电解车间职业危害工程防护措施的探讨

2021-05-21刘总兵

中国金属通报 2021年5期

刘总兵

（东北大学设计研究院（有限公司）,辽宁沈阳 110166）

1 引言

近年来，随着我国大容量铝电解槽技术的开发及应用，我国电解铝产量约占全球总产量的57%。电解铝行业的快速发展带来经济增长，但是由于其高污染的特点，潜在的职业危害和后果正在日益凸现。在电解铝生产中，存在着粉尘、有害物质和物理因素等多种职业危害因素，如果对这些危害因素防治不力，可能对劳动者造成严重的健康危害。目前国内多位学者主要从病理学角度对职业危害进行分析，提出相应的预防措施，但是这些预防措施较为笼统、未针对具体的工程技术；为了从源头上控制和消除电解铝生产中的职业病危害因素，防治职业病危害，笔者在对电解车间职业病危害因素进行分析的基础上，主要从工程防护角度提出改进方案，采取综合的防尘、防毒、防高温和防噪声等措施，并对应用效果进行分析。

2 职业危害因素分析

2.1 主要危害因素识别

本文研究的某电解铝项目采用“NEUI600kA级高产率铝电解槽技术”，电解车间的职业危害风险分类为职业病危害严重。为了从源头控制和消除职业病危害因素，本文对该项目电解车间的职业病危害因素识别和可能的健康危害分析。

电解车间的主要设备为电解槽、槽控机、多功能机组、阳极母线提升框架、阳极托车、真空出铝抬包、抬包托车、叉车和压缩空气管道等。电解铝生产过程中产生的主要职业病危害因素有：粉尘（氧化铝粉尘、其他粉尘），有毒物质（氟化物、二氧化硫和一氧化碳）和物理因素（高温、噪声和工频电磁场）等。

2.2 可能的健康危害

电解车间职业危害因素对劳动者造成可能的健康危害主要是：

氧化铝粉尘对人体可有致纤维化、刺激、中毒和致敏作用，可引起不同的疾病，其中主要以呼吸系统疾病为主，如尘肺，还有粉尘沉着症、呼吸系统肿瘤及粉尘性支气管炎、肺炎等。可能导致职业病为铝尘肺病。

氟化物经呼吸道、皮肤侵入人体，对皮肤、黏膜有刺激腐蚀作用。表现为鼻、咽喉等烧灼感、咳嗽、声音嘶哑，呼吸困难、咳白色或粉红色泡沫样痰，高浓度吸入时，可引起喉痉挛、水肿、甚至窒息，长期过量接触可引起牙酸蚀病，严重灼伤皮肤、眼。可能导致的职业病为工业性氟病。

劳动者长时间在高温（热辐射）环境下工作，可引起热射病、热痉挛、热衰竭等三种职业性中暑。可能导致职业病为职业性中暑。

工频电磁场对劳动者的健康危害主要为神经衰弱综合征，表现头晕、头痛、乏力、记忆力减退、眨眼障碍、心悸、消瘦和脱发等。

3 工程防护措施方案优化

3.1 传统工程防护措施

传统工程防护措施存在着电解槽集气罩集气效率低、残极自然冷却无组织排放量大、车间通风换气效果差和噪声危害严重的问题，具体分析如下：

（1）传统集气罩的集气效率低

传统电解槽采用水平罩板下的V型集气结构，通过改电解槽长轴方向靠近集气罩上方的开洞大小来调节罩内的集气均匀度。由于槽罩内负压不足、压力分布不均匀，集气效率很难达到设计值98%，使得槽罩内烟气极易通过槽上部机械结构的安装缝隙逸散到罩外，进而进入电解车间内。

（2）残极自然冷却无组织排放量大

在电解铝生产时，采用天车和阳极拖车转运阳极，且热残极直接在车间内自然冷却，残极冷却过程中会散发大量的有害烟气，特别是残极转运过程中，存在粉尘的二次飞扬，无组织排放的问题突出，电解车间作业卫生条件差。

（3）车间通风换气效果差

电解车间两侧墙窗户按传统模式设置，车间内的气流容易受车间外界环境气流的扰动，未能充分利用风压效应，不利于电解车间内有害烟气的排出，这些未能及时排出的烟气不仅使车间作业卫生条件恶化，而且危害劳动者的身体健康。

（4）噪声危害严重

电解车间内的主要噪声源是多功能机组、工艺运输车辆、槽控扬声器、气控柜电磁阀动作和打壳气缸动作，通过对上述噪声源分析可知，打壳气缸动作产生的噪声是车间主要的噪声源，车间内平均噪声值高达87dB(A)以上。

3.2 工程防护措施优化

针对传统电解车间职业危害防护措施的不足，我院开发的“NEUI系列高产率铝电解槽技术”采取了综合的防尘、防毒、防高温和防噪声等措施，旨在从源头上控制职业危害因素浓度（或强度），从而降低对劳动者的健康危害。主要的工程技术措施如下。

（1）电解槽高位分区集气罩

改进电解槽集气结构、提高集气效率，已成为电解铝生产减少无组织排放，改善车间作业卫生条件的首选。新型电解槽的集气罩采用高位分区集气技术，如图1所示。

图1 电解槽高位分区集气罩

电解槽高位分区集气技术能有效地利用集气罩内烟气温差形成的负压，通过对集气罩开口的调整，在特定的出口负压下，提高集气罩内负压分布的均匀性，进而提高电解槽的集气效率。采用分区高位集气技术后，同等产能的电解槽排烟量较传统集气技术降低20%的情况下，仍能保持99%以上的集气效率。

（2）残极冷却箱系统

针对残极冷却时的无组织排放问题，将原有阳极转运方式改为更先进、更环保的阳极托盘转运模式；将原有的自然冷却方式改为强制冷却方式，并采用残极冷却箱系统收集残极冷却过程中的烟尘。

在电解车间每个工区大面设置12台残极冷却箱，每个残极冷却箱覆盖1个阳极托盘（放置6块残极），利用排烟管道将含氟烟尘输送到电解烟气净化系统进行处理，使得残极冷却时散发的所有氟化物和粉尘经过净化后达标排放，有效的消减了电解烟气的无组织排放，同时改善电解车间的作业卫生条件。

（3）车间通风方案

电解车间的通风方案优劣直接关系到电解烟气的无组织排放，进而影响到车间作业卫生条件。针对传统电解车间未能充分利用风压、且受外界环境气流的绕流等。在工程设计时，采用车间通风墙+槽间格板诱导通风方案，可有效调节电解车间操作面上下的通风量，控制车间内烟气流向，有效的利用风压作用，在以电解槽散热形成热压的主要作用下，将车间内设备散发的余热和有害电解烟气通过天窗快速排出，大幅度地改善车间的作业卫生条件。

（4）选用智能打壳装置（低噪设备）

为解决传统打壳装置的弊端及噪声危害严重的问题，工程设计时选用智能打壳装置。该装置延长锤头寿命、减少压缩空气消耗、减少烟气粉尘的无组织排放。通过改变智能打壳气缸尾气出口位置，如将打壳气缸尾气排向密闭的电解槽净化烟管，噪声多级降压、降流和稀释达到降噪目的。