炭素厂的工业卫生和环境保护

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1、炭素厂的工业卫生和环境保护 李圣华 吉林炭素集团 摘要：搞好工业企业的工业卫生和环境保护是加强和谐社会建设的一个重要 方面，炭素制品生产有其特殊性，如果不重视炭素制品生产中的工业卫生和 环境保护，对本企业职工的生产积极性和周围环境将带来负面的影响。本文 针对炭素制品生产过程产生的粉尘、沥青烟气、噪声等主要涉及工业卫生及 环境保护等方面的问题及治理方法进行综合介绍。 工业卫生和环境保护是两个不同的的概念，两者又有紧密联系。工业卫生是指在生 产过程中，为了改善劳动条件，保护职工的健康，防止和消除粉尘、有毒气体、噪声、 高温对于职工健康的危害，应当采取的措施。环境保护则是针对人类的生产和生活对环 境

2、的造成的污染，采取社会的、经济的、技术的综合措施，合理利用自然资源，防止环 境被污染与破坏，以求保持和发展生态平衡，促进经济和保障人类社会的发展。环境保 护的重点是解决废气、废水、废渣对环境的污染。 炭素厂的生产过程中包括许多破碎、粉碎、筛分作业及多次原料和半成品的高温处 理，因此炭素厂粉尘多、烟雾多。受影响的不仅有本单位的职工，也涉及工厂附近的居 民身心健康和对大气的污染。炭索厂在多快好省搞好企业生产经营的同时，也应搞好工 业卫生和各项环境保护工作，给本单位职工创造一个较好的工作环境。通过环境治理， 使本厂废气、废水、废渣的排放达到国家标准。而当前重点是粉尘治理和沥青烟的处理， 其次是噪音炭

3、素厂的废水、废渣数量不多，其中有毒物物含量较少，因此对环境危害 程度也比较低，处理也比较简单。炭素厂许多生产岗位附近空气中的粉尘不仅危害职工 身心健康，而且增加设各磨损( 如加工机床) ，炭和石墨粉尘还是导电材料，在电气设 备上积聚的炭或石墨粉尘能导致破坏绝缘，引起电气事故。 1 粉尘处理 1 I 粉尘的分类及其浓度测量 炭素厂的生产是以各种焦炭为主要原料，在这些原料的运输、储存、破碎及筛分、 半成品装出炉、产品加工过程中都会产生数量不等的粉尘，由于炭素厂在生产过程中除 石墨化炉卸炉前可以适量浇水、其他多数生产过程不能采取湿法作业( 即喷水降尘) ， 因此粉尘处理有其特殊性。粉尘按其颗粒大小可

4、分为“粉尘”、。烟尘”、和“飘尘”三 类。 - “粉尘”是悬浮在空气中的固体颗粒，主要是在破碎、粉碎、筛分、焙烧及石墨化 装出炉过程中产生的，即在粉尘形成过程中没有化学变化。粉尘的颗粒直径一般认为大 1 1 4 于l 微米，其划分标准在国际上尚未统一，如美国将1 - - 1 0 0 微米的颗粒称为粉尘，而 英国将l - - 7 6 微米的颗粒称为粉尘，不同颗粒直径的粉尘的沉降速度也不同。 “烟尘”又称烟气，为小于1 微米的固体或液体颗粒，它指在粉尘生成过程中伴随 物理化学变化过程而产生的，如完全燃烧或不完全燃烧、氧化、升华、蒸发、或由于化 学或光化学反应形成的悬浮颗粒，它们在空气中呈。布朗运动

5、”( 粉尘在空气中或液 体中作无规则的、不停顿的运动) 。也可将粉尘分为“飘尘”及“降尘”两类。把那些 粒径小于1 0 微米又能在空气中长期飘浮的粒子称为飘尘，粒径大于l O 微米只能在空气 中短期存在、很快降落的称为降尘。 粉尘浓度是指每单位体积空气中所含粉尘的重量，一般有计数和计重两种方法，计 重法按每立方米空气中含有多少毫克粉尘计算；计数法按每立方厘米空气中含有多少粉 尘颗粒计算，在中国工业卫生标准中，粉尘的浓度是用重量法计算的。测定粉尘的重量 浓度，国内现在较多采用滤膜法，滤膜测量的基本原理是利用抽气机抽取一定数量的含 尘空气，并让它们通过滤膜，滤膜有过滤作用，只允许干净空气通过，粉尘

6、则被阻留下 来粘在滤膜上，因此滤膜酒4 量法需要的仪器由采样器、流量计及抽气机三部分组成，使 用时将它们用橡皮管连接起来，就可以进行测定。 滤膜法测定所用的滤膜一般为圆片形状，当采样地点粉尘浓度小于每立方米2 0 0 毫克时，使用直径4 0 毫米的滤膜；大于每立方米2 0 0 毫克时、使用直径7 5 毫米的滤膜。 采样前先用天平秤出每一片干净滤膜的重量，测试后再把沾有粉尘的滤膜重量秤出来， 采样时以每分钟1 5 3 0 升的流量连续吸滤含尘空气1 0 分钟左右，记录下吸滤的时间， 然后用下列公式计算粉尘浓度： 粉尘浓度( 毫克立方米) = 采样后滤膜重量( 毫克) 一采样前滤膜重量( 毫克)

