降低水泥包裝作業(yè)場(chǎng)所粉塵危害

文·圖/殷德山 袁春賢

近年來，我國水泥行業(yè)發(fā)展迅速，水泥生產(chǎn)企業(yè)存在的職業(yè)危害因素包括粉塵、噪聲、高溫、振動(dòng)4種，而水泥粉塵能夠?qū)е聣m肺病，是水泥生產(chǎn)企業(yè)職業(yè)危害因素中最具傷害性的危害因素。從生產(chǎn)工藝來看，水泥熟料生產(chǎn)中，粉碎、研磨、過篩、配料出窯、包裝、裝車等工序均有大量粉塵產(chǎn)生，而包裝和裝車作業(yè)中的插袋和碼袋作業(yè)，粉塵濃度最高，職業(yè)危害最嚴(yán)重。

原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局職業(yè)健康司組織對(duì)陜西、山東、云南、甘肅、遼寧、貴州6個(gè)省的36家水泥生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，并對(duì)全國31家企業(yè)水泥包裝和裝車2個(gè)崗位的粉塵濃度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)31家企業(yè)包裝和裝車崗位粉塵濃度均超過了國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，總塵濃度最高超標(biāo)115倍。主要原因是包裝與裝車工藝設(shè)備落后，達(dá)不到有效的防塵效果。

我國現(xiàn)有水泥生產(chǎn)企業(yè)仍以人工插袋、人工碼袋裝車方式為主，極個(gè)別采用全自動(dòng)化設(shè)備。如果按照水泥年均產(chǎn)量和水泥散裝率推算，全國從事水泥包裝和裝車從業(yè)人數(shù)約為1萬6 000人。袋裝水泥的長期需求，短期內(nèi)難以將包裝、裝車設(shè)備實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代的困境，以及包裝、裝車作業(yè)從業(yè)人員眾多的事實(shí)，決定了包裝和裝車2個(gè)環(huán)節(jié)水泥粉塵危害治理的迫切性。

為有效控制作業(yè)場(chǎng)所粉塵危害，保護(hù)勞動(dòng)者的職業(yè)健康權(quán)益，原國家安全監(jiān)管總局發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)水泥制造和石材加工企業(yè)粉塵危害治理工作的通知》，通知要求，水泥制造企業(yè)必須著重對(duì)包裝和裝車環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合防塵工程治理。為了降低粉塵危害，很多企業(yè)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改造。由中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院職業(yè)危害研究所承擔(dān)的“十二五”國家科技支撐項(xiàng)目——《水泥生產(chǎn)與石棉開采典型作業(yè)場(chǎng)所防塵技術(shù)裝備研究及工程示范項(xiàng)目》旨在通過研究適合水泥生產(chǎn)企業(yè)包裝和裝車道2個(gè)作業(yè)場(chǎng)所的通風(fēng)集塵形式，并輔以風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，優(yōu)化氣流組織，以達(dá)到包裝和裝車作業(yè)崗位良好通風(fēng)降塵效果，減少作業(yè)人員罹患?jí)m肺病的風(fēng)險(xiǎn)。該項(xiàng)目已于2018年5月驗(yàn)收。項(xiàng)目研制出的包裝作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)集塵裝置、裝車作業(yè)通風(fēng)集塵裝置，降低粉塵危害效果較為明顯，2種裝置均已獲得國家專利。本文主要介紹其中包裝作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)集塵裝置及其應(yīng)用改造案例。

包裝崗位粉塵超標(biāo)原因

研究團(tuán)隊(duì)在原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局的組織和協(xié)調(diào)下，調(diào)查了9家水泥企業(yè)和2家水泥機(jī)械制造企業(yè)。通過調(diào)查了解，摸清了水泥企業(yè)包裝和裝車作業(yè)場(chǎng)所主流工藝設(shè)備、作業(yè)特點(diǎn)、粉塵擴(kuò)散狀況、現(xiàn)有通風(fēng)除塵設(shè)施的防護(hù)狀況以及工人的作業(yè)特點(diǎn)及規(guī)律。

