抛光铝合金粉尘企业通风除尘系统的安全性研究

华金晶 陈三强 牟杰 汪圣华 周簪荣

浙江省安全生产科学研究院

浙江某企业的抛光加工车间会产生大量铝合金粉尘，为了满足职业卫生要求，企业安装了一套干式通风除尘系统。系统主要由局部排风罩、通风管道、袋式除尘器和风机等设备组成，通风管道采用圆形风管减少管道积尘。含尘气流经局部排风罩收集，通风管道汇集，袋式除尘器过滤，最后至屋面以上高度排出。该系统设计总风量为30000 m3/h，含46个末端局部排风罩。其中18个局部排风罩接砂轮机，罩口设计风量400 m3/h；其余 28个接砂带机，罩口设计风量750 m3/h。该系统设计粉尘（不包括大颗粒物）捕集率为85%以上，粉尘排放浓度小于50 mg/m3。

企业在日常生产运行中，对通风除尘设施进行了定期检查，维护和检修，并做好记录。企业会不定期清理袋式除尘器过滤下来的粉尘并安排专门人员清运，企业平均每半个月会对除尘管道内的积尘进行一次集中清灰。此外，企业还会请专业公司每半年来更换一次袋式除尘器中的滤袋。

通风除尘系统在设计之初是为解决抛光加工车间内的铝合金粉尘对职工健康造成的危害，但是通过对企业实际情况的调研分析发现，该通风除尘系统本身就存在较大的安全风险。

由于袋式除尘器为干式除尘，相较于湿式除尘，袋式除尘器本身因为粉尘浓度高而存在较大的爆炸风险。该系统风机设计风量为30000 m3/h，除尘器进风管管径为Φ750 mm，计算可知风管内风速为18.9 m/s，而根据AQ 4273-2016第7.1.4条[1]：连接抛光、打磨加工的除尘器进风管的主风管，其设计风速不小于23 m/s。可见该设计风速过低，无法有效排除通风管道内的粉尘，因此该通风管道本身存在安全隐患。

根据该系统平时运行维保人员反映，在通风管道的三通、四通、直角弯头及阀门管件处经常见到大量粉尘，需要人工定时清理积灰。因此，这些容易积灰处往往就是粉尘爆炸的重大隐患点。在现场调研测试中还发现有工人用砂轮机给锉刀等工具直接打磨，造成打磨产生的火花进入通风管道，严重危害系统安全。

通风风机由于叶片的高速转动以及电机本身的发热，容易产生局部高温，结合粉尘在风机内的长期累积，极易引发粉尘爆炸。因此，通风除尘系统中的风机叶片应采用导电、运行时不产生火花的材料制造，最好采用防爆风机。然而现场调研该系统所采用的风机并不具备上述防爆功能。

此外，该通风除尘系统的电气设备、监测装置报警和控制装置等未做静电保护接地。现场积灰清理时造成二次扬尘，通风除尘系统无专职维保人员，维保人员对该系统不了解，维保措施不到位，安全防范意识不足等。

抛光铝合金粉尘企业在开展职业安全与健康的工作中，应该认识到超标的铝合金粉尘环境不仅可能危害健康，更是一种可能引发粉尘爆炸的危险环境[2]。铝合金粉尘作为活性金属粉尘，是一种可燃性粉尘，当环境中可燃性粉尘、点燃源、助燃剂3要素齐备后即可引发爆炸[3]。因此，通风除尘系统作为铝合金粉尘集聚的危险区域，应该引起足够的重视。

1 检测方法和结果

本次检测采用了粉尘采样器，热球风速仪，自动烟尘（气）测试仪等设备。现场粉尘采样测点布置如图1所示，采用粉尘采样器进行定点和个体采样；局部排风罩控制点风速检测点布置如图2所示；该局部排风罩为接受式排风罩，罩口风速检测如图3所示，采用热球风速仪测试；通风系统管道内风速、风量、粉尘浓度测点布置如图4所示，采用自动烟尘（气）测试仪检测。

图1 抛光车间定点和个体粉尘采样测点布置图

图2 抛光车间排风罩控制点风速检测点布置图

图3 接受式排风罩控制风速检测点布置图

图4 抛光车间通风系统管道内风速、风量、粉尘浓度测点布置图

表1 抛光车间定点采样粉尘检测结果

表1、2给出了该抛光作业现场的粉尘浓度检测情况，从职业卫生的角度看，作业现场环境的铝合金粉尘均满足国家标准GBZ 2.1-2006[4]要求。表3是该通风系统管道风速、风量和粉尘浓度的检测情况，由于检测点17位于气流主干管，测得风量为29329 m3/h，与系统设计总风量30000 m3/h相差小于3%，可知通风除尘系统实际运行风量达到了设计要求。检测点18、19、20分别位于该通风系统的3个支管段，由检测点风速可知，检测点18所在支风管的风速、风量基本满足规范 AQ 4272-2016[5]、AQ 4273-2016[1]和设计要求，由于检查时该管段无抛光作业，故现场测试气流中铝合金粉尘浓度较低；同样可知检测点19和20所在支管段的气流风速不满足规范要求，存在安全隐患。对比表1和表3中的粉尘浓度可知，管道内粉尘浓度要远高于工人的作业环境粉尘浓度，可见该通风系统在排除抛光作业现场产生的粉尘上是有一定效果的。率，无法达到设计要求的粉尘（不包括大颗粒物）捕集率85%以上，并且导致抛光打磨作业时粉尘四散，车间现场积灰严重。

