劉總兵

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司）,遼寧 沈陽 110166）

1 引言

近年來，隨著我國(guó)大容量鋁電解槽技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，我國(guó)電解鋁產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的57%。電解鋁行業(yè)的快速發(fā)展帶來經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，但是由于其高污染的特點(diǎn)，潛在的職業(yè)危害和后果正在日益凸現(xiàn)。在電解鋁生產(chǎn)中，存在著粉塵、有害物質(zhì)和物理因素等多種職業(yè)危害因素，如果對(duì)這些危害因素防治不力，可能對(duì)勞動(dòng)者造成嚴(yán)重的健康危害。目前國(guó)內(nèi)多位學(xué)者主要從病理學(xué)角度對(duì)職業(yè)危害進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，但是這些預(yù)防措施較為籠統(tǒng)、未針對(duì)具體的工程技術(shù)；為了從源頭上控制和消除電解鋁生產(chǎn)中的職業(yè)病危害因素，防治職業(yè)病危害，筆者在對(duì)電解車間職業(yè)病危害因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，主要從工程防護(hù)角度提出改進(jìn)方案，采取綜合的防塵、防毒、防高溫和防噪聲等措施，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

2 職業(yè)危害因素分析

2.1 主要危害因素識(shí)別

本文研究的某電解鋁項(xiàng)目采用“NEUI600kA級(jí)高產(chǎn)率鋁電解槽技術(shù)”，電解車間的職業(yè)危害風(fēng)險(xiǎn)分類為職業(yè)病危害嚴(yán)重。為了從源頭控制和消除職業(yè)病危害因素，本文對(duì)該項(xiàng)目電解車間的職業(yè)病危害因素識(shí)別和可能的健康危害分析。

電解車間的主要設(shè)備為電解槽、槽控機(jī)、多功能機(jī)組、陽極母線提升框架、陽極托車、真空出鋁抬包、抬包托車、叉車和壓縮空氣管道等。電解鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要職業(yè)病危害因素有：粉塵（氧化鋁粉塵、其他粉塵），有毒物質(zhì)（氟化物、二氧化硫和一氧化碳）和物理因素（高溫、噪聲和工頻電磁場(chǎng)）等。

2.2 可能的健康危害

電解車間職業(yè)危害因素對(duì)勞動(dòng)者造成可能的健康危害主要是：

氧化鋁粉塵對(duì)人體可有致纖維化、刺激、中毒和致敏作用，可引起不同的疾病，其中主要以呼吸系統(tǒng)疾病為主，如塵肺，還有粉塵沉著癥、呼吸系統(tǒng)腫瘤及粉塵性支氣管炎、肺炎等?？赡軐?dǎo)致職業(yè)病為鋁塵肺病。

氟化物經(jīng)呼吸道、皮膚侵入人體，對(duì)皮膚、黏膜有刺激腐蝕作用。表現(xiàn)為鼻、咽喉等燒灼感、咳嗽、聲音嘶啞，呼吸困難、咳白色或粉紅色泡沫樣痰，高濃度吸入時(shí)，可引起喉痙攣、水腫、甚至窒息，長(zhǎng)期過量接觸可引起牙酸蝕病，嚴(yán)重灼傷皮膚、眼?？赡軐?dǎo)致的職業(yè)病為工業(yè)性氟病。

勞動(dòng)者長(zhǎng)時(shí)間在高溫（熱輻射）環(huán)境下工作，可引起熱射病、熱痙攣、熱衰竭等三種職業(yè)性中暑?？赡軐?dǎo)致職業(yè)病為職業(yè)性中暑。

工頻電磁場(chǎng)對(duì)勞動(dòng)者的健康危害主要為神經(jīng)衰弱綜合征，表現(xiàn)頭暈、頭痛、乏力、記憶力減退、眨眼障礙、心悸、消瘦和脫發(fā)等。

3 工程防護(hù)措施方案優(yōu)化

3.1 傳統(tǒng)工程防護(hù)措施

傳統(tǒng)工程防護(hù)措施存在著電解槽集氣罩集氣效率低、殘極自然冷卻無組織排放量大、車間通風(fēng)換氣效果差和噪聲危害嚴(yán)重的問題，具體分析如下：

