职业病防护设施设计思路

职业病防护设施设计思路

陈建武，中国安全生产科学研究院

010-64941249，[email protected]

2014年7月25日星期五

防护设施设计

p设计思路

p1.防护设施设置的必要性p2.合理性（符合性）p3.有效性（防护效果）

31 必要性分析

p防护设施设置的条件（发生职业病或事故可能性和严重程度）

u专篇－进行设计

ü根据预评价情况确定，超标？不超标ü专业知识＋职业卫生基础知识ü经验法、模拟试验分析法

u验收时－要求设置的是否落实

ü预评价、设计专篇的落实情况，浓度？ü多采用检测检验法

5内容概述

p职业病防护设施的设计思路

p通风方式、排风罩类型选择p通风系统评估

p噪声、电磁辐射等治理案例

2

1 必要性分析

p设置有效的职业病防护设施是用人单位的责任和义务p防护设施设置的条件（发生职业病或事故可能性和严重程度）

u存在危害因素

ü发生源

ü有害物质特性（应急救援设施）u有人员接触

ü人员数量、接触频次u正常条件下浓度超标

ü急性职业损伤－应急救援设施

4

1 必要性分析

p分析内容

u发生源及危害因素有害性分析

Ø职业病危害因素的种类、理化性质、毒理特征

u接触分析

Ø接触的人员和数量、接触方式、接触频次和时间

u危害程度分析

Ø类比工程接触浓度/强度

Ø发生职业病的危险程度分析（可能性和严重程度）

6

1 必要性分析

p识别：危害因素、来源（发生源、发生风湿）、接触人员p分析

u有害性分析：有毒物质、气体、吸入、中毒

u接触分析：工种及人数、作业地点、危害因素、接触方式、接触时间、接触频次

p危害尘毒预测

u接触浓度

u发生职业病的危险程度

72 设置的合理性（符合性）

p设置防护设施的种类、类型、位置

u分析职业病危害因素发生源的分布、发生方式、发生量以及人员接触方式等情况的基础上u重点针对职业病防护设施设置的种类、型式、位置等进行进行设计。

Ø湿式作业、喷雾降尘、通风

Ø通风类型（全面通风、局部通风、吹吸式通风、混合通风）Ø排风罩类型

92.1 通风防护设施

p防护设施

u通风等工程措施u为何讲通风

p通风作用

u危害Ø缺氧

Ø化学有害因素（粉尘、毒物、生物）Ø火灾爆炸u目的

Ø提供新鲜空气

Ø稀释浓度、稀释及排出Ø温湿度的调控

防护设施设计

p1.防护设施设置的必要性p2.合理性（符合性）p3.有效性（防护效果）

8

2 设置的合理性（符合性）

p防护设施的种类、类型

u湿式、通风、隔离、密闭等u综合治理（1种或几种）u通风防护设施

Ø全面通风

Ø局部通风（－排风罩类型选择）Ø吹吸式通风

干法工艺

湿法工艺

10

(1) 通风方式

12

(1)-1 通风系统分类及比较

自然通风

机械通风

全面通风

局部通风

自然通风

机械通风

全面通风

局部通风

13

1）自然通风

p自然通风风动力

u温度－密度流u风力－压力差u扩散－浓度差

p适用范围

u当生产车间有害气体、粉尘浓度较低或温、湿度较高时，可以取得既经济又有效的通风效果。

u当毒物危害较大，逸散浓度较高，进风需过滤和处理时或进风能引起雾或凝结水时，不得采用自然通风。

p注意事项

u余热大的热车间常用自然通风进行全面换气，降低温度。u自然通风换气量与室外气象条件密切相关，难以人为控制。u产热设备的局部排气系统也可以采用自然通风。

3）自然通风和机械通风对比

经济性无需动力，经济性好费用较大适用性有热压、风压、浓度差场所均适用外界影响易受环境影响

性能稳定

典型场所

