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摘要 ：在重金属冶炼过程中，通常会产生大量有害 气体，且包含汞、铅、镉、砷、铬、镍等各种金属氧化物 ; 同时，冶炼作业采用的原料和燃料同样会向环境中释放 CO、SO2 等污染物，此种有害物质不仅会对周围环境造 成污染，而且还会影响到重金属冶炼从业人员的身体健 康。冶炼厂的冶金精炼炉窑主控室、休息室、配电室等相 对空间相对封闭， 员工经常进入该空间休息或者作业， 通 风条件不良，作业环境恶劣。在主控室、休息室、配电室 等封闭空间通入无污染的新风， 减少烟气、粉尘对人体和 设备的影响，保护人员健康和设备安全持续运行。基于 此，本文就冶金精炼炉窑生产现场强制供给新风进行深 入的研究。
关键词 ：冶金精炼,有害气体,新风,炉窑生产
1 工业通风的作用及分类
1.1 工业通风的作用
所谓“工业通风”，主要指的是针对某个空间采取机 械又或是自然的方式完成换气 ;通风系统主要由管道系 统、动力泵体等有关附件构成。对于重金属冶炼行业来 说，工业通风的重要作用体现在如下方面 ：第一，稀释或 者排出冶金过程形成的各种污染物， 避免对周围环境的污 染 ;第二，为冶金精炼炉窑生产现场提供源源不断的新 风 ;第三，对车间的微小气候环境进行微调，以此加强冶 炼从业者的舒适度。
1.2 工业通风的分类
现阶段， 常见的工业通风类别主要有以下几种 ：第一， 根据动力方式的不同， 可将其分成机械通风与自然通风两 种。其中，机械通风主要指的是在风机压力的作用下使得 空气不断流通的形式 ;该方法可对特定空间范围的速度 及风向进行控制， 且可通过人为设置排风量的方式以满足 通风量的需求。自然通风主要是通过室内外存在的温度差 及风压差使得空气不断流通的形式， 无需使用任何机械设 备，该方法具有较强的经济性 ;然而，自然通风的稳定性 较差，极易遭受外部气象环境、周围建筑物等因素造成的 影响。第二，根据通风范围的不同，可将其分成全面通与 局部通风两种。其中，全面通风主要是指对整个空间实施 通风的形式， 适用于岗位流动性强的场合 ;局部通风主要是指对局部空间实施通风的形式， 其根本目标并非是优化 车间整体的环境，而更加倾向于维护特定区域的职员健 康。第三，根据通风方式的不同，可将其分析送风与排风 两种类型。其中，送风主要是指将外部新鲜空气送入到车 间内部 ;排风主要指的是以通风形式将湿过热空气或者 受污染空气从车间中排出。
2 冶金精炼炉窑生产现场强制供给新风的重要性
重金属冶炼属于是高污染、高能耗的行业， 当前我们国 家的铜产量仅次于铝，在重金属冶炼工业中处于十分重要 的位置。铜冶炼是含有噪声、废渣、废水、废气等较多污染 物的行业， 火法炼铜是当前铜冶炼采用的核心工艺， 所占比 重超过98%。重金属污染物有着十分复杂的生态效应及化 学反应，对周围环境有着极大的负面影响 ;大部分重金属 化合物都是不可降解的有毒物质，生态效应的积累及浓缩 使得微量的重金属形成生物毒性，通过食物链作用而被植 物和动物吸收， 最后演变成生命体累积及慢性中毒的根源。