7、流量( 升分时间( 分钟) 1 2 粉尘对人体的危害 粉尘的粒径、成份和浓度是对人体产生危害的三个因素，固体材料粉尘对人体健康 的影响除了恶化生产岗位环境使人在心理上产生厌恶感和刺激眼睛外，主要是在呼吸道 及肺内产生沉积，而这种沉积作用随粉尘的粒径、形状和密度的不同而存在很大的差异。 尘肺病主要发生在肺胞和最小的支气管内，人肺是由若干亿个肺胞组成，每个肺胞 的直径只有几个到十几个微米。我们肉眼能够看到的粉尘颗粒都有十几个到几十个微 米，这些粉尘颗粒从鼻孔吸入后，由于自身重量和气流冲击作用而吸附在上呼吸道或沉 积在较大的支气管粘膜上，一般不会进入到肺胞里去，因而对人体健康影响不大。能够 进入人的

8、肺胞里的粉尘大都是直径1 3 微米的小颗粒，直径大于5 微米的极少。尘肺 病的发生和吸入粉尘的数量直接有关，岗位职工吸入的粉尘量与空气中粉尘浓度及接触 粉尘的时间成正比。图1 为不同粒径的飘尘在肺胞内的沉积率( ) ，单位体积内含粉尘 的数量越少，则产生尘肺的可能性越小，通常按照不同情况将尘肺主要分成以下数类： 1 1 5 -一尘的粒轻血m ) 布阿牲枉皓曩生在肺泡冉的玩积率( 舅) 图1 为不同粒径的飘尘在肺胞内的沉积率( ) ( I ) 矽肺是因吸入游离的二氧化硅而引起，也就是石英砂粉尘而引起的尘肺病。 ( 2 ) 硅酸盐尘肺是因吸入含有结合状态的硅酸盐粉尘而得，例如石棉、滑石粉、云 母粉

9、、长石粉等。( 3 ) 煤炭尘肺是园吸入煤炭或焦炭粉尘而引起，炭素厂职工的尘肺 病主要属于这一类。( 4 ) 混合性尘肺如吸入混有游离二氧化硅的煤粉( 或焦炭粉) 而 引起的尘肺，炭素厂石墨化车间的装出炉工有可能得这类尘肺病，因为石墨化炉的炉底 料和保温料里有石英砂。 尘肺病患者早期症状如头昏、头痛、记忆力衰退、四肢无力、肩背疼痛、心跳加快 等，晚期症状如呼吸急促、咳嗽、胸痛、咯血等，尘肺病患者还容易感染肺结核、肺气 肿等。各类尘肺病中以矽肺病最为严重。 1 3 为了控制尘肺病的发展各国都订有标准 中国也在2 0 世纪7 0 年代制订了“工业企业设计卫生标准”和“工业三废排放标 准”，其中有关

10、粉尘的排放标准分别列于表l 、表2 及表3 中。 表1作业地点空气中粉尘的允许浓度 序号粉尘物质名称最大允许浓度( 毫克立方米) 含有8 0 以上游离= 氧化硅的粉尘 l 2含有1 0 - 8 0 游离二氧化硅的粉尘 含有1 0 以下的游离的二氧化硅的滑石粉尘 含有1 0 以下的游离的二氧化硅的水泥粉尘 含有1 0 9 6 以下的游离的= 氧化硅的煤炭粉尘 石棉粉尘及含有1 0 P 咀上的石棉粉尘 铝、氧化铝、铝合金粉尘 2 4 6 1 0 2 5 1 1 6 xv毒蛙 袁2烟囱和除尘装置排放气体中的粉尘深度 序号 排放地点最大允许排放浓度( 毫克立方米) 物质名称 最高允许浓度( 毫克, -

11、 r 方米) 一次 。 日平均 1 4 粉尘治理基本原则 粉尘治理基本原则是两条( 1 ) 首先应当控制粉尘源头，尽量减少粉尘的产生，并 防止粉尘向空中飞扬。如对破碎、粉碎机械、输送管道的连接处采用局部封闭或全部密 封、对泄漏处使用吸风罩或适当材料堵塞等。( 2 ) 对已经产生的粉尘采取收尘措施。收 尘器的种类很多，主要有机械式收尘器、湿式收尘器、布袋式收尘器、过滤式收尘器及 高压静电式收尘器等。 1 5 收尘设备( 也称除尘设备) I 5 1 机械式收尘器这是一种利用重力、离心力、惯心力将粉尘颗粒从气流中分离 出来，加以收集，达到降尘的目的。这一类收尘器最适宜于收集中等大小的颗粒( 指7 -