平炉车间和轧钢车间，余热量较大的热车间

热车间自然通风敞开厂房自然通风通风柜

(1)-2 按空气流动动力分类

自然通风

热压、风压、密度差

通风系机械通风

风机动力

统

混合通风

两者并存

2）机械通风

p动力来源：风机

p风机分类：轴流式、离心式等

p适用范围（优点和缺点）

u进入室内的空气可进行过滤（加热、冷却、干燥、加湿），满足卫生要求；

u排出车间的空气可对粉尘或有害气体进行净化，回收贵重原料，减少污染；

u可将新鲜空气按工艺布置特点分送到各个特定地点，并可按需要分配空气量，还可将废弃气体从工作地点直接排出。

u机械通风所需设备及其维修费用较大

(1)-3 按作用范围分类

全面通风

整个厂房/车间进行通风、换气

通厂房/车间内某风个局部作业场所系局部通风

进行通风、换气

统

吹吸式通风

厂房/车间内某个区域内进行通风、换气

1）全面通风

p特点

u稀释有害物浓度至标准限值以下

u效果取决于通风换气量和车间内的气流组织

p适用范围

u散发湿、热或有害物质的车间，当不能采用局部通风时，或采用局部

通风仍不能满足卫生要求时，应采用或辅助全面通风。（污染源不固定、有害物质不能控制在一定区域内）u全面通风应尽量采用自然通风，以节约能源和投资。当自然通风达不

到卫生要求时，则采用机械通风或自然和机械相结合的联合通风。u设置集中供暖且有排风的生产厂房及辅助建筑物，应考虑自然补风的

可能性。当自然补风达不到室内卫生和生产要求或在技术、经济上不合理时，应设置机械通风系统。

19

2）局部通风

p局部排风

u广泛应用与车间防尘、防毒、防暑降温等p局部送风

u局部送风常适用于高温车间内只有少数局部作业地点需要通风降温场所

局部通风

1、定制式

A、送风式2、可移动

B、排风式

21

(1)-4 吹吸式通风－特点

p在相同条件下，排风量比外部排风罩的少，抗外界干扰气流

能力强，控制效果好，不影响工艺操作，但增加了射流系统。

主要用于因生产条件限制，外部吸气罩离有害物源较远，仅靠吸风控制有害物质较困难的场合。

2）局部通风

p局部通风系统构成

u利用局部气流，使局部工作地点不受有害物质的污染。p优点

u排风量小、控制效果好，投入比全面通风小。u凡是散发有害物质的作业场所，应优先考虑。

20

3）全面通风和局部通风对比

原理稀释

排出有害物或送入新鲜空气污染物扩散整个空间污染物被排走控制因素风量风速设备费较低较高运行费较高较低尾气处理不能

可

整体比较易受干扰，经济性能不是很好稳定性好，经济性较好适用场所

污染物毒性小、浓度低（量少）污染物毒性大、浓度高（量多）污染物分布广泛

污染源分布面积小污染物进入空气速度慢且均匀污染源进入空气快且无规律作业人员呼吸带离污染物较远

作业人员呼吸道离污染源较近拟回收废弃中有害物质

(1)-4 吹吸式通风－特点

(1)-4 吹吸式通风－分类

A、垂直气流吹吸式通风

1、开放型

2、密闭型

B、水平气流C、斜向气流

(1)-4 吹吸式通风示例铜粉

27(1)-5通风方式选择

有害物质健康风险分类

1、危害低等，长时间暴露于低浓度不造成不适或抱怨；短时间暴露于较高

浓度不造成累积性健康危害；瞬间大量吸入不造成无法回复的健康危害。Ex.厌恶性粉尘(惰性粉尘)

2、危害中低等，长时间暴露于低浓度不造成累积健康危害，但使部分劳工

刺激不适；短时间暴露于较高浓度不造成无法回复的健康危害，但使劳工严重困扰；瞬间大量吸入不排除造成无法回复的健康危害的可能性，但即使是较严重的案例，致命机率（包括间接致死）仍低。