在引起重金属污染的过程中，颗粒物、硫酸雾以及 SO2 等有害物质的无序排放同样是非常关键的污染源。硫 化铜精矿通常包含较多的 S 元素，并且辅助材料及能源当 中也包含不少 S 元素 ;在具体冶炼环节，S 元素通过化学 反应形成 SO2 而混合到烟气中，除少许被回收或混入冶炼 渣以外，大部分都会向空气排放。与此同时，由 SO2 引起 的酸雾及酸雨也具有较大的危害性，污染地下水和湖泊、 腐蚀建筑物和衣物等，并且人体长时间吸入则会引起各 式各样的疾病。在冶炼烟气电解与制酸环节会产生大量硫 酸雾，硫酸雾作为大气的主要二次污染物，其毒性大约是 SO2 的 11 倍，对于人体健康、生态环境有着极大的影响 ; 此外，铜冶炼车间还有着NOX、粉尘等各类污染物，高浓 度硫酸雾被吸入到体内，则会导致上呼吸道受刺激。由此 可知， 对冶金精炼炉窑生产现场进行新鲜风的强制供给有 着非常重要的价值， 有利于保护从业人员的身体健康。
3 冶金精炼炉窑生产现场新风强制供给系统设计
3.1 系统过滤装置的选择
3.1.1 驻极体过滤器
驻极体材料具备极强的静电吸附性能，可以在不影响过滤器基本结构密度的前提下，大大加强过滤的效率 及成效。此种过滤器的具体机理如下 ：在驻极体过滤器 内包含非常多的电荷， 能够产生强大的静电场， 而空气环 境中的微生物、尘埃等颗粒物同样含有电荷， 在库仑力静 电吸引的影响下，在带电颗粒通过存有静电荷的驻极体 过滤器的过程中， 则会在短时间内被吸附， 而不带电颗粒 同样会被驻极体电场所极化， 受极化力影响而被吸附。在 该过程中， 不仅可以将空气中的杂质有效滤除， 同时还不 会对通风量产生影响。由此可知， 驻极体材料过滤器具有 效率高、成本低、环保、低阻、绿色、节能等诸多优势， 且 能够有效过滤空气环境中的微生物、尘埃等污染物。除此 以外，即使驻极体过滤器在空气阻力以及污染物过滤效 果层面表现较为良好，然而静电荷逐渐衰减的情绪依然 是现阶段亟待考虑及解决的问题，对驻极体过滤器的过 滤成效以及应用年限有着决定性的影响。现阶段， 通常是 利用阻力来针对驻极体过滤器的应用年限进行度量，当 过滤到达终阻力值的时候，便可判定其已经达到寿命 , 通 常认为终阻力达初阻力 2 倍左右即达使用寿命。然而，针 对大多数铜冶炼厂来说，驻极体过滤器在价格方面有着 显著的优势，同时其净化能力也明显超过其他一般的过 滤器。尽管存在些许不足， 然而在未来的实践中将会得到 更加广泛的应用。
3.1.2 HEPA 高效空气过滤器
此种过滤器通常是多层玻璃纤维结构，纤维网孔小、 密集分布，在空气净化方面成效显著。根据相关研究可 知，HEPA 能够有效滤除空气中的PM2.5.其过滤率可超 过 90% ;与此同时，在 PM1、PM10 过滤方面也有着较好 的效果。对各种形式的过滤器来说，最关键的特征指标主 要包括容尘量、阻力、效率以及滤速等。其中，容尘量主 要指的是提前设置过滤器的风量， 由于受阻力影响而积尘 到终阻力时， 累积在过滤器中的灰尘重量 ;阻力主要是指 过滤器对于气流产生的阻碍力量，主要包括内部结构阻 力、滤芯阻力两部分 ;效率是指被滤纸捕捉的颗粒物与原 空气总含尘量的比值 ;滤速是指气体流过过滤器单位截 面积的速度。如果过滤器正式运行，已形成积灰，则阻力 就会不断变大 ;当阻力达到阈值时，过滤器难以达到需 求，需直接换新处理。反观HEPA 过滤器，其特征指标主 要取决于阻力与效率两个参数。正常状况下，根据洁净级 别的需求对过滤器效率进行选择， 如果选取的过滤器效率 比较低，则便难以达到洁净级别的需求 ;与此同时，由于 阻力的存在， 则会对系统的能耗和风量要求产生直接性的 影响。对于使用者来说，如果过滤器有相同的效率，则其 阻力当然是越小越好 ;对于设计者而言， 过滤器的阻力特征是其进行冶金精炼炉窑生产现场新鲜风强制供给系统 设计的根本参考。
