钢铁冶炼厂焦化生产中的呼吸防护

张颖琦

（3M中国有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

钢铁厂的焦化环节是整个冶炼的重要环节之一，焦化生产的焦炭是高炉炼铁的重要燃料和还原剂，也是整个高炉料柱的支撑剂和疏松剂。炼焦产生的化学品如：焦油、氨、粗笨、硫化氢、焦炉煤气和煤焦油等，经过回收加工后制取的产品可应用于化学工业、防水建材工业、碳素工业、耐火材料工业和航空航天工业等，净焦炉煤气还可用于民用和工业原料。因此，炼焦过程中产生的职业健康危害因素种类繁多且危害严重，生产过程中含有大量的粉尘和多种有毒有害物质，会对呼吸系统产生危害。

呼吸系统产生的职业病一直是我国占比最多的职业病，焦化厂的作业工人被诊断出呼吸系统职业病的种类和数量也居多，呼吸防护的法规和专业要求也是较高的。本文专门针对焦化作业主要的呼吸危害因素，以国内外职业健康防护相关标准和规章制度为依据，提出焦化作业中的呼吸防护解决方案。

1 焦化生产中危害呼吸系统的主要职业危害因素

1.1 原料中的主要危害物质

炼焦的主要原料有洗精煤，同时还要用到洗油、硫酸、氢氧化钠碱液、脱硫剂、氨水和高炉煤气。洗油通常是一种黄褐色或棕色油状液体，用于从焦炉煤气中洗出苯或萘系化合物的吸收油，是煤焦油或石油中的馏分[1]。脱硫剂通常是由石灰、石灰石和石灰质药剂配制的碱性溶液，用于吸收烟气中的二氧化硫和三氧化硫。焦化最后的主要产品、副产品和中间产品有焦炭、焦炉煤气、粗苯、煤焦油、氨等。

1.2 炼焦过程中的主要危害物质

炼焦过程中会产生成分很复杂的焦炉逸散物（Coke Oven Emissions，COEs），煤焦油沥青挥发物、苯及苯的同系物、氨、硫化氢、硫酸和氢氧化钠。焦炉逸散物COEs，主要包括颗粒物、挥发性有机化合物、苯可溶物、多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）和重金属（如砷、镉、铬、镍、铅）等[2]。在炼焦车间的炼焦炉内，有大量的煤焦油烟气从炉门及炉盖缝隙向外逸散，打开炉门作业时会有大量的棕黄色焦油蒸气混着大量的烟气向外逸出，其中含有大量的多环芳烃[3]。在煤气净化车间，冷却回收工艺中产生的苯及苯的同系物，会使作业环境中有一定浓度的苯、甲苯和二甲苯等有毒有害的有机气体。同时，煤气净化过程中的焦油分离装置、蒸氨装置、氨贮槽和氨水罐等处会有氨气泄漏散发。炼焦、熄焦过程中，由于煤的无氧燃烧，可产生硫化氢和二氧化硫；煤气净化过程中，煤气与脱硫剂反应变为单体硫的过程中产生硫化氢和二氧化硫[4]。

由以上分析可看出，焦化厂的主要职业危害有颗粒物和有毒有害气体。颗粒物有非油性颗粒物和油性颗粒物，非油性颗粒物如煤尘、焦炭粉尘、脱硫剂粉尘、烟尘等；作业过程中有洗油和煤焦油这些油性液体的存在，会使环境中的颗粒物形成油性颗粒物，如煤焦油沥青烟。有毒有害气体主要有苯系、多环芳烃（PAHs）、煤焦油沥青挥发物等有机气体，有碱性性质的氨气，有酸性性质的硫化氢、二氧化硫，还有无机的一氧化碳等。

2 职业危害因素对人体的危害

从文献统计的职业病数据来看，在钢铁冶炼厂，焦炉作业工人所患职业病种类最多、数量也最多，主要有尘肺病、职业性肿瘤、职业性化学中毒、皮肤癌、皮肤黑变病、苯中毒等，尤其是焦炉工人尘肺病和肺癌属于焦化厂最严重的职业病[3-6]。