12、 1 5 微米的粒子占5 0 以下) 的粉尘，它能处理含粉尘浓度很高的气体，而且处理过程对气 体的压力损失和功率消耗都不大，这类收尘设备结构简单、投资少，维修工作量小，缺 点是收尘效率不太高，特别是对颗粒很小的粉尘收尘效率更低，机械式收尘器可分为下 列数种： ( 1 ) 重力沉降室是最简单、最古老的收尘方法。炭索厂煅烧回转窑的窑尾废气一般 使用沉降室收尘。含粉尘的气流直接通过截面积扩大了的空间( 沉降室) 或管道，在此 处气流速度大大降低，颗粒较大的粉尘因自身重力而沉降下来。沉降室内的气流可以是 1 1 7 水平走向，也可以是垂直走向。一般在沉降室内加装挡板或转向装置使气流速度下降或 使气流流

13、动方向改变。气流通过沉降室的压力降不大，通常不超过5 - 8 毫米水柱，气流 通过的流速不得超过0 3 米，秒。重力沉降室占地面积较大，收尘效率又较低，主要用于 含尘气流的预净化。图2 为重力沉降室示意图。 古 尘 泰百 图2 为重力沉降室示意图 净 化 气 体 上图为普通重力沉降室；下图为多层沉降室 ( 2 ) 阻隔板收尘器及百叶窗式收尘器阻隔板收尘器，含粉尘的气流通过时绕过阻 隔板再向上流动，此时气流中颗粒较大的尘粒由于惯性力的作用而向下运动，掉落在下 部的灰斗中而被收集起来，这种收尘器比沉降室收尘器的占地面积较少，而收尘效率相 近。百叶窗式除尘器，气流从一端( 呈锥形较宽的一端) 进入收

14、尘器，急转弯，经过收 尘器壁上和狭窄开口排出，较大的尘粒被惯性力带到收尘器形状较宽的一端，由此，连 同分离出- - 4 部分气流( 不到总气流量的l0 ) 进入另一个收尘器，例如旋风收尘器。 ( 3 ) 旋风收尘器旋风收尘器是一种应用很广泛的收尘设备，含粉尘的气流从旋 风收尘器的圆柱段上部切线方向进入，里螺旋线向下运动一直到收尘器的角锥形底部。 粉尘中的较大颗粒由于气流产生的离心力的作用而集聚到器壁，并掉落到底部的收灰 室，经过分离的气流沿直径较小的螺旋线上升而排出。用耐火砖砌衬里的旋风收尘器可 用于收集高温气流中的尘粒j 能有效地处理高粉尘浓度的气流，因而常作为许多收尘作 业的第一级收尘。旋

15、风收尘器适用于收集1 0 微米以上的尘粒，当尘粒小于l O 微米时， 收尘效率急剧下降。图3 为旋风收尘器工作原理示意图。 多管旋风收尘器直径较小的旋风收尘器的收尘效率大于直径较大的旋风收尘器， 所以将几个到十几个直径较小的旋风收尘器并排并列使用，气流经过压力室再进入各个 小直径的旋风收尘器，收尘效率明显提高( 见图4 ) ，但缺点是容易产生堵塞现象。 1 1 8 9审 图3 旋风收尘器工作原理示意图 图4立式多管旋风收尘器 卜空气出口；2 - 净气室；3 一配气室；4 一气体进口扩散管；5 _ 导向叶片； 6 - 填荆- ；7 粉尘排出口；8 灰斗；9 - 支承部分：1 0 ，1 4 一支承

16、花板； 1 1 - 夕p 壳：1 2 - g 乏凤, 子；1 3 排气导管 ( 4 ) 布袋式收尘器布袋式收尘器是收集较小颗粒粉尘( 如直径小于0 5 微米) 的可靠收尘设备，收尘效率很高O o9 9 ) ，布袋式收尘器有多种形式，如按滤袋形式区 分有扁布袋收尘器和圆布袋式收尘器之分，按清灰方式区分有机械振打袋式收尘器和气 环反穿袋式收尘器、脉冲袋式收尘器之分，按入袋气流形式区分有正压式有负压式两种。 目前炭素厂使用较多的是中部振打式袋式收尘器。中国中部振打式袋式收尘器共有8 个 规格，技术性能见表4 。图5 为滤布的过滤作用，图6 为简易袋式收尘器示意图，图7 1 1 9 为脉冲喷次袋子式收尘器示意图。 图5 滤布的过滤作用 图6 简易袋式收尘器示意图， 1 - 夕r 壳；2 - 滤袋；3 - 花e A K ；4 拉筋；5 - 灰斗；6 - 排气筒 表4中部振打式袋式收尘器技术性能 型号滤袋有效面积袋数室数最大允许含尘浓度过滤风速风量 平方米个个克，平方米米份