3.2 系统的关键技术
3.2.1 恒风量技术
新风通过管道进入冶金精炼炉窑生产现场，由于风 道阻力的存在而导致风量的下降。为了保障环境的舒适 度，则需维持恒定的新风供给量。目前，恒风量技术已得 到广泛应用，其主要机理是按照不同的静压配置相应的 电机转速，确保通过管道后的风量不会发生变化。伴随 新风供给系统的不断普及，恒风量必定会成为系统标配 功能。
3.2.2 不降温除湿技术
现阶段，冷却除湿仍然是应用频率较高的除湿形式， 通过冷却除湿处理后的送风温度通常相对偏低， 直接向室 内供给，则会产生明显的冷风感。通过对不降温除湿技术 的利用，能够有效解决该问题，由此可以确保通过除湿处 理后供给到室内的空气温度与室温相接近。
3.2.3 加湿技术
目前，加湿处理只在少许产品中使用，在铜冶炼厂方 面，具备加湿功能的产品很少。在欧洲市场中，许多产品 都包含多功能型热回收式新风机组，且广泛运用在商业、 办公等部分较为特殊的场合， 大部分产品采取湿膜加湿的 方式，此种方式加湿效果好、速率快。然而，加湿膜对于 水质有着极其严格的要求，同时加湿膜容易发生老化，应 定期进行更换。即使当前有较多的加湿技术，主要包括蒸 汽加湿、雾化加湿以及超声波加湿等，然而在具体运用环 节都有着较为显著的缺陷不足。除此以外，以上技术手段 需复杂供水系统的支撑，从而导致其利用率偏低。所以， 冶金精炼炉窑生产现场新风强制供给系统设计过程中， 应 重视对加湿技术的运用。
3.2.4 新风净化技术
随着生活水平的不断提高，人们对于新风的关注越来 越高，由此对新风净化功能有着更高的需求，主要包含颗 粒物过滤、杀菌消毒等众多功能。将来，还应不断探索高 效净化技术在新鲜风强制供给系统中的运用， 例如负离子 技术、微静电技术以及光触媒技术等。
3.2.5 智能化融合技术
现阶段，新风强制供给系统能够在wifi 的支撑下掌握 室外的气候情况以及空气指数， 同时基于此些参数对新风 供给量进行调整， 同时可经过部分通信协议建立起与空调 联动的体系，然而其智能化水平总体偏低。作为智能冶炼 厂的关键构成部分， 依托人工智能技术自动感应及调整新 鲜风供给量是未来的主要发展方向。
3.3 系统的维护措施
3.3.1 常规部分的维护措施
一方面，定期清洁或者更换滤网。铜冶炼厂可按照新 风强制供给的需求定期针对滤网进行清洁又或是更换。正 常情况下，初效和中效滤网在使用 3 月～ 6 月以后需进行 更换，高效滤网在使用 6 月～ 12 月以后需进行更换。如果 当地的雾霾情况比较严重，则应当每 3 个月对滤网进行一 次清洗或者更换。另一方面，定期清洗系统的出风口和入 风口。在该系统运作较长时间后，出风口和入风口则会吸 附非常多的灰尘，由此则会对新风的供给量产生影响，因 此需重点对出风口和入风口位置进行清洗。通常情况下， 可采取白醋加小苏打浸泡湿纸巾的形式， 进行清洁擦拭。
3.3.2 专业部分的维护措施
