電解車間職業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及應用，我國電解鋁產量約占全球總產量的57%。電解鋁行業的快速發展帶來經濟增長，但是由于其高污染的特點，潛在的職業危害和后果正在日益凸現。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、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病危害因素，防治職業病危害，筆者在對電解車間職業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”，電解車間的職業危害風險分類為職業病危害嚴重。為了從源頭控制和消除職業病危害因素，本文對該項目電解車間的職業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疾病為主，如塵肺，還有粉塵沉著癥、呼吸系統腫瘤及粉塵性支氣管炎、肺炎等。可能導致職業病為鋁塵肺病。

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。可能導致的職業病為工業性氟病。

勞動者長時間在高溫（熱輻射）環境下工作，可引起熱射病、熱痙攣、熱衰竭等三種職業性中暑。可能導致職業病為職業性中暑。

工頻電磁場對勞動者的健康危害主要為神經衰弱綜合征，表現頭暈、頭痛、乏力、記憶力減退、眨眼障礙、心悸、消瘦和脫發等。

3 工程防護措施方案優化

3.1 傳統工程防護措施

傳統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）傳統集氣罩的集氣效率低

傳統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，電解車間作業衛生條件差。

（3）車間通風換氣效果差

電解車間兩側墻窗戶按傳統模式設置，車間內的氣流容易受車間外界環境氣流的擾動，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衛生條件惡化，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 工程防護措施優化

針對傳統電解車間職業危害防護措施的不足，我院開發的“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，改善車間作業衛生條件的首選。新型電解槽的集氣罩采用高位分區集氣技術，如圖1所示。

圖1 電解槽高位分區集氣罩

電解槽高位分區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。采用分區高位集氣技術后，同等產能的電解槽排煙量較傳統集氣技術降低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

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收集殘極冷卻過程中的煙塵。

在電解車間每個工區大面設置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進行處理，使得殘極冷卻時散發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衛生條件。

（3）車間通風方案

電解車間的通風方案優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衛生條件。針對傳統電解車間未能充分利用風壓、且受外界環境氣流的繞流等。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衛生條件。

（4）選用智能打殼裝置（低噪設備）

為解決傳統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，和傳統項目電解車間職業病危害因素相比，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，主要職業病危害因素濃度同比降低7%～20%。

和傳統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，車間內作業條件得到了改善。

電解車間的主要職業危害因素粉塵、有害物質和物理因素的濃度（強度）能夠控制在職業衛生標準規定的接觸限值以內，優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危害因素辨識分析，在傳統工程防護措施的基礎上，提出改進的優化措施，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）電解車間職業危害工程防護措施優化主要是：電解槽集氣罩采用高位分區集氣技術，提高了集氣效率；設置殘極冷卻箱系統，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）能夠控制在職業衛生標準規定的接觸限值以內，總體上該項目的工程技術措施合理可行。