2013年，由国家卫生计生委、人力资源社会保障部、安全监管总局（现应急管理部）、全国总工会4部门联合印发的《职业病分类和目录》，职业性肿瘤分类中增加的职业病其中之一有：煤焦油、煤焦油沥青、石油沥青所致皮肤癌，同时将“焦炉工人肺癌”修改为“焦炉逸散物所致肺癌”[7]。国标GBZ 2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素》中指出，焦炉逸散物和煤焦油沥青挥发物都确认为人类致癌物[8]。世界卫生组织国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer，IARC）2018年发布的最新致癌物清单中，“煤焦油蒸馏”“煤焦油沥青”和“焦炭生产”都被归类为一类致癌物质，即“对人为确定致癌物质”[9]，见表1。

表1 有害物质对人体的危害Tab.1 The harm of hazardous substances to human body

这些职业危害因素大多会通过呼吸道被吸入，有些颗粒物甚至会进入肺部深层永久停留，造成尘肺病、呼吸系统疾病甚至肺癌。因此，职业危害因素对呼吸系统的危害是造成职业病的主要原因，做好呼吸防护工作是降低焦炉作业工人职业病发病率的重要措施。

降低职业危害因素首先考虑采取工程控制措施，消除或降低空气污染物的产生或暴露水平，这是主动的预防措施。如：局部通风，送新风，采取隔离措施等。在工程控制基础上，采取个人防护措施保护作业人员。由于钢铁冶炼工艺的特殊性，冶炼厂作业环境都是开放式或半开放式的厂区，现场的很多职业危害因素很难用工程控制措施消除或者降低到不需要使用劳动防护用品的程度。因此，工人必须佩戴各种劳动防护用品来保护自己。

3 正确选用呼吸防护用品

职业病的预先防护要优先于治疗，有些职业病还是不治之症，做好呼吸防护是减少呼吸系统职业病爆发的主要措施，而正确选择呼吸防护用品是做好呼吸防护的首要工作。

焦化现场职业危害因素种类繁多，危害较大，现场会同时存在多种危害物。在实地走访一些钢铁冶炼的焦化厂时，发现现场工人使用呼吸防护用品有很多不规范之处：如现场危害因素评估不全面，导致防护不全面；选用的防护用品防护等级不足；呼吸防护用品的指定防护因数低于现场危害因数；工人没有正确使用和维护防护用品等。

3.1 现场危害因数和呼吸器的指定防护因数

用于呼吸防护的呼吸器有很多种，有过滤式呼吸器（口罩、半面罩、全面罩）、供气式呼吸器（电动送风呼吸系统、长管供气呼吸系统）和携气式的空气呼吸器（Self-contained Breathing Apparatus,SCBA）。选用呼吸器时，首先要评估现场有哪些危害因素，并检测这些危害物的现场浓度值。其次，要对比这些危害物浓度和GBZ 2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分：化学有害因素》中的职业接触限值（Occupational Exposure Limit，OEL）（例如：焦炉逸散物的8小时加权平均允许浓度PC-TWA是0.1mg/m3[8]），来计算危害因数。

危害因数的数值与选用什么类型的呼吸器息息相关，不同的呼吸器有不同的防护因数（Assigned Protective Factor, APF值）。GB/T 18664-2002中有指定防护因数（APF值）的定义，即一种或一类适宜功能的呼吸防护用品，在适合使用者佩戴且正确使用的前提下，预期能将空气污染物浓度降低的倍数[10]。表2为不同呼吸器不同的APF值和各种呼吸器优缺点的对比。

表2 呼吸器的APF值和优缺点对比Tab.2 The APF of different respirators and their advantages and disadvantages

