尘、粉尘集中在工作面上方2—3米处，被抽吸向上运行的范围很小，不能起到及时有效排放的作用。
（4）通风设备配备不足。一是缺少可移动的、噪音低的、座地式排风设备；二是缺少有限空间和密闭容器内焊接烟尘抽排设备。每年在压力容器、各类罐体、房体内的焊接工作量非常大，焊接烟尘、粉尘在这些有限空间内聚集不易扩散，必须依靠通风或抽排设备才能排除。以往是采取通压缩空气进入限空间挤压帮助通风，压缩空气来源于空气泵，各车间空气泵的数量有限，且使用噪音大、移动不方便、占空间，效果也不太好。
（5）冬季厂房室内温度较低，平均室内温度8℃左右，个别车间在最冷季节室内温度在零下十几度，存在结冰现象。主要原因是：单层窗户尺寸过大且变形漏风；车间大门变形漏风；暖气供热温度低，采暖设备为老式光钢组焊，散热面积小，表面实测温度不到50°。如果通风对流排除烟尘、粉尘，造成室内温度更低，个别厂房结冰。
一、高大焊接厂房特征
高大焊接厂房具有以下共同特征：
1.跨距大，厂房高。跨距通常有18m、24m，甚至达30m，厂房高度通常高于10m，甚至达30m。
2.焊接工位多，焊接工件大，条形焊缝、环形焊缝多且长， 焊接烟尘量大。
3.辅助设备占用空间大，各种工件布满车间。
4.厂房内安装有天车，也有厂房装有双层天车，用于搬运物件。
5.春秋和夏季通常通过开门、开窗方式来排除焊接烟尘。北方地区车间送暖气，车间相对封闭。
二、高大厂房焊接烟尘治理要解决的主要问题
1.室内烟尘浓度过高对人体健康带来的危害
焊接烟气中的烟尘是一种十分复杂的物质，已在烟尘中发现的元素多达20种以上。
碳钢CO2/MAG焊过程中的有害烟尘主要有Fe2O3、SiO2、MnO等，铝合金MIG焊接过程中的主要烟尘成分为Al2O3颗粒，焊接过程中还会产生一些有害气体，如臭氧、氮氧化物、一氧化碳、氟化物及氯化物等。
工人长期在焊接烟尘环境下作业，将导致各种职业病，如尘肺、骨软化症、贫血症等。有害气体也会造成肺水肿、支气管炎、急性哮喘症、神经衰弱症及慢性呼吸道炎症等。
为此，国家对作业环境下污染物的浓度标准有一个严格的限制，在标准GBZ2-2002中规定了车间综合粉尘浓度≤6mg/m3。
2.直接排放造成的室内温度上升/下降、能量损失的问题。在有空调或供热的车间，如果采用直排方式，在冬季势必将室内的热量连同污染物一起排至室外，其结果是室内热能的大量损失。
3.焊接工艺要求
传统的混合送风的方式来排除焊接烟尘，其风量大、和风速高，对于CO2气体保护焊来说，当保护气体周围风速超过1m/s时，会吹走保护气体，从而影响焊接质量。
4.提高生产效率。
采用局部除尘时，操作工人经常需要移动吸气臂，以达到最有效的烟尘捕着效果，这样势必大大影响焊接工作效率。
三、机械厂高大厂房焊接烟尘治理方案
针对机械厂旧厂房实际状况，采取分层抽风和局部抽风及保暖的综合方法排出厂房内的焊接烟尘。
1.分层抽风原理
与传统的混合送风治理焊接烟尘不同，本方案采用分层抽风技术对焊接烟尘进行治理。其原理如图2所示。
在有热源的车间，由于在高度上具有稳定的温度梯度，以较低的风速（v<0.2-0.5m/s），较大的风量，将工作面上部的烟尘及时直接排出。而室内热源产生的热气流，由于浮力作用而上升的烟尘，由上部的抽风设备将热气流在上升的途中排出室外，在后续新风的推动作用和抽风口的抽吸作用，地面上方的新鲜空气缓缓向上移动，形成类似于向上的均匀流的流动，于是工作区的污浊空气被后续的新风所取代。当达到稳定时，室内空气在温度、浓度上便形成两个区域：上部混合区和下部单向流动的清洁区。
2.分层抽风除尘系统组成
分层抽风除尘系统主要由3大部分组成，即工作面抽风机、上部抽风机和局部抽风机组成（如图3）。
3.冬季气温较低问题的解决
北方冬季温度较低，可达-30℃。大功率的抽风机势必会降低厂房内温度，为了满足广大职工冬季的保暖需求，就需要解决厂房内温度过低的问题。采用“上送式电加热型或者热水型空气幕”隔离车间大门外的冷空气，并购置一定数量的热水型暖风机（水电两用机型）、柜式系列电加热型暖风机，提高厂房温度。
4.通风控制
为达到良好的分层抽风除尘效果，根据工作面的变化位置开启下部抽风机，以及焊接工作面的多少决定开机的台数，及时将絮状烟雾层排除；而上部风机由于烟雾已弥漫基本上处于全开状态。
四、分层抽风治理焊接烟尘的优点
与局部焊接烟尘除尘设备相比，与传统的混合送风除尘系统相比，采用分层抽风技术治理焊接烟尘有以下几大优点：
1.因为烟尘的收集直接针对絮状烟雾层部位，所以除尘效果显著、排出及时，且不受焊接工件大小的影响、不受焊接工位变化的影响；
2.风机的开启机动灵活，不受焊接工位变化的影响，利于室内空气的调节；
3.焊烟除尘设备投资小，运行费用低；
4.操作者在工作的过程中不会受到风机的任何干扰，能极大地提高生产效率。
五、治理前后效果对比
六、结束语
通过以上检测报告可以看出，通过分层抽风技术治理焊接烟尘效果明显。员工的身心健康得到的保护，有效的落实了职业卫生健康政策。