锻铸厂房熔炼工作区环境治理研究

作     者：彭兆晨 

作者单位：西安工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：狄育慧;郝振东

授予年度：2021年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：熔炼工作区 高温 高辐射热 粉尘颗粒物 排风罩捕集效率 

摘      要：在众多工业建筑中,锻铸厂房熔炼工作区比较特殊,这类建筑不仅需要在高温下生产,而且在生产过程中还会产生有害气体及粉尘颗粒物,这势必会导致工人们恶劣的工作环境。本文针对某锻铸厂房熔炼工作区热环境及粉尘颗粒物展开了治理研究,研究工作内容包括:对于所研究的锻铸厂房熔炼工作区来说,其主要分为熔炼及浇注两个工艺过程,调研结果表明,工人在熔炼及浇注工位处工作时热源温度均在1000℃左右,同时在工人进行工艺操作过程中还会产生PM、PM、PM等颗粒物及有害气体,进一步通过测试发现工人工位处温度均在40℃以上,风速在0.38-0.48m/s之间,辐射热强度为0.8-1.3KW/m,整个工人工作区热环境状况十分恶劣;对于工作区粉尘颗粒物治理来说,现场测试结果表明工人工位处颗粒物浓度均高于呼尘接触限值700μg/m,观察发现浇注工位处产生的粉尘数量最多,虽然浇注热源上方设置有局部排风罩,但受横向气流影响及排风罩尺寸限制大量粉尘颗粒物从排风罩外侧逃逸,这说明局部排风罩在横向气流影响下捕集效果不佳。由此本课题针对熔炼工作区的高温、高辐射热环境及浇注工位在横向气流影响下排风罩的捕集效率展开了治理研究。经过上述测试分析后,运用Airpak软件对熔炼工作区进行了1:1建模,并运用测试数据与模拟数据进行了对比分析,验证了模型的正确性。针对熔炼工作区高温环境治理,在分析了工业厂房常用的降温措施后选取了轴流风机与蒸发式冷气机对熔炼工作区进行了降温处理,并通过估算的余热量对上述两个设备进行了选型计算,进一步通过软件模拟分析后发现蒸发式冷气机使得工人工作处温度降至了31-33℃,具有较好的降温效果;针对熔炼工作区辐射热治理,在分析了现有的治理措施后,结合国外半机械化生产方式提出了一种在熔炼工作区中使用的隔热操作车,这种隔热操作车在阻碍辐射热的同时还能随人体移动,最终通过模拟后发现其使得工人所受辐射热温度降至37-79℃,减缓了工人在工作时受到的辐射热;对于横向气流影响下排风罩捕集效率的优化治理,首先运用SCDM软件建立了浇注区域热源及排风罩模型,进一步运用Fluent软件模拟了在横向气流影响下采取加大排风罩尺寸与风量的措施后排风罩捕集效率的变化,最终确定了治理后排风罩规格为排风量5m/s,尺寸为1850mm×1350mm,排风罩捕集效率为98.2%。