受限空間焊接煙塵通風(fēng)凈化研究進(jìn)展

王漢青，李鋮駿，謝 東，葉勇軍

（1.南華大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001；2. 南華大學(xué) 環(huán)境保護(hù)與安全工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

受限空間焊接煙塵通風(fēng)凈化研究進(jìn)展

王漢青1，李鋮駿2，謝 東1，葉勇軍2

（1.南華大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001；2. 南華大學(xué) 環(huán)境保護(hù)與安全工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

簡(jiǎn)要介紹了焊接煙塵的性質(zhì)及危害，并分析了國(guó)內(nèi)外科研工作者們對(duì)焊接煙塵的通風(fēng)凈化已有研究。焊接煙塵的機(jī)械通風(fēng)凈化方法主要有局部排風(fēng)除塵、全面通風(fēng)和置換通風(fēng)3種。置換通風(fēng)是一種新型的稀釋通風(fēng)形式，適用于高大焊接廠房的通風(fēng)，故著重分析了置換通風(fēng)在受限空間煙塵控制方面的研究與應(yīng)用情況，總結(jié)和討論了目前焊接煙塵通風(fēng)凈化研究中存在的問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展方向。

受限空間；焊接煙塵；通風(fēng)凈化

0 引言

焊接是工業(yè)上使材料相互連接的一種基本工藝，被廣泛應(yīng)用于土建、機(jī)械和材料加工領(lǐng)域，隨著我國(guó)工業(yè)化程度的不斷推進(jìn)，焊接技術(shù)在未來(lái)有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，焊接作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的有害因素制約了焊接技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。焊接過(guò)程中的有害因素可分為電焊煙塵、有毒氣體、高頻電磁場(chǎng)、射線、電弧輻射和噪聲等。其中，電焊煙塵是焊接材料伴隨電焊過(guò)程在高溫作用下形成的細(xì)小顆粒物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年消耗的金屬焊接材料約為100萬(wàn)t，其中約有0.5%（約5 000 t）的金屬焊接材料轉(zhuǎn)變?yōu)楹附訜焿m[1]。

廣義上的焊接煙塵是一種復(fù)雜的混合物，可分為固相部分和氣相部分，其固相部分包含F(xiàn)e2O3、MnO2、Sn、Pb等金屬顆粒物，氣相部分包含NOx、CO、O3和HF等氣體[2]；狹義上的焊接煙塵是指在焊接過(guò)程中形成的細(xì)微固體顆粒物，本研究中所論述的焊接煙塵為后者。在受限空間或密閉空間中，粒徑較小的焊接煙塵懸浮在空氣中，因大量聚集在作業(yè)空間內(nèi)，不能自行沉降或者消除，故對(duì)焊接操作人員的身體健康和施工環(huán)境造成了極大的危害。

1 焊接煙塵的性質(zhì)及危害

1.1 煙塵顆粒的粒徑

煙塵顆粒形成的方式多種多樣，大體而言：?jiǎn)误w粒徑小于20 nm的球狀顆粒，一般是在焊接材料的蒸發(fā)和冷凝過(guò)程中形成的；單體粒徑大于20 nm的顆粒，一般是由復(fù)數(shù)個(gè)小粒徑顆粒碰撞聚合而成的[3]。

煙塵顆粒物按其粒徑大小可以分為3類：超細(xì)顆粒物（0.012.5 μm）[4]。國(guó)外學(xué)者M(jìn). Oprya等[5]的研究表明，焊接煙塵一般由超細(xì)顆粒物和細(xì)顆粒物組成。國(guó)內(nèi)學(xué)者施雨湘等[6]通過(guò)對(duì)焊條電弧焊的焊接氣溶膠粒子譜分布特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)氣溶膠粒子呈單峰分布和多峰分布的分布模型。饒良平[7]通過(guò)對(duì)某些焊接車間的焊接煙塵進(jìn)行分析，測(cè)定了焊接煙塵粒子的直徑分布范圍，所得結(jié)果表明，粒子直徑小于0.2 μm的焊接煙塵微粒占粉塵總數(shù)的50%以上，且絕大多數(shù)煙塵微粒的粒徑小于1 μm。

1.2 煙塵顆粒的特性

焊接煙塵的特性主要包括懸浮性、凝聚性、磨損性、荷電性等方面[8]。

1）懸浮性

煙塵顆粒的懸浮性與顆粒物的粒徑有關(guān)。一般情況下，處于靜止的空氣流場(chǎng)中時(shí)：d≥10 μm的顆粒，在重力的作用下會(huì)加速沉降；0.1