3、危害中等，长时间暴露于低浓度环境，可能造成累积健康危害；短时间

暴露于较高浓度，可能造成无法回复的健康危害；瞬间大量吸入时，可能致命（包括间接致死）。Ex.游离二氧化硅粉尘

4、危害最高，法规或规范建议应避免劳工吸入。长期暴露于低浓度环境或

短时间暴露于较高浓度时，可能致癌、永久损害生殖系统或脏器功能，甚至致死。EX-Beneze

29

(1)-4 吹吸式通风示例

26

(1)-4 吹吸式通风示例

28

(1)-5通风方式选择

有害物质健康风险分类（续）

危害低危害中低等过滤循环整体换气

整体换气局部排气

局部排气密闭作业

密闭作业

30

(1)-5通风方式选择示例31(1)-5通风方式选择示例

33

(2) 排风罩类型

35(1)-5通风方式选择示例

32

(1)-5 通风方式分析与评估示例

台北雪山隧道，新北市坪林区、宜兰县头城镇，1.3km通风竖井: 3座（一号竖井深度高达512米）

(2)-1 局部排风系统－构成及各部分作用

p局部通风防护设施？p排风罩？

u局部排风系统组成

Ø排风罩Ø通风管道Ø净化装置Ø

风机组成

36

(2)-2 局部排风系统－常见排风罩

密闭罩

柜式排风罩

大门空气幕

排风罩

外部吸气罩

吹吸罩

接受式吸气罩

37

(2)-2 局部排风系统－常见排风罩

p柜式排风罩

u它的结构形式与密闭罩相似，只是罩的一面敞开。

39(2)-2 局部排风系统－常见排风罩

p接受式吸气罩

u诱导气流带动有害物一起运动，如高温热源上部的对流气流及砂轮磨削时抛出的磨屑大颗粒粉尘上所诱导的气流等。

41(2)-2 局部排风系统－常见排风罩

局部

p密闭罩

u局部密闭罩:

