多跨高大焊接厂房通风防尘系统研究

摘要

焊接会释放大量焊接烟尘，严重污染焊接厂房工作坏境，对从业人员身体健康造成极大的危害。随着近年来焊接厂房向大型化发展及焊接效率的提高，使得厂房产尘量增大，另外超大的厂房空间增加了厂房通风防尘难度，加重了焊接厂房污染。
　　针对超大焊接厂房焊接烟尘滞留严重且通风防尘困难的特点，传统的通风方式已不能满足现代大型厂房通风防尘要求。本研究通过对某焊接厂房现状调查，确定其自然地理环境参数、厂房结构尺寸、焊接点的布置、焊接烟尘的产生量、焊接功率、通风污染情况、主要污染源等，计算焊接烟尘放散量。以焊接厂房实际结构尺寸为依据建立模型，运用ICEM建立高质量六面体网格。研究了焊接烟羽的蔓延及分层特性，提出了超大焊接厂房焊接烟羽分层模型，从而建立适合超大焊接厂房的模型。通过计算焊接点上方1m处烟羽截面参数，得出焊接烟尘面源参数，建立超大焊接厂房自然通风、置换通风、吹吸通风的计算模型，并确定了适合超大型厂房的进、排风口位置及尺寸。运用CFX计算软件选择k-ε两方程湍流模型对厂房焊接烟尘流动进行三维模拟试验，研究超大封闭焊接厂房内焊接烟尘参数随风量变化的空间分布规律。研究了最不利自然通风条件下的防尘效果，开展了适用于超大焊接厂房置换通风物理模型的数值模拟研究，对垂直方向的吹吸式通风进行了详细计算研究，并对三种通风的防尘效果进行对比。
　　以电焊烟尘在工作场所空气中的时间加权平均容许浓度4 mg/m3为标准。结果表明，下进上出自然通风风量在大于90 m3/s时获得150 m的防尘进深，适合尺寸小于150 m焊接厂房烟尘的防治;在厂房两侧风量在60～90 m3/s时置换通风效果最好，既充分利用了置换通风的分层特性，又保证了焊接烟羽的分层;吹吸通风的风量在50 m3/s时，厂房空气中的焊接烟尘平均浓度小于4 mg/m3。通过对比，在超大焊接厂房采用吹吸通风作为主要通风方式的可行性和优越性。垂直方向的吹吸式通风能够在较小风量下使焊接烟尘离开厂房，并排出高浓度的污染气体，有利于除尘，为大空间通风的应用提供了参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景、目的及意义

1．2 研究现状

1．2．1 电焊烟尘治理现状

1．2．2 焊接厂房自然通风现状

1．2．3 焊接厂房置换通风现状

1．2．4 焊接厂房吹吸通风现状

1．2．5 研究现状分析

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 超大焊接厂房现场调研

2．1 厂房概况

2．1．1 厂房自然环境

2．1．2 厂房平面布局

2．2 厂房污染检测

2．2．1 厂房原料使用情况及产品

2．2．2 实地检测

2．3 焊接厂房焊烟放散计算

2．4 本章小结

第3章 超大焊接厂房模型

3．1 模型概况

3．2 网格划分

3．3 数学模型

3．4 模型边界及参数

3．5 焊接烟羽分层

3．6 焊接烟羽扩散模型

3．7 本章小结

第4章 多跨高大焊接厂房通风方式数值模拟研究

4．1 自然通风数值模拟分析

4．1．1 自然通风厂房分层与工况

4．1．2 自然通风数值模拟及分析

4．2 置换通风数值模拟分析

4．2．1 置换通风厂房分层与工况

4．2．2 置换通风数值模拟与分析

4．3 吹吸通风数值模拟分析

4．3．1 物理模型的建立及工况设置

4．3．2 吹吸通风数值模拟与分析

4．4 三种通风方式下厂房烟尘浓度分析

4．4．1 自然通风下厂房烟尘浓度分析

4．4．2 置换通风下厂房烟尘浓度分析

4．4．3 吹吸通风下厂房烟尘浓度分析

4．5 三种通风方式效果分析

4．5．1 自然通风效果分析

4．5．2 置换通风效果分析

4．5．3 吹吸通风效果分析

4．5．4 置换通风、吹吸通风实现的可行性分析

4．6 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目