2）凝聚性

電焊煙塵粒徑越小，質(zhì)量越輕，其比表面積越大，塵粒之間的結(jié)合作用越明顯。當(dāng)煙塵顆粒物之間的距離很小時(shí)，由于分子間的相互作用，電焊煙塵會(huì)發(fā)生凝聚現(xiàn)象。

3）磨損性

焊接煙塵顆粒物的磨損性是粒子在流動(dòng)過(guò)程中對(duì)器壁或者管壁的磨損效應(yīng)，它是一個(gè)較為復(fù)雜的現(xiàn)象，對(duì)剛性壁面表現(xiàn)為碰撞磨損，對(duì)塑形壁面表現(xiàn)為切割磨損。在粒子凈化或輸運(yùn)過(guò)程中，常會(huì)遇到對(duì)塑形材料的磨損，其磨損率與粉塵入射角、入射速度、粉塵硬度、粒徑、球形度和濃度等因素有關(guān)。

4）荷電性

由于天然輻射、空氣中的電離、塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使得焊接煙塵顆粒自身帶有電荷，正負(fù)電都有可能。一般情況下，粒徑小于3 μm的小粒徑顆粒帶負(fù)電荷，大粒徑顆粒帶有正電荷或呈中性；帶有同種電荷的顆粒會(huì)相互排斥，帶有異種電荷的顆粒會(huì)相互吸引、結(jié)合。

1.3 焊接煙塵的危害

焊接煙塵的危害主要體現(xiàn)為會(huì)損害焊接作業(yè)人員的健康。已有研究發(fā)現(xiàn)，粒徑小于10 μm的微?？梢赃M(jìn)入氣管和支氣管，小于2 μm的微粒可以進(jìn)入呼吸系統(tǒng)內(nèi)部，并且不容易被排出體外。大部分的焊接煙塵都可以進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，其在肺部的沉積率高達(dá)50%以上，肺部煙塵沉積過(guò)多會(huì)引起呼吸系統(tǒng)的病變，如塵肺、錳中毒、金屬熱、肺氣腫、慢性支氣管炎，甚至肺癌等疾病。據(jù)調(diào)查，從事焊接工作的人員患有呼吸道疾病的比例大大高于其他行業(yè)從業(yè)人員，患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)比其他人群約高30%[1，9-11]。

焊接煙塵除了會(huì)對(duì)直接從事焊接作業(yè)人員的身體健康造成傷害外，焊接煙塵在受限空間內(nèi)會(huì)隨著氣流發(fā)生遷移，將會(huì)對(duì)整個(gè)空間內(nèi)的作業(yè)人員造成威脅；且煙塵在氣流流動(dòng)緩慢的部位聚集，也會(huì)造成作業(yè)空間內(nèi)空氣品質(zhì)惡化和能見(jiàn)度降低，給施工和生產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。

2 焊接煙塵的通風(fēng)凈化方法

焊接煙塵顆粒物在空間內(nèi)跟隨氣流運(yùn)動(dòng)，因此可采用通風(fēng)的方法進(jìn)行凈化。通過(guò)合理的氣流組織將煙塵帶離工作區(qū)間是減少室內(nèi)煙塵濃度、改善空氣品質(zhì)的有效方法之一。通風(fēng)凈化可分為自然通風(fēng)凈化和機(jī)械通風(fēng)凈化兩大類，焊接施工現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間體積大，單純依靠自然通風(fēng)凈化難以滿足要求，因此主要采用機(jī)械通風(fēng)凈化方式，可分為局部除塵、全面通風(fēng)和置換通風(fēng)3種。

2.1 局部通風(fēng)除塵

局部通風(fēng)除塵是利用專業(yè)設(shè)計(jì)的特殊吸塵罩和真空吸塵系統(tǒng)，直接從焊接作業(yè)區(qū)吸走焊接煙塵氣體，收集的含煙氣體經(jīng)過(guò)除塵處理后再排至大氣中。局部排風(fēng)除塵一般被應(yīng)用于全面通風(fēng)未能達(dá)到安全、衛(wèi)生要求的局部地點(diǎn)或者沒(méi)有必要全面通風(fēng)的區(qū)域[12]，其主要組成部分包括局部排風(fēng)罩或吸塵罩、風(fēng)管、除塵或凈化設(shè)備和風(fēng)機(jī)等[13]。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 局部通風(fēng)除塵示意圖Fig. 1 A schematic diagram of local ventilation and dust precipitation