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、發(fā)煙測(cè)試、氣流組織數(shù)值模擬等分析發(fā)現(xiàn)，包裝崗位粉塵超標(biāo)有兩大原因：

2.2.1 他人的偏見：Byrne等[15]認(rèn)為當(dāng)患者感覺他人的對(duì)待有差異時(shí)就會(huì)產(chǎn)生病恥感，這種感覺很難量化，會(huì)產(chǎn)生在公眾里“格格不入”或者是“異常醒目或突出”的錯(cuò)覺。在經(jīng)歷疾病過程中，患者常強(qiáng)迫用他人存在偏見的想法來看待自己，產(chǎn)生自我歧視，加重內(nèi)在病恥感。

1.水泥粉塵塵化源頭多、沉降速度慢

水泥作為粉料時(shí)具有一定流動(dòng)特性，而漂浮在空氣中又沉降很慢，基本處于懸浮狀態(tài)。包裝設(shè)備缺陷、水泥袋質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等諸多因素形成了包裝作業(yè)場(chǎng)所的諸多粉塵泄露問題，導(dǎo)致粉塵無組織擴(kuò)散嚴(yán)重，主要塵化源有8個(gè)。

（1）包裝機(jī)葉輪灌裝時(shí)，水泥粉料和夾雜的空氣一同進(jìn)入水泥袋，空氣的積聚在袋子內(nèi)部形成一定的氣壓，氣流從水泥袋縫隙漏出時(shí)形成誘導(dǎo)氣流，從而造成粉塵外逸。

（2） 灌裝完畢后部分出料嘴閥門卡澀，以及出料嘴內(nèi)存灰傾灑，造成少量漏灰。另外，部分企業(yè)還存在膠皮夾管疲勞失效造成的全程噴撒問題。

（3）卸袋時(shí)滿袋掉落到卸包機(jī)皮帶時(shí)，沖擊作用下皮帶的振動(dòng)提供了粉塵飛揚(yáng)的動(dòng)力源頭。

（4）由于水泥袋在灌裝時(shí)形成的內(nèi)部氣壓在充裝作業(yè)過程中未完全釋放，袋內(nèi)氣象空間余壓尚存時(shí)，導(dǎo)致泄漏氣流塵化作用持續(xù)存在于整個(gè)皮帶運(yùn)輸過程中。雖然運(yùn)輸皮帶距離插袋崗位有一定距離，但這些粉塵可在外界不利風(fēng)向條件下進(jìn)入包裝崗位。

（5）除塵器排灰管排灰時(shí)直接排入卸包機(jī)后端底部集灰口，由于管道末端（泄灰口）在集灰口篦子以上，并且未進(jìn)行密閉。在外界風(fēng)力作用下，泄灰口成為粉塵發(fā)生源。

（6）包裝車間側(cè)面過道內(nèi)作業(yè)人員通過壓縮空氣清吹衣服上的粉塵，清吹過程中造成了二次揚(yáng)塵，含塵氣流進(jìn)入包裝車間，造成空氣污染。

（7）包裝機(jī)本體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成誘導(dǎo)氣流，為揚(yáng)起的粉塵提供了二次動(dòng)力，造成粉塵污染至更大的范圍（見圖1）。

圖1 包裝機(jī)周邊粉塵分布示意圖

2.現(xiàn)有除塵系統(tǒng)除塵效率低下

（1） 卸包機(jī)排風(fēng)罩罩口氣流受附近側(cè)向風(fēng)干擾，造成卸包機(jī)排風(fēng)罩排風(fēng)效果不好，同時(shí)從卸包機(jī)進(jìn)入的氣流對(duì)包裝作業(yè)空間的下行氣流產(chǎn)生干擾，影響排風(fēng)效率。