表2 抛光车间个体采样粉尘检测结果

表3 通风除尘系统管道内气流参数测试结果

表4 局部排风罩控制风速测试结果

2 讨论与分析

表4为该通风除尘系统的局部排风罩控制风速的检测情况，根据AQ/T 4274-2016[6]要求：接受式排风罩控制风速要达到5.0 m/s。测试发现现场所有排风罩控制风速均达不到标准要求，部分排风罩控制风速甚至远低于该标准，这会严重降低该通风系统的捕尘效

由检测结果可知，该企业通风除尘系统为降低作业环境铝合金粉尘浓度确实发挥出了作用（表1、2中数据均满足标准要求），但是该通风除尘系统的粉尘捕集效果并未达到设计的要求，系统还存在风量分配不均，部分管段风速偏小（表3可知），局部排风罩设计不合理（表4可知）等问题。下面将进一步分析这些问题的产生原因，结合现场调研来探索问题的解决途径。

首先，该通风除尘系统本身存在如此多的安全问题，与该系统的设计不到位有关。由于该系统设计之时，很多相关的法规规范[1，5-6]尚未实施，受制于当时的技术水平和工程经验，出现目前这些问题也是情有可原。风机不满足防爆要求，部分管道风速过低，局部排风罩收尘效率低，打磨所产生的火花直接进入除尘系统，电气设备未做静电接地等，这些问题都是需要在设计阶段综合考虑解决。《职业病防治法》第23条规定：用人单位必须采用有效的职业病防护设施。国家安监总局51号令颁布的《建设项目职业卫生“三同时”监督管理暂行办法》要求建设项目职业病防护设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用（简称职业卫生“三同时”）。通风除尘系统作为铝合金粉尘企业最主要的职业病防护设施，保证其及时、有效、安全的运行，首先就要在设计阶段把好第一关。

其次，通风除尘系统的平时运行和维护保养也很重要。平时运行时，在工厂开工前，通风除尘系统应提前10分钟开启，先将系统中积留的粉尘排除，避免开工后大量新产生的粉尘与除尘系统中原有的粉尘混合，形成高浓度的粉尘云；在工厂停工后，该系统再延时运行10分钟后关闭，使得除尘系统中的粉尘尽量排除干净。针对通风管道中容易积灰的较长水平管段、三通四通、直角弯头等处，应及时清理疏通，设置专人维保，定期观察，在清理时防止二次扬尘，遗漏死角等。对袋式除尘器的人工收尘工作也不可马虎。袋式除尘器的收尘桶应及时更换，避免粉尘溢满，对装满粉尘的收尘桶也应设置统一安置点，安置点要求远离火源和人员密集区，对安置点中的粉尘也应及时运出，妥善处理。现场收尘桶摆放杂乱不堪，地面积灰严重，并且该安置点毗邻生产车间，存在较大的安全隐患。

第三，该工厂的管理人员对通风除尘系统的认识不足，管理措施不到位也是造成安全隐患的一个重要方面。根据对现场管理人员和生产工人的询问调研发现，生产工人对铝合金粉尘的爆炸危险性认识严重不足，管理人员虽然意识到了铝合金粉尘的危险性，但是忽视了通风除尘系统引起的新生安全隐患。思想上的麻痹大意往往是克服安全隐患的最大障碍。因此，必须对该工厂所有员工加强安全教育，尤其是针对铝合金粉尘危险性的认识教育。设置专人来负责工厂的安全生产工作，针对包括通风除尘系统在内的安全隐患问题进行整改，并在整改完成后负责后期运行和维保工作。

最后，与通风除尘系统相关的警示标志标识设置不到位，企业安全管理规定没有统一落实。管理人员对上述安全隐患尚且认识不足，企业的生产工人更是认识不到这些安全风险。就算平时通过安全教育培训知道有安全风险，尚且有人可能因为疏忽大意而出现差错，更何况在毫不知情的情况下。因此，通过张贴安全警示标志标识，时刻提醒看到的每个人，才能将这种疏忽大意的风险降到最低。

3 结论

惨痛的事故教训已经发出足够的警示[7]，铝合金粉尘企业的通风除尘系统等职业病防护设施，不要成为应付检查，欺瞒员工的摆设，更不能变成新的安全隐患。因此，企业应重视通风除尘系统的安全性，避免类似事故的发生。

一、严格执行《职业病防治法》、《建设项目职业卫生“三同时”监督管理暂行办法》等相关法律法规。铝合金粉尘企业在设计安装通风除尘等职业病防护设施时应充分考虑防护设施本身的安全性，采取符合最新法律法规要求的安全措施和设施，建设项目主体工程与防护设施同时设计、安装和投入使用。

二、已安装通风除尘系统的铝合金粉尘企业更要重视可能存在的安全隐患。监管部门应要求企业根据最新的法规标准，对通风系统存在的安全隐患进行自查自改，问题严重的还应邀请专业人员对现场进行测试评估，提出科学的整改意见并指导整改和验收。

三、铝合金粉尘企业还应设置专人负责安全管理，对安全管理人员和企业员工定期进行职业安全和健康知识培训。针对职业病防护设施的日常运行和维护保养，科学制定和施行日常管理规定，并告示全体员工。在日常管道清灰、车间地面台面积灰清扫、粉尘清运等环节上严格禁止正压吹送的方式，合理采取防止二次扬尘的措施。

四、存在爆炸危险的职业病防护设施（如除尘器泄爆口等处）应张贴警示标识及应急措施说明，严禁烟火。禁止员工用砂轮机打磨锉刀等生产工具，针对除尘系统中的除尘器、过滤网等易损部件或耗材，应定期组织检查检测，及时修复或更换。