相較于全面通風(fēng)，局部通風(fēng)除塵的效率較高[14]。一些學(xué)者對(duì)局部通風(fēng)除塵方式的除塵效果進(jìn)行了對(duì)比研究。如M. R. Flynn[15]研究了局部通風(fēng)除塵系統(tǒng)在室內(nèi)無(wú)通風(fēng)、自然通風(fēng)以及機(jī)械配合通風(fēng)（采用風(fēng)扇或者鼓風(fēng)機(jī)，目的是將新風(fēng)引入工作區(qū)，稀釋污染氣體，并促使污染氣體進(jìn)入局部通風(fēng)系統(tǒng)的吸風(fēng)罩）條件下的除塵效率，發(fā)現(xiàn)在風(fēng)扇的配合下，局部除塵系統(tǒng)的除塵效率最高。在其進(jìn)一步研究中，M. R. Flynn等[16]指出在管道焊接過(guò)程中用風(fēng)扇配合局部通風(fēng)可以降低21%的焊接煙塵濃度。再如J. D. Meeker等[17]采用實(shí)驗(yàn)和環(huán)境評(píng)估的方法對(duì)一種商用局部除塵系統(tǒng)進(jìn)行了研究，得出在使用局部除塵后，管道焊接煙塵中錳濃度以及顆粒物濃度均顯著下降，其中，錳濃度降為原有濃度的75%，顆粒物濃度降為原有濃度的60%。J. D. Meeker等[18]在隨后的研究中，評(píng)估了局部除塵對(duì)氣體保護(hù)金屬焊接以及鎢極氬弧焊接中六價(jià)鉻離子的凈化效率，發(fā)現(xiàn)使用了局部除塵系統(tǒng)后，六價(jià)鉻離子濃度較使用前降低了68%，并且低于美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全衛(wèi)生研究所規(guī)定的濃度上限（1 μg/m3）。

在對(duì)影響局部通風(fēng)除塵效果的研究上，H. V. R. Kromhout等[19]歷時(shí)20 a，考察了10種焊接形式、400余名焊接工人和1 000多次的焊接操作，發(fā)現(xiàn)局部除塵的效率與風(fēng)罩和焊接點(diǎn)的距離密切相關(guān)，合理的局部除塵位置設(shè)計(jì)可以降低40%的污染物濃度。M. R. Flynn等[20]指出，對(duì)于可移動(dòng)的局部除塵系統(tǒng)，目前的研究中沒(méi)有明確的證據(jù)表明采用較大尺寸的除塵罩比較小尺寸的除塵罩擁有更好的除塵效果，因?yàn)樵谑芟蘅臻g內(nèi)，較小尺寸的除塵罩可能會(huì)有更好的靈活性和機(jī)動(dòng)性。此外，他們還指出，使用帶有吸塵功能的焊槍能有效吸收垂直方向上的熱羽煙塵，但是當(dāng)焊槍和焊點(diǎn)位置改變時(shí)，焊槍的煙塵吸收性能將會(huì)降低，因而制約了吸塵焊槍在焊點(diǎn)非固定工程中的應(yīng)用。

以上研究均表明：局部通風(fēng)除塵是一種十分有效的通風(fēng)方法，設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)優(yōu)先考慮，但是對(duì)于大尺度以及發(fā)塵區(qū)域較多的受限空間，使用局部除塵難以兼顧空間整體，且容易導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，除塵綜合效率下降。

2.2 全面通風(fēng)

全面通風(fēng)又稱稀釋通風(fēng)，是對(duì)整個(gè)空間進(jìn)行通風(fēng)換氣。全面通風(fēng)除塵的基本原理，是用清潔空氣稀釋室內(nèi)空氣中的有害物濃度，同時(shí)把被污染的空氣排出室外，以保證室內(nèi)空氣環(huán)境符合空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)使用局部通風(fēng)除塵仍然無(wú)法有效控制有害物擴(kuò)散時(shí)，應(yīng)輔助采用全面通風(fēng)的除塵方式[13]，其除塵原理示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 稀釋通風(fēng)示意圖Fig. 2 A schematic diagram of dilution ventilation