（1）傳統(tǒng)集氣罩的集氣效率低

傳統(tǒng)電解槽采用水平罩板下的V型集氣結(jié)構(gòu)，通過改電解槽長(zhǎng)軸方向靠近集氣罩上方的開洞大小來調(diào)節(jié)罩內(nèi)的集氣均勻度。由于槽罩內(nèi)負(fù)壓不足、壓力分布不均勻，集氣效率很難達(dá)到設(shè)計(jì)值98%，使得槽罩內(nèi)煙氣極易通過槽上部機(jī)械結(jié)構(gòu)的安裝縫隙逸散到罩外，進(jìn)而進(jìn)入電解車間內(nèi)。

（2）殘極自然冷卻無組織排放量大

在電解鋁生產(chǎn)時(shí)，采用天車和陽極拖車轉(zhuǎn)運(yùn)陽極，且熱殘極直接在車間內(nèi)自然冷卻，殘極冷卻過程中會(huì)散發(fā)大量的有害煙氣，特別是殘極轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，存在粉塵的二次飛揚(yáng)，無組織排放的問題突出，電解車間作業(yè)衛(wèi)生條件差。

（3）車間通風(fēng)換氣效果差

電解車間兩側(cè)墻窗戶按傳統(tǒng)模式設(shè)置，車間內(nèi)的氣流容易受車間外界環(huán)境氣流的擾動(dòng)，未能充分利用風(fēng)壓效應(yīng)，不利于電解車間內(nèi)有害煙氣的排出，這些未能及時(shí)排出的煙氣不僅使車間作業(yè)衛(wèi)生條件惡化，而且危害勞動(dòng)者的身體健康。

（4）噪聲危害嚴(yán)重

電解車間內(nèi)的主要噪聲源是多功能機(jī)組、工藝運(yùn)輸車輛、槽控?fù)P聲器、氣控柜電磁閥動(dòng)作和打殼氣缸動(dòng)作，通過對(duì)上述噪聲源分析可知，打殼氣缸動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲是車間主要的噪聲源，車間內(nèi)平均噪聲值高達(dá)87dB(A)以上。

3.2 工程防護(hù)措施優(yōu)化

針對(duì)傳統(tǒng)電解車間職業(yè)危害防護(hù)措施的不足，我院開發(fā)的“NEUI系列高產(chǎn)率鋁電解槽技術(shù)”采取了綜合的防塵、防毒、防高溫和防噪聲等措施，旨在從源頭上控制職業(yè)危害因素濃度（或強(qiáng)度），從而降低對(duì)勞動(dòng)者的健康危害。主要的工程技術(shù)措施如下。

（1）電解槽高位分區(qū)集氣罩

改進(jìn)電解槽集氣結(jié)構(gòu)、提高集氣效率，已成為電解鋁生產(chǎn)減少無組織排放，改善車間作業(yè)衛(wèi)生條件的首選。新型電解槽的集氣罩采用高位分區(qū)集氣技術(shù)，如圖1所示。

圖1 電解槽高位分區(qū)集氣罩

電解槽高位分區(qū)集氣技術(shù)能有效地利用集氣罩內(nèi)煙氣溫差形成的負(fù)壓，通過對(duì)集氣罩開口的調(diào)整，在特定的出口負(fù)壓下，提高集氣罩內(nèi)負(fù)壓分布的均勻性，進(jìn)而提高電解槽的集氣效率。采用分區(qū)高位集氣技術(shù)后，同等產(chǎn)能的電解槽排煙量較傳統(tǒng)集氣技術(shù)降低20%的情況下，仍能保持99%以上的集氣效率。

（2）殘極冷卻箱系統(tǒng)

針對(duì)殘極冷卻時(shí)的無組織排放問題，將原有陽極轉(zhuǎn)運(yùn)方式改為更先進(jìn)、更環(huán)保的陽極托盤轉(zhuǎn)運(yùn)模式；將原有的自然冷卻方式改為強(qiáng)制冷卻方式，并采用殘極冷卻箱系統(tǒng)收集殘極冷卻過程中的煙塵。

在電解車間每個(gè)工區(qū)大面設(shè)置12臺(tái)殘極冷卻箱，每個(gè)殘極冷卻箱覆蓋1個(gè)陽極托盤（放置6塊殘極），利用排煙管道將含氟煙塵輸送到電解煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行處理，使得殘極冷卻時(shí)散發(fā)的所有氟化物和粉塵經(jīng)過凈化后達(dá)標(biāo)排放，有效的消減了電解煙氣的無組織排放，同時(shí)改善電解車間的作業(yè)衛(wèi)生條件。