Ø

只将工艺设备放散有害物的部分加以密闭的排风罩

整体

u整体密闭罩

Ø

将放散有害物的设备大部分或全部密闭的排风罩

u大容积密闭罩

大容积Ø

在较大范围内，将放散有害物的设备或有关工艺过程全部密闭起来的排风罩

38

(2)-2 局部排风系统－常见排风罩

p外部吸气罩

u伞形罩

Ø悬挂于有害物发生源上方u侧吸罩Ø安装在有害物发生源的侧面u下吸罩

Ø

安装在有害物发生源的下面

40

(2)-2 局部排风系统－常见排风罩

p吹吸罩

42

(2)-2 局部排风系统－常见排风罩

p大门空气幕

u利用高速气流形成的气幕将污染物气流与洁净空气隔离u按形式分

l侧送式空气幕l下送式空气幕l上送式空气幕

u按送出气流温度分

l热空气幕l等温空气幕l冷空气幕

43

(2)-3 排风罩的设计原则

p（1）形式适宜p（2）位置正确p（3）风量适中p（4）强度足够p（5）检修方便

45

(2)-4 排风罩类型示例47(2)-3 排风罩的设计原则

p应将有害物予以捕集，使工作区有害物浓度达到标准的前

提下，提高捕集效率，以较小的能耗捕集有害物。

p可密闭的发散源，应首先采用密闭措施，尽可能将其密闭，

用较小的排风量达到较好的控制效果。

p当不能将有害物源全部密闭时可设置外部罩，罩口应尽可

能接近有害物源。p当排风罩不能设置在有害物源附近

或罩口至有害物源距离较大时，可设置吹吸罩。对于有害物源上挂有遮挡吹吸气流的工件或隔断吹吸气流作用的物体时应慎用吹吸罩。

44

(2)-4 排风罩类型示例

四面敞开一面遮蔽两面遮蔽三面遮蔽四面遮蔽

46

(2)-4 排风罩类型示例

×v

48

(2)-4 排风罩选用示例49(2)-4 排风罩选用示例51(2)-4 排风罩选用示例

喷雾降尘效果

53(2)-4 排风罩选用示例

50

(2)-4 排风罩选用示例

52

(2)-4 排风罩选用示例

54

(3)-1 通风风道

p通风除尘管网要求：

u确定各设备的位置以及通风管道的大小和布置（大小和位置合适）u尽量布置紧凑，缩短管道长度（尽量短）

u管道内的气流速度不小于搬运速度，尽量避免水平布置,

l

轻10-12，干、粉末12-17；中等17-20；重尘20-22；重或湿>22

u尽量减少弯头数目，弯头曲率半径一般应取管道直径的2～2.5倍u巨型弯头宽厚比愈大愈有利

55(3)-2 通风风道

57

2.2 湿式抑降尘防护设施示例

干法

湿法

单侧放矿→四周放矿

59

(3)-1通风风道

p通风除尘管网要求：

u三通应设在渐扩管处，其夹角30°～45°

u变颈处应设渐扩管或渐缩管，长度应为管道直径差的5倍以上u风机出口管的连接要考虑尽量避免涡流的产生。

56

2.2 湿式抑降尘防护设施示例

干法工艺湿法工艺

湿法清扫

干法清扫

58

2.2 湿式抑降尘防护设施

p喷雾降尘

p抑尘剂

60

2.2 湿式抑降尘防护设施612.3 物理因素防护设施

p噪声作业

u8h/d或40h/w噪声暴露等效声级不小于80dB(A)

