電解車間職業(yè)危害工程防護措施的探討

劉總兵

（東北大學設計研究院（有限公司）,遼寧 沈陽 110166）

1 引言

近年來，隨著我國大容量鋁電解槽技術的開發(fā)及應用，我國電解鋁產量約占全球總產量的57%。電解鋁行業(yè)的快速發(fā)展帶來經濟增長，但是由于其高污染的特點，潛在的職業(yè)危害和后果正在日益凸現(xiàn)。在電解鋁生產中，存在著粉塵、有害物質和物理因素等多種職業(yè)危害因素，如果對這些危害因素防治不力，可能對勞動者造成嚴重的健康危害。目前國內多位學者主要從病理學角度對職業(yè)危害進行分析，提出相應的預防措施，但是這些預防措施較為籠統(tǒng)、未針對具體的工程技術；為了從源頭上控制和消除電解鋁生產中的職業(yè)病危害因素，防治職業(yè)病危害，筆者在對電解車間職業(yè)病危害因素進行分析的基礎上，主要從工程防護角度提出改進方案，采取綜合的防塵、防毒、防高溫和防噪聲等措施，并對應用效果進行分析。

2 職業(yè)危害因素分析

2.1 主要危害因素識別

本文研究的某電解鋁項目采用“NEUI600kA級高產率鋁電解槽技術”，電解車間的職業(yè)危害風險分類為職業(yè)病危害嚴重。為了從源頭控制和消除職業(yè)病危害因素，本文對該項目電解車間的職業(yè)病危害因素識別和可能的健康危害分析。

電解車間的主要設備為電解槽、槽控機、多功能機組、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。電解鋁生產過程中產生的主要職業(yè)病危害因素有：粉塵（氧化鋁粉塵、其他粉塵），有毒物質（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）等。

2.2 可能的健康危害

電解車間職業(yè)危害因素對勞動者造成可能的健康危害主要是：

氧化鋁粉塵對人體可有致纖維化、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е侣殬I(yè)病為鋁塵肺病。

氟化物經呼吸道、皮膚侵入人體，對皮膚、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，可引起喉痙攣、水腫、甚至窒息，長期過量接觸可引起牙酸蝕病，嚴重灼傷皮膚、眼?？赡軐е碌穆殬I(yè)病為工業(yè)性氟病。

勞動者長時間在高溫（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е侣殬I(yè)病為職業(yè)性中暑。

工頻電磁場對勞動者的健康危害主要為神經衰弱綜合征，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 工程防護措施方案優(yōu)化

3.1 傳統(tǒng)工程防護措施

傳統(tǒng)工程防護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、車間通風換氣效果差和噪聲危害嚴重的問題，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型集氣結構，通過改電解槽長軸方向靠近集氣罩上方的開洞大小來調節(jié)罩內的集氣均勻度。由于槽罩內負壓不足、壓力分布不均勻，集氣效率很難達到設計值98%，使得槽罩內煙氣極易通過槽上部機械結構的安裝縫隙逸散到罩外，進而進入電解車間內。

（2）殘極自然冷卻無組織排放量大

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

（3）車間通風換氣效果差

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

（4）噪聲危害嚴重

電解車間內的主要噪聲源是多功能機組、工藝運輸車輛、槽控揚聲器、氣控柜電磁閥動作和打殼氣缸動作，通過對上述噪聲源分析可知，打殼氣缸動作產生的噪聲是車間主要的噪聲源，車間內平均噪聲值高達87dB(A)以上。

3.2 工程防護措施優(yōu)化

針對傳統(tǒng)電解車間職業(yè)危害防護措施的不足，我院開發(fā)的“NEUI系列高產率鋁電解槽技術”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（或強度），從而降低對勞動者的健康危害。主要的工程技術措施如下。

（1）電解槽高位分區(qū)集氣罩

改進電解槽集氣結構、提高集氣效率，已成為電解鋁生產減少無組織排放，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，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)集氣技術能有效地利用集氣罩內煙氣溫差形成的負壓，通過對集氣罩開口的調整，在特定的出口負壓下，提高集氣罩內負壓分布的均勻性，進而提高電解槽的集氣效率。采用分區(qū)高位集氣技術后，同等產能的電解槽排煙量較傳統(tǒng)集氣技術降低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)

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

在電解車間每個工區(qū)大面設置12臺殘極冷卻箱，每個殘極冷卻箱覆蓋1個陽極托盤（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)進行處理，使得殘極冷卻時散發(fā)的所有氟化物和粉塵經過凈化后達標排放，有效的消減了電解煙氣的無組織排放，同時改善電解車間的作業(yè)衛(wèi)生條件。

（3）車間通風方案

電解車間的通風方案優(yōu)劣直接關系到電解煙氣的無組織排放，進而影響到車間作業(yè)衛(wèi)生條件。針對傳統(tǒng)電解車間未能充分利用風壓、且受外界環(huán)境氣流的繞流等。在工程設計時，采用車間通風墻+槽間格板誘導通風方案，可有效調節(jié)電解車間操作面上下的通風量，控制車間內煙氣流向，有效的利用風壓作用，在以電解槽散熱形成熱壓的主要作用下，將車間內設備散發(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（低噪設備）

為解決傳統(tǒng)打殼裝置的弊端及噪聲危害嚴重的問題，工程設計時選用智能打殼裝置。該裝置延長錘頭壽命、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，噪聲多級降壓、降流和稀釋達到降噪目的。

3.3 應用效果分析

根據檢測數據，和傳統(tǒng)項目電解車間職業(yè)病危害因素相比，該項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)項目電解車間噪聲相比，該項目電解槽打殼裝置采用智能打殼裝置后，車間內的噪聲值為70.2～80.5dB(A)，噪聲值同比降低5～10dB(A)。

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

電解車間的主要職業(yè)危害因素粉塵、有害物質和物理因素的濃度（強度）能夠控制在職業(yè)衛(wèi)生標準規(guī)定的接觸限值以內，優(yōu)化后的工程技術措施合理可行。

4 結語

本文通過對某電解鋁項目電解車間的職業(yè)危害因素辨識分析，在傳統(tǒng)工程防護措施的基礎上，提出改進的優(yōu)化措施，并對應用效果進行分析。主要結論如下：

（1）電解車間生產過程中主要的職業(yè)病危害因素有：粉塵（氧化鋁粉塵、其他粉塵）、有毒物質（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）等。

（2）電解車間職業(yè)危害工程防護措施優(yōu)化主要是：電解槽集氣罩采用高位分區(qū)集氣技術，提高了集氣效率；設置殘極冷卻箱系統(tǒng)，減少殘極冷卻過程中煙氣的無組織排放；電解車間通風采用通風墻+槽間格板誘導通風方案，通風效果良好；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、有害物質和物理因素的濃度（強度）能夠控制在職業(yè)衛(wèi)生標準規(guī)定的接觸限值以內，總體上該項目的工程技術措施合理可行。