（2）從煙塵流動(dòng)的軌跡和檢測(cè)結(jié)果看，插袋工位周圍氣流混亂，作業(yè)人員呼吸帶的空氣不是新風(fēng)。由此可以推斷，現(xiàn)有包裝機(jī)周圍的半密閉罩不能使作業(yè)空間形成足夠的負(fù)壓，不能形成有效的下行氣流，達(dá)不到排風(fēng)效率。

（4）多數(shù)企業(yè)采用的是回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)，包裝機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器周圍會(huì)形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)，干擾包裝機(jī)底部排風(fēng)罩的排風(fēng)效率。

包裝作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)集塵裝置原理及功能

包裝作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)集塵裝置采用了對(duì)粉塵源盡量封閉的原則設(shè)計(jì)了組合式排風(fēng)罩，它由包裝機(jī)大容積罩、卸包機(jī)排風(fēng)罩聯(lián)體組成。包裝機(jī)大容積罩以改善包裝機(jī)周圍的氣流結(jié)構(gòu)，提高排風(fēng)的粉塵捕集效率為目的，使工人操作位處于新風(fēng)補(bǔ)入口，保證工人呼吸新鮮空氣。此外，通過在排風(fēng)罩開口對(duì)面上部設(shè)置一定流量的排風(fēng)來實(shí)現(xiàn)大容積罩負(fù)壓均勻性，提高上部換氣效率，提高工作位（即氣流入口）工人呼吸帶高度處的氣流速度。

包裝作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)集塵裝置具有抗外界干擾能力強(qiáng)、粉塵捕集效率高等優(yōu)點(diǎn)。該裝置改變了原有包裝機(jī)周圍通風(fēng)組織不良的現(xiàn)狀，能夠?qū)崿F(xiàn)局部氣流組織優(yōu)化的功能，提升氣流入口（工作位）處的氣流速度均勻性，達(dá)到粉塵污染控制與捕集的目的，從而降低插袋工位處的粉塵污染，減少插袋工罹患職業(yè)病的風(fēng)險(xiǎn)。

應(yīng)用改造案例

包裝作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)集塵裝置已在營口天瑞水泥有限公司、新疆阜康天山水泥有限責(zé)任公司多臺(tái)生產(chǎn)線上得以應(yīng)用，目前系統(tǒng)運(yùn)行良好，通風(fēng)除塵效果顯著。本技術(shù)應(yīng)用企業(yè)均具有行業(yè)代表性，采用半自動(dòng)化生產(chǎn)工藝，在袋裝水泥裝車線上均采用回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)和移動(dòng)式高臺(tái)水泥裝車機(jī)等主流生產(chǎn)設(shè)備。技術(shù)應(yīng)用前雖然兩家企業(yè)主設(shè)備新舊程度不同，并歷經(jīng)多次通風(fēng)系統(tǒng)改造，但包裝和裝車作業(yè)崗位仍存在不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象。

以營口天瑞水泥有限公司為例，實(shí)施改造前，該企業(yè)采用半自動(dòng)回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)進(jìn)行水泥裝袋，包裝機(jī)底部、卸包機(jī)等關(guān)鍵部位設(shè)置了排風(fēng)設(shè)施，但粉塵濃度依然超標(biāo)?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)粉塵濃度顯示，總塵47.69 mg/m3，呼塵7.57 mg/m3，超標(biāo)倍數(shù)分別為12.0和5.1。其生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝和作業(yè)崗位粉塵濃度基本代表了目前多數(shù)水泥生產(chǎn)企業(yè)的水平。

針對(duì)上述超標(biāo)問題，項(xiàng)目組經(jīng)過細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)其包裝和卸運(yùn)區(qū)域進(jìn)行了組合式排風(fēng)裝置改造，降塵效果顯著，達(dá)到了國家職業(yè)接觸限值。