（3）車間通風(fēng)方案

電解車間的通風(fēng)方案優(yōu)劣直接關(guān)系到電解煙氣的無組織排放，進(jìn)而影響到車間作業(yè)衛(wèi)生條件。針對(duì)傳統(tǒng)電解車間未能充分利用風(fēng)壓、且受外界環(huán)境氣流的繞流等。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，采用車間通風(fēng)墻+槽間格板誘導(dǎo)通風(fēng)方案，可有效調(diào)節(jié)電解車間操作面上下的通風(fēng)量，控制車間內(nèi)煙氣流向，有效的利用風(fēng)壓作用，在以電解槽散熱形成熱壓的主要作用下，將車間內(nèi)設(shè)備散發(fā)的余熱和有害電解煙氣通過天窗快速排出，大幅度地改善車間的作業(yè)衛(wèi)生條件。

（4）選用智能打殼裝置（低噪設(shè)備）

為解決傳統(tǒng)打殼裝置的弊端及噪聲危害嚴(yán)重的問題，工程設(shè)計(jì)時(shí)選用智能打殼裝置。該裝置延長(zhǎng)錘頭壽命、減少壓縮空氣消耗、減少煙氣粉塵的無組織排放。通過改變智能打殼氣缸尾氣出口位置，如將打殼氣缸尾氣排向密閉的電解槽凈化煙管，噪聲多級(jí)降壓、降流和稀釋達(dá)到降噪目的。

3.3 應(yīng)用效果分析

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，和傳統(tǒng)項(xiàng)目電解車間職業(yè)病危害因素相比，該項(xiàng)目電解車間氧化鋁粉塵濃度為0.5～1.5mg/Nm3、氟化物濃度為0.2～0.5mg/Nm3、一氧化碳濃度為3.0～9.2mg/Nm3和二氧化硫濃度為0.5～1.2mg/Nm3，主要職業(yè)病危害因素濃度同比降低7%～20%。

和傳統(tǒng)項(xiàng)目電解車間噪聲相比，該項(xiàng)目電解槽打殼裝置采用智能打殼裝置后，車間內(nèi)的噪聲值為70.2～80.5dB(A)，噪聲值同比降低5～10dB(A)。

通過技術(shù)方案優(yōu)化，電解槽集氣效率得到提高和車間通風(fēng)效果良好，電解車間內(nèi)作業(yè)場(chǎng)所溫度略有降低，車間內(nèi)無組織煙氣的有效治理，車間內(nèi)作業(yè)條件得到了改善。

電解車間的主要職業(yè)危害因素粉塵、有害物質(zhì)和物理因素的濃度（強(qiáng)度）能夠控制在職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接觸限值以內(nèi)，優(yōu)化后的工程技術(shù)措施合理可行。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)某電解鋁項(xiàng)目電解車間的職業(yè)危害因素辨識(shí)分析，在傳統(tǒng)工程防護(hù)措施的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)的優(yōu)化措施，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行分析。主要結(jié)論如下：

（1）電解車間生產(chǎn)過程中主要的職業(yè)病危害因素有：粉塵（氧化鋁粉塵、其他粉塵）、有毒物質(zhì)（氟化物、二氧化硫和一氧化碳）和物理因素（高溫、噪聲和工頻電磁場(chǎng)）等。

（2）電解車間職業(yè)危害工程防護(hù)措施優(yōu)化主要是：電解槽集氣罩采用高位分區(qū)集氣技術(shù)，提高了集氣效率；設(shè)置殘極冷卻箱系統(tǒng)，減少殘極冷卻過程中煙氣的無組織排放；電解車間通風(fēng)采用通風(fēng)墻+槽間格板誘導(dǎo)通風(fēng)方案，通風(fēng)效果良好；電解槽打殼裝置采用智能打殼裝置后，總體降噪效果明顯。

（3）電解車間主要職業(yè)危害因素粉塵、有害物質(zhì)和物理因素的濃度（強(qiáng)度）能夠控制在職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接觸限值以內(nèi)，總體上該項(xiàng)目的工程技術(shù)措施合理可行。