p分类

u稳态噪声－慢挡，声级波动＜3dB(A)u分稳态噪声－慢挡，声级波动≥3dB(A)u脉冲噪声

l噪声突然爆发又很快消失脉冲噪声限值

l持续时间≤0.5s工作日接触脉冲声压级峰值l间隔时间＞1s

次数（n，次）dB(A)l

声压有效值变化≥40dB（A）

n=100

140p限值

100＜n=1000130u稳定＋非稳态限值－85dB（A）

1000＜n=10000

120

63

2.3 物理因素防护设施

p噪声防护设施选用分析步骤u（1）确定主要噪声源u（2）确定噪声类型

Ø机械性噪声、空气动力学噪声等

u（3）分析噪声频谱

652.2 湿式抑降尘防护设施

62

2.3 物理因素防护设施

p声源分类

u机械性噪声、空气动力性噪声、电磁性噪声

p防护技术

u消声、吸声、隔噪p传播过程及对应控制技术

u声源－消声

Ø消音器－空气动力学噪声Ø减振器或减振层－机械性噪声

u传播途径

Ø阻断、屏蔽、增加距离、布局

u人耳

Ø个体防护

64

2.3 物理因素防护设施

p噪声防护示例

66

2.3 物理因素防护设施

p噪声防护示例

672.3 物理因素防护设施

p噪声防护示例

692.3 物理因素防护设施

p微波

u脉冲微波与连续微波

u固定微波辐射与非固定微波辐射

Ø固定：固定天线或运转天线的t0/T＞0.1的辐射；Ø非固定：运转天线的t0/T＜0.1的辐射；

Øt0指接触者被测位所受辐射大于或等于主波束最大平均功率密度50%的强度时的时间；ØT指天线运转一周时间。

u肢体局部微波辐射与全身微波辐射

Ø肢体局部：仅手或脚部受辐射；

Ø全身：包括头、胸、腹等一处或几处受辐射。

71

2.3 物理因素防护设施

p噪声防护示例

68

2.3 物理因素防护设施

p噪声防护示例

70

2.3 物理因素防护设施

p微波等电磁辐射物理因素控制途径－综合治理

u有源头

?无，大??小，强?若u无线有线闭路连接u源屏蔽

u个体防护u缩少作业时间

u加强职业健康监护

传播途径

u设置吸波、屏蔽材料（断），利用树木等u改变方向（布局），如天线背对劳动者u增加距离（减弱），如：远程操控

接收者

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2.3 物理因素防护设施

p微波防护示例

吸波、屏蔽材料选择

732.3 物理因素防护设施

p高温－平均WBGT指数≥25℃p隔热

u热绝缘

Ø发热体外直接包覆一层导热性能差的材料u热屏挡

Ø常用的有玻璃板、石棉板、铁板等

p局部降温

u送风扇、喷雾风扇、空气淋浴等

75防护设施分析与评价

p1.防护设施设置的必要性p2.合理性（符合性）p3.有效性（防护效果）

772.3 物理因素防护设施

p微波防护示例

74

2.3 物理因素防护设施

p高温防护示例

76

3.1 有效性评价指标

p职业接触限值

u适用于所有职业病危害因素

p通风设置

u全面通风量和通风换气次数

Ø适用于全面通风

u气流组织

Ø适用于全部通风设施，尤其适用于全面通风u控制风速

Ø适用于局部通风和吹吸式通风

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3.1.1 职业接触限值

p限值标准

uGBZ2.1和GBZ2.2

uTWA、STEL、MAC、超限倍数

p检测值VS 职业接触限值

u仅反映危害因素浓度情况，可确保浓度符合要求；u浓度符合要求，并不意味着职业病防护设施有效。

p分析与评价方法

u预评价u控制效果评价

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3.1.2 全面通风量和通风换气次数

p新风量

u工作场所的新风应来自室外，新风口应设置在空气清洁区，新风量应满足下列要求：Ø非空调工作场所人均占用容积

l＞20m3的车间，应保证人均新风量≥20m3/hl＜20m3的车间，应保证人均新风量≥30m3/h

Ø采用空气调节的车间，应保证人均新风量≥30m3/hØ洁净室的人均新风量应≥40m3/h

u《采暖通风与空调调节设计规范》（GB50019-2003）规定：“工业建筑应保证每人不小于30m3/h的新风量。

813.1.2 全面通风量和通风换气次数

p全面通风量计算方法之一

uYs（作业环境有害物浓度限定值）的选择uSTEL、TWA、MAC

uP173计算是设定作业环境浓度为PC-STEL

－Ys=MAC8h

Ys=PC-TWA

＞8hYs=PC-TWA×8/每天实际工作时间

Ys= 下面二者中的较小者

＜8h

（1）PC-TWA×8/每天实际工作时间（2）PC-STEL中较小者

83

3.1.2 全面通风量和通风换气次数

p新风量、全面通风量和通风换气次数之间的关系

u卫生要求的最小新风量是以人呼出的二氧化碳进行估算得出的，主

要是满足室内人员呼吸的需要。因此，即便车间内不产生有害物质

也要确保新风量。

u集中空调系统的车间或封闭式车间，新风量必须评价，全面通风量以及换气次数不能取代。

u全面通风量和换气次数更强调有害物质、余热和余湿的排除。

u全面通风量和通风换气次数适用于全面通风防护设施的评价。

全面通风量

＝换气次数×房间体积

新风量

80

3.1.2 全面通风量和通风换气次数

p全面通风量计算方法之一

Q=

M式中：

Ys-Yo

Q——换气量，m3/h；

M——有害物产生量，mg/h；

Ys——作业环境有害物浓度限定值，mg/m3；

Yo—

—新鲜空气中该种有害物浓度，大约Yo=0。

82

3.1.2 全面通风量和通风换气次数

p全面通风量计算方法之一

Q=

Mu某作业场所苯的产生量M=30mg/h

Ys-Yo

u苯的PC-TWA为6mg/m3，PC-STEL为10mg/m3。u新鲜空气中苯的本底浓度Y0=0。

84

3.1.2 全面通风量和通风换气次数

p全面通风量计算方法一

Q=

MYs-Yo

u同时放散有害物质、余热和余湿时，全面通风量应按其中所需最大的空气量确定。u存在多种有害物时全面通风量确定

Ø

当数种溶剂（苯及其同系物、醇类或醋酸酯类）蒸气或数种刺激性气体同时放散于空气中时，应按各种气体分别稀释至规定的接触限值所需要的空气量的总和计算全面通风换气量。

l苯、甲苯、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯

Ø

除上述有害气体及蒸气外，其他有害物质同时放散于空气中时，通风量仅按需要空气量最大的有害物质计算。

853.2 气流组织

u气流组织形式

均匀混合

短路

置换

活塞流

87

3.2 气流组织

p气流组织原则

u热车间

l采用下送上排

u只产生粉尘，不散发有害气体车间

l采用上送下排－避免二次扬尘和利用粉尘重力

只有尘，上热车间

部送风

避免扬尘

89

3.1.2 全面通风量和通风换气次数

p全面通风量计算方法二

u有害物散发量无法确定时的风量计算Ø按经验式计算：L=n×V

ln为通风换气次数(次/h，可查手册)