改造方案

1. 采取密封措施提高局部負(fù)壓

針對(duì)卸包機(jī)排風(fēng)罩排風(fēng)效果不好的問題，研究人員采取密封措施提高局部負(fù)壓的辦法，將卸包機(jī)和清包機(jī)之間的正包機(jī)進(jìn)行半封閉，一方面使得卸包機(jī)排風(fēng)罩的排氣氣流速度有一定程度的提高，吸塵效果有所改善；另一方面，能夠減少外界氣流對(duì)包裝機(jī)作業(yè)空間內(nèi)氣流的干擾。

2. 創(chuàng)造一個(gè)較為穩(wěn)定的負(fù)壓帶

而要解決包裝作業(yè)工位存在的回轉(zhuǎn)風(fēng)問題、氣流組織混亂問題，以及插袋工人呼吸帶空氣污染的問題，研究人員認(rèn)為，必須在作業(yè)人員呼吸帶位置創(chuàng)造一個(gè)較為穩(wěn)定的負(fù)壓帶，有利于新風(fēng)的補(bǔ)入，同時(shí)規(guī)范氣流，提高氣流向下流動(dòng)的效率。

圖2 包裝崗位通風(fēng)除塵系統(tǒng)示意圖

圖3 改造前，無通風(fēng)設(shè)施，粉塵飛揚(yáng)

為此，研究人員建議把包裝機(jī)從半封閉改為整體密閉，以形成足夠大的封閉空間，利于形成穩(wěn)定的負(fù)壓，并將插袋工站立部位作為新風(fēng)入口。

3．設(shè)置氣幕隔離裝置

為了避免包裝機(jī)旋轉(zhuǎn)形成的貼壁氣流在進(jìn)風(fēng)口處對(duì)新鮮氣流的污染，插袋工作位兩側(cè)設(shè)置氣幕隔離。

圖4 改造后，通風(fēng)集塵效果

改造效果

改造后，該企業(yè)包裝崗位通風(fēng)除塵系統(tǒng)見圖2，回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)周圍設(shè)有半密閉罩把包裝機(jī)攔腰圍擋。包裝作業(yè)時(shí)，包裝機(jī)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，插袋工在包裝機(jī)旁的工位處插袋，袋子從料嘴受料灌裝，灌裝完成后在卸包機(jī)上方落袋，經(jīng)由卸包機(jī)、正包機(jī)、清包機(jī)及皮帶輸送機(jī)輸送到裝車機(jī)，進(jìn)行裝車作業(yè)。

通過搭建實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行上述改造后，研究人員通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)從進(jìn)風(fēng)口送入清潔空氣之后，在密閉且負(fù)壓較大的環(huán)境下，氣流被有效地規(guī)范，包裝機(jī)的揚(yáng)塵沒有外泄，插袋工位保持了新鮮氣流，在負(fù)壓環(huán)境的影響下，污染氣流從底部排風(fēng)罩被抽走，包裝作業(yè)空間形成了良好的氣流循環(huán)。

現(xiàn)場(chǎng)工程改造完成后，研究人員現(xiàn)場(chǎng)粉塵檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，插袋工呼吸帶總塵由47.69 mg/m3下降為4 mg/m3以下，符合工作場(chǎng)所國家職業(yè)接觸限值要求。改造前后作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比見圖3、4。

本次工程防護(hù)設(shè)施改造的特點(diǎn)是成本低，可行性強(qiáng)。工程防護(hù)設(shè)施改造簡(jiǎn)單，改造成本較低，由本單位自己的檢修隊(duì)伍施工作業(yè)，所使用的材料主要有：2 mm厚鋼板、角鐵、鋼筋、U型鋼、焊條、螺栓、鋼管等，設(shè)備、工具包括電弧焊槍、氧氣罐、乙炔罐、錘子、米尺等。

這一改造成果獲得國家實(shí)用新型專利，同時(shí)列入2015年重點(diǎn)推廣的先進(jìn)安全技術(shù)裝備目錄。