全面通風(fēng)作為高大空間通風(fēng)的重要組成形式受到了人們的廣泛關(guān)注。如C. E. Feigley等[21]對(duì)計(jì)算稀釋通風(fēng)風(fēng)量公式中的安全系數(shù)K進(jìn)行了研究和討論，并基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量值提出了更為客觀的混合系數(shù)Km；蔡文源[22]對(duì)全面通風(fēng)上下部排風(fēng)量分配的問(wèn)題進(jìn)行了研究，認(rèn)為由于空氣混合前后的氣體密度相差很小，因此沒(méi)有必要在室內(nèi)上下部分別以不同的比例排風(fēng)；何俊等[23]對(duì)電焊車間一種全面通風(fēng)除塵設(shè)備的除塵效率進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在設(shè)備開(kāi)啟前后，電焊區(qū)平均粉塵濃度降低了59.2%，表明粉塵得到了有效控制。此外，林文敏等[24]以某汽車廠噴漆房為例，討論了其全面通風(fēng)換氣量的計(jì)算；而杜雅蘭等[25]對(duì)全面通風(fēng)的設(shè)計(jì)原則和適用范圍進(jìn)行了分析和討論。

2.3 置換通風(fēng)

置換通風(fēng)是一種新的稀釋通風(fēng)形式，相較于傳統(tǒng)稀釋通風(fēng)采用較大送風(fēng)速度將氣流射入空間中，通過(guò)新鮮空氣與室內(nèi)空氣的混合降低煙氣濃度的原理，置換通風(fēng)是通過(guò)把較低風(fēng)速的新鮮空氣送入人員工作區(qū)，送入的新風(fēng)在室內(nèi)熱源附近被加熱，導(dǎo)致空氣密度減小，在浮力的作用下攜帶有害煙氣上升，以一種類似活塞流的形式將煙氣擠壓至上部空間排出。置換通風(fēng)的氣流在人員工作區(qū)氣流摻混性較小，氣流穩(wěn)定性較高，氣流在工作區(qū)上部空間才轉(zhuǎn)為湍流度較大的流體，置換通風(fēng)示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 置換通風(fēng)示意圖Fig. 3 A schematic diagram of displacement ventilation

由于置換通風(fēng)只需處理工作空間內(nèi)的污染物和余熱，因而只需采用低動(dòng)量送風(fēng)，可見(jiàn)，置換通風(fēng)除塵方式不僅節(jié)約了能耗，且具有較高的凈化效率[13，26]。游國(guó)祥等[27]對(duì)于需要使用焊接作業(yè)的某高大車間，通過(guò)數(shù)值模擬，證明了置換通風(fēng)是這類焊接廠房通風(fēng)除塵的較佳氣流組織形式。

3 置換通風(fēng)控制焊接煙塵

3.1 置換通風(fēng)研究現(xiàn)狀

國(guó)外學(xué)者對(duì)置換通風(fēng)的研究起步較早，如Yuan X.等[28]在1988年即研究分析了置換通風(fēng)室內(nèi)熱污染源位置對(duì)污染物濃度分布和通風(fēng)效率的影響。H. J. Park等[29]于2001年利用計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真技術(shù)，模擬研究了置換通風(fēng)在垂直熱源方向上氣流的運(yùn)動(dòng)特征和污染物濃度的分布情況。P. V. Nielsen[30]考察了室內(nèi)人員對(duì)空間溫度分布以及氣流組織的影響，研究結(jié)果表明，人員活動(dòng)不會(huì)使室內(nèi)垂直溫度分布和污染物分層特性發(fā)生明顯改變。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)置換通風(fēng)的研究起步相對(duì)較晚，但進(jìn)展迅速，尤其是利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（computational fl uid dynamics，CFD）數(shù)值仿真對(duì)置換通風(fēng)的流場(chǎng)分布、熱濕控制效果和通風(fēng)效率的研究成為新的熱點(diǎn)領(lǐng)域。如吳暄等[31]在不同工況下，對(duì)采用置換通風(fēng)的多熱源室內(nèi)的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，分析了熱源參數(shù)、房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性及室外環(huán)境溫度等對(duì)置換通風(fēng)系統(tǒng)及室內(nèi)人員熱舒適性的影響。張俊梅等[32]利用數(shù)值仿真，通過(guò)對(duì)室內(nèi)單一熱污染源置換通風(fēng)系統(tǒng)的研究，提出了增強(qiáng)通風(fēng)房間空氣品質(zhì)以及熱舒適性的置換通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)。許婕等[33]利用CFD方法分析了置換通風(fēng)室內(nèi)5種典型顆粒物在不同污染源釋放位置下的濃度分布情況，發(fā)現(xiàn)污染源釋放位置、污染物粒徑均對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)產(chǎn)生影響。陳玖玖等[34]研究了在有顆粒源的室內(nèi)，置換通風(fēng)送風(fēng)量對(duì)室內(nèi)顆粒物運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)現(xiàn)送風(fēng)量對(duì)顆粒物的分布影響顯著。