第一，定期对主机进行清洁。在系统运行过程中，主 机往往的不间断工作的，在长时间的回风和抽风影响下， 主机不但非常容易有大量的污垢灰尘， 对热交换效果产生 极大的负面影响 ;与此同时， 还会对室内室外的通风换气 产生影响。如果主机出现风速减小又或是噪声增大的情 况，则应当从外部邀请专业人员实施清洁，防止保养不到 位而导致其使用寿命的下降。第二，定期对管道与控制面 板进行清洁。在控制面板长时间操作以后，由于受静电因 素的影响而导致潮气聚集或者灰尘吸附现象， 极易造成控 制面板部件受损又或是无法正常使用。新风强制供给系统 的控制面板，通常需保持一年一次的清洁频率。在对控制 面板进行清洁的过程中，还需严格检查管道的封闭性。由 于系统管道极易破裂，引起漏风问题，从而对其应用效果 产生影响。第三，定期对热交换芯进行清洁。在冶金精炼 炉窑生产现场新风强制供给系统中， 热交换芯起到着无可 取代的作用。如果长时间不对热交换芯进行保养，则会造 成系统热交换效率的大幅降低， 进而影响到室内温度的稳 定性。除此以外，应由专业人员对热交换芯进行清洁，才 可以实现有效清洗的目标。
4 冶金精炼炉窑生产现场强制供给新风案例分析
4.1 案例背景
铜冶炼工艺分为艾萨炉熔炼、转炉—阳极炉精炼，三 种工艺在原理上都是将原料在高温的条件下不断去除杂 质，提纯铜含量。不同的点是越往后的工序杂质含量越 少，生产现场可能出现的危险有害因素含量也越来越少， 前期建设设计的时候未对转炉—阳极炉精炼的主控室、仪 表室、配电室通入新风。近 10 年的运行以来，厂区内部 低空烟气互相流动，工艺调整变化、当地气温逐年升高等原因，主控室内人员每班 12h 作业，休息室内人员高频率 进出，配电室和仪表室内因长期使用密封不严，均存在员 工、设备长期暴露在有污染环境、高温环境的风险中。
4.2 探索思路
为解决转炉 - 阳极炉精炼生产现场的空气质量问题和 夏季中暑风险， 保护作业人员的身体健康和电气仪表设备 的持续安全运行，从本质化的安全生产技术措施方面考 虑，在该区域增设一台风机，并通过管架引至转炉、阳极 炉的各个主控室、休息室、配电室和仪表间，强制供给新 风，增加空气对流，替换污染空气并降低室内温度，使这 些相对封闭空间内形成微正压，避免了外部的烟气、金属 粉尘等进入。
4.3 供风效果
该方案于2020 年 4 月实施完成，转炉、阳极炉的主控 室、休息室、配电室、仪表室共 14 个用风点均可以强制供 给新风。运行以来，各用风点的环境得到显著改善，温度 得到明显下降，降低了转炉、阳极炉主控室等场所的职业 危害因素，保护员工身心健康，提高电仪仪表等精密设备 的使用寿命。
4.4 讨论分析
伴随科学技术的不断发展，冶金精炼炉窑生产现场强 制供给新风能够创造洁净的工作环境， 确保室内空气的质 量 ;如此，不但能够创建舒适、健康的冶炼环境，同时还 能够大大加强冶金作业的效率。所以，在冶金精炼炉窑生 产现场强制供给新风过程中，应重视对工作环境的优化， 送入新风， 而不单单是对于室外悬浮颗粒物的截留 ;与此 同时，还需要重视对室内环境质量的改善和控制。目前， 影响室内环境质量的因素有许多，主要包含空气品质、热 湿环境、噪声以及风速等。在健康、能源、环境等问题越 来越严重的时代背景下， 冶金精炼炉窑生产现场强制供给 新风的根本目标在于，创造良好环境、提高工作效率，保 障相关从业者的身体健康。
5 结语
冶炼厂工艺流程长，岗位多，作业任务多，危害因素 多，职业危害因素多，安全风险高，只能从安全生产技术 方面入手，提升风险防控、危害控制，辅以管理制度、个 人劳动保护，才能实现本质安全，提升管理能力，真正实 现企业和员工双赢的局面。
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