p《采暖通风与空调调节设计规范》等相关行业标准规定了部分工业建筑的通风换气次数

p《工业企业设计卫生标准》规定“事故通风的风量宜根据

工艺设计要求通过计算确定，但换气次数不宜＜12次/h”。

lV为通风车间有效房间体积（m3）

p通风车间体积－设备等所占体积

86

3.2 气流组织

p全面通风气流组织原则

u送风口靠近人，排放口靠近位置

污染物，操作人员位于污染物的上风侧；

u车间卫生条件比周围环境要

压力

求高，应保持室内正压；

u全面通风时进气气流应均匀分布，减少涡流，避免有害涡流

物积聚；

u进排风口位置安排得当，避

免气流短路；

短路

88

3.2 气流组织

p气流组织检测

u送风口、排风口位置进行粗略判断u发烟装置

Ø发烟管Ø烟雾发生器

90

3.2 气流组织气流均一型吹吸式通风装置气流组织演示喷漆房新鲜空气和有害物质气流组织动画演示

91

3.3 控制风速

控制风速参考值

危险度低危险度高没有气流或容易设置挡板的场合0.20～0.250.25～0.30中等程度气流的场合

0.25～0.300.30～0.35气流较强或难以设置挡板的场合0.35～0.40

0.38～0.50

气流激烈的场合0.5气流非常激烈的场合

1.0

93

3.4 岗位有害物质的控制效率

95

3.3 控制风速

p除外部排风罩意外，控制风速和面风速均相同p控制点与控制风速

u为保证有害物全部吸入罩内，必须在距吸气口最远的有害物散发点（即控制点）上造成适当的空气流动。

u控制点的空气运动速度称为控制风速。

92

3.3 控制风速－伞吸罩

p伞形罩V0值依据围挡程度、罩口悬、挂高度、罩口面积、工作台面最不利边缘点所必需的控制风速计算。

u排出无刺激性有害气体：V0=0.3～0.5m/su排出有刺激性有害气体：

Ø四面敞开：V0=1.05 ～1.25m/sØ三面敞开：V0=0.9～1.05m/sØ两面敞开：V0=0.75～0.9m/sØ一面敞开：V0=0.5～0.75m/s

94

3.5 给出控制风速和位置参数

96

3.5.1 案例1973.6 设计过程预留检测口

p《排风罩的分类及技术条件》（GB16758-2008）p罩口平均风速测定方法u罩口测量法

Ø匀速移动法Ø定点测定法

u管道内测量法

Ø风罩排风量计算罩口平均风速

ü直读法（管道内风速＜5m/s）ü间接法（管道内风速＞5m/s）

993.6.2 管道内测量法

p间接法

u测量断面的选择（风速、风量、风压）

Ø测量断面应选择在气流平稳的直管段上。

Ø测量断面设在弯头、三通等异形部件前面（相对气流

运动方向）时，距这些部件的距离要大于2倍管道直径；Ø设在这些部件的后面时，应大于4～5倍管道直径。Ø现场条件许可时，离这些部件的距离越远，气流越平

稳，对测量越有利。Ø但是测试现场往往难于完全满足要求，这时只能根据

上述原则选取适宜的断面位置，同时适当增加测点密度，但距局部构件的最小距离至少是管道直径的1.5倍。

101

3.5.1 案例1

98

3.6.1 管道内测量法

p间接法（管道内风速＞5m/s）u测量仪器

Ø压差计Ø皮托管

u计算方法

100

谢谢！

102