在置換通風(fēng)的送風(fēng)參數(shù)、特征以及氣流組織的研究上，陳可[35]研究了置換通風(fēng)系統(tǒng)中，對(duì)稱性結(jié)構(gòu)與非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)、排風(fēng)口布置方式、送風(fēng)口縱橫比等房間幾何形狀和送風(fēng)特征對(duì)室內(nèi)懸浮顆粒污染物及相應(yīng)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布的影響情況。劉猛等[36]根據(jù)置換通風(fēng)系統(tǒng)的工作原理，定性研究并分析了送風(fēng)溫度、速度等因素對(duì)置換通風(fēng)熱力分層高度的影響。馬國(guó)彬等[37-38]研究了熱源的大小以及所處位置、送回風(fēng)口相對(duì)位置等因素對(duì)置換通風(fēng)氣流組織的影響；馬仁民等[39]探討了單熱源置換通風(fēng)系統(tǒng)中送風(fēng)參數(shù)及熱力分層高度等問(wèn)題。

以上通過(guò)對(duì)置換通風(fēng)氣流組織形式、送風(fēng)參數(shù)、室內(nèi)空氣品質(zhì)以及通風(fēng)效率的研究，分析了影響置換通風(fēng)效果的各種因素，為置換通風(fēng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論參考依據(jù)。

3.2 置換通風(fēng)在焊接煙塵控制上的應(yīng)用

利用置換通風(fēng)理論，一些學(xué)者討論了置換通風(fēng)在焊接車間煙塵控制方面的應(yīng)用效果。R. Nienel等[40]研究了高大焊接廠房的置換通風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)研究焊接過(guò)程中形成的顆粒物在空間內(nèi)的分布情況，指出在廠房下部人員活動(dòng)區(qū)域的顆粒物濃度遠(yuǎn)小于廠房上部的顆粒物濃度，論證了置換通風(fēng)對(duì)排出焊接廠房?jī)?nèi)顆粒物的高效性。李強(qiáng)民等[41-42]對(duì)焊接廠房置換通風(fēng)系統(tǒng)的室內(nèi)人員熱舒適性、通風(fēng)效率、排污凈化能力等進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。賈雪峰等[43]利用CFD方法研究了高大封閉焊接車間置換通風(fēng)送風(fēng)量對(duì)通風(fēng)效果的影響，得到了車間內(nèi)焊接煙塵的濃度分布，確定了能夠滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求下的較為經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)換氣次數(shù)。Wang H. Q.等[44]對(duì)高大焊接車間的空氣流動(dòng)、熱流動(dòng)和污染物的擴(kuò)散進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，認(rèn)為置換通風(fēng)能夠有效解決高大焊接車間的粉塵污染問(wèn)題。楊坷等[45]采用實(shí)驗(yàn)研究法，指出焊接廠房置換通風(fēng)系統(tǒng)在夏季和過(guò)渡季節(jié)煙塵控制效果較傳統(tǒng)系統(tǒng)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，并提倡在廠房煙塵濃度高的區(qū)域采用局部排風(fēng)系統(tǒng)和置換通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的通風(fēng)方式以進(jìn)一步提高煙塵凈化效率。馬相雪等[46]利用示蹤氣體法對(duì)多個(gè)高大工業(yè)廠房的置換通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)效果開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)得出的氣流組織運(yùn)動(dòng)情況，為研究焊接廠房氣流組織提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

以上論述表明，針對(duì)置換通風(fēng)在高大焊接廠房的應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了相當(dāng)多的理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)量研究，研究結(jié)果表明相較于采用傳統(tǒng)稀釋通風(fēng)，高大廠房選用置換通風(fēng)方式時(shí)工作區(qū)的空氣品質(zhì)較好，室內(nèi)通風(fēng)效率較高。

4 挑戰(zhàn)與展望

4.1 焊接煙塵通風(fēng)凈化存在的不足

焊接煙塵問(wèn)題現(xiàn)今已經(jīng)成為我國(guó)職業(yè)衛(wèi)生領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)學(xué)者專家針對(duì)這一問(wèn)題做了大量研究工作，不管是理論研究還是實(shí)證分析，所有的研究成果都證明，長(zhǎng)期接觸超標(biāo)的焊接煙塵會(huì)對(duì)作業(yè)工人的身體健康造成較大危害。目前，在焊接煙塵通風(fēng)凈化研究方面主要存在的問(wèn)題有：