所有污染物环境中应选用APF值大于危害因数的呼吸防护用品, 更多明细可参考GB/T 18664-2002里的表3“根据有害环境选择呼吸防护用品”。

3.2 呼吸器过滤元件的防护等级分类

GB/T 18664-2002《呼吸防护用品的选择、试用与维护》中指出，若颗粒物为液态或具有油性，应选择有适合过滤元件的呼吸防护用品[10]。GB 2626-2006《呼吸防护用品 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》中规定，过滤元件按过滤性能分为KN和KP两类，KN类只适用于过滤非油性颗粒物，KP类适用于过滤油性和非油性颗粒物,过滤元件的级别，见表3[11]。根据《用人单位劳动防护用品管理规范》要求，防护致癌性油性颗粒物（如焦炉烟、沥青烟等），要用过滤效率至少满足GB 2626-2006规定的KP95级别的防颗粒物呼吸器[12]，即KP95及以上的口罩或者滤棉。

表3 过滤元件的级别Tab.3 The filter efficiency

根据GB 2890-2009《呼吸防护 自吸过滤式防毒面具》，不同的有毒有害气体应选用不同功能的滤毒盒。例如：A型滤毒盒用于防护有机气体或蒸气，B型滤毒盒用于防护无机气体或蒸气，E型滤毒盒用于防护二氧化硫和其他酸性气体或蒸气，K型滤毒盒用于防护氨及氨的有机衍生物等[13]。

3.3 焦化作业中呼吸器和过滤元件的选择

综上所述，焦化生产中若选用过滤式呼吸器，可按如下建议选用。

焦化生产过程中产生致癌性的焦炉逸散物，包括油性颗粒物和非油性颗粒物，至少要使用KP95过滤等级，或者KP100的口罩或滤棉，滤棉要配合面罩使用KP95滤棉或KP100滤棉。同时产生的有机气体、酸性气体、碱性气体等混合性的有毒有害气体，要使用ABEK型的综合性气体防护滤毒盒，配合呼吸防护全硅胶半面罩或全硅胶全面罩使用。若危害因数低于10倍OEL值，则使用半面罩。若危害因数低于100倍OEL值，则使用全面罩，如下图。

图 滤毒盒和防护面具Fig. The cartridge and facepiece

颗粒物和有毒有害气体同时存在时，应选用防尘防毒组合功能的呼吸器。某些有毒有害物质不能用可过滤式呼吸器防护时，要使用隔绝式的供气式呼吸器。进入密闭空间作业，或接触未知污染物种类和浓度水平，以及缺氧环境等属于立即威胁生命和健康环境时，应直接使用正压式的空气呼吸器SCBA。

会被皮肤吸收的危害物，同时也应使用皮肤防护用品。另外，GBZ 2.1-2007中注解了对致癌物质的说明，致癌物质并不存在十足的安全水平，应尽量降低暴露水平和增强呼吸防护用品的使用。

4 正确使用和维护呼吸防护用品

选择了合适的呼吸防护用品，如果使用者不正确使用与维护的话，也不一定能起到应有的防护效果。所以，在使用任何呼吸防护用品前，应阅读使用说明书，了解其产品的功能、限制、佩戴方法、使用和维护过程中应该注意的事项等，或者联系防护用品生产商咨询相关使用和维护的注意事项。

适合性检验：在使用密合型呼吸器前应进行适合性检验[10]，确保呼吸器的适合性。佩戴好后，应检查呼吸器的气密性防止污染物从不密合的地方泄漏。

使用注意事项：要根据危害物种类选择防护全面的呼吸器；建立科学的过滤元件更换时间表，及时更换不能再用的滤棉或滤毒盒；不得私自修改呼吸器；避免使用已经破损的呼吸器。

口罩、滤棉和滤毒盒要杜绝水洗，可更换式呼吸防护面罩应经常清洗，保持卫生，延长使用寿命。清洗呼吸器面罩之前要取下过滤元件，清洗方法遵照制造商提供的使用说明。呼吸器应保存在干净干燥的环境中，避免高温日晒等。

5 结论

钢铁冶炼企业焦化厂提高完善职业健康呼吸防护工作应遵照以下4个步骤：识别现场危害物；评估危害物浓度；以国家法规和标准为依据选择正确的呼吸器；正确使用和维护呼吸器。此外，企业需要培养拥有职业卫生专业知识背景的团队，建立专门的职业健康防护管理机制，加强对工人的职业健康防护知识培训和监管，提高职业健康管理工作，从而减少与呼吸系统相关的职业病。