1）傳統(tǒng)的焊接煙塵通風(fēng)凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般僅針對(duì)焊接工位，污染源位置固定，作業(yè)人員也在同一高度范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)的情況。但在實(shí)際工程上，特別是一些預(yù)制式建筑的施工過(guò)程中，焊接點(diǎn)可能分布于施工空間的各個(gè)角落和各個(gè)高程，具有流動(dòng)性強(qiáng)、焊點(diǎn)之間交叉影響大的特點(diǎn)，因此采用傳統(tǒng)的煙塵控制系統(tǒng)難以滿足工作現(xiàn)場(chǎng)焊接煙氣的控制要求。

2）我國(guó)在焊接煙塵運(yùn)動(dòng)機(jī)理以及置換通風(fēng)控塵方面的研究起步較晚，對(duì)受限空間控塵氣流組織的研究還未能形成系統(tǒng)的理論，導(dǎo)致在工程實(shí)際通風(fēng)中，為降低和排除工作空間內(nèi)的焊接煙塵濃度，往往盲目地加大風(fēng)量或增加設(shè)備數(shù)量，并未合理考慮空間內(nèi)的流場(chǎng)分布，造成能耗和投資的增加，但控塵效果卻沒(méi)有得到相應(yīng)提高。此外，置換通風(fēng)效率受季節(jié)限制較大，如何提高其在冬季工況下的運(yùn)行效果，使之應(yīng)用于全氣候條件仍然尚未解決。

4.2 發(fā)展方向

今后，焊接煙塵通風(fēng)凈化的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下3個(gè)方面：

1）置換通風(fēng)作為受限空間煙塵通風(fēng)凈化的有效手段將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尋求將置換通風(fēng)與局部通風(fēng)、自然通風(fēng)等多種通風(fēng)凈化形式相結(jié)合，將會(huì)是增強(qiáng)系統(tǒng)的氣候適用性、提高除塵效率、降低除塵運(yùn)行成本和能源消耗的必然要求。

2）在受限空間焊接煙塵通風(fēng)凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，特別是對(duì)于高大空間的控塵系統(tǒng)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)氣流組織的重要性，而不是簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)送風(fēng)速度或者風(fēng)量以及增加設(shè)備數(shù)量。CFD數(shù)值模擬將成為受限空間焊接煙塵通風(fēng)凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

3）通風(fēng)凈化系統(tǒng)將向著便捷化、高效化和專業(yè)化方向發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)的自吸式焊槍就有設(shè)備靈活性好、除塵效率高的特點(diǎn)。以后將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的適用于不同生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)環(huán)境專用通風(fēng)凈化系統(tǒng)。

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（責(zé)任編輯：廖友媛）

A Research Review of Welding Fume Ventilation Puri fi cation in Con fi ned Spaces

WANG Hanqing1，LI Chengjun2，XIE Dong1，YE Yongjun2
（1. College of Civil Engineering，University of South China，Hengyang Hunan 421001，China；2. College of Environmental Protection and Safety Engineering，University of South China，Hengyang Hunan 421001，China）

A brief introduction has been made to the features and hazards of the welding fume, followed by an analysis of recent studies on the ventilation puri fi cation of the welding fume. Methods concerning echanical ventilation purification mainly include local dust precipitation, total ventilation and displacement ventilation, with the last one being a new kind of dilution ventilation suitble for spacious welding workshops. Therefore an emphatic analysis has been made of the application of displacement ventilation to welding fume control in confined spaces. Finally a summary and investigation has been made of the existing problems and future development of welding fume ventilation puri fi cation.

con fi ned space；welding fume；ventilation puri fi cation

TU93；P315.9

A

1673-9833(2017)02-0001-07

10.3969/j.issn.1673-9833.2017.01.001

2017-02-06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11475081）

王漢青（1963-），男，湖南益陽(yáng)人，南華大學(xué)教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事建筑節(jié)能方面的研究，E-mail：hqwang2011@126.com

李鋮駿(1990-)，男，湖南株洲人，南華大學(xué)博士生，主要研究方向?yàn)榻ㄖL(fēng)及CFD仿真，E-mail：chengjun901129@126.com