职业卫生工程通风治理

1、职业卫生工程/通风治理,长荣大学职业暨环境与食品安全研究中心主任 中国劳工安全卫生管理学会 理事长 张振平 博士,1,2,学经历简介,学历 成大环工系毕 台大公卫所硕士 台大环境卫生所博士,经历 专职 台北市政府劳工检查所 技正（8年) 劳委会劳工安全卫生研究所 组长（18年） 兼职 台科大、中山医大、中国医大 副教授 卫福部疾病管制署咨询委员(迄今) CNS安全卫生标准起草委员(迄今) 教育部实验室安全卫生评鉴委员(迄今),前言,主要的目的 危害 缺氧 化学性危害因子 火灾爆炸 目的 提供新鲜空气 稀释浓度 稀释及排出 温、湿度调节,3,雪山隧道 -台北到宜兰 13km,4,整体换气,整体换

2、气又称稀释通风 污染物扩散后稀释(低于容许浓度) 排除污染物,5,局部排气,局部排气(Local exhaust system) 污染物未扩散之前利用吸气气流局部性予以捕集处理合乎法规排放标准排放至大气,6,使用时机,整体换气 污染物毒性低、浓度低(量少) 污染源分布广泛 污染物进入空气速度慢且均匀 作业人员呼吸带离污染源较远,局部排气 污染物毒性高、浓度高(量多) 污染源分布面积小 污染物进入空气速度快且无一定规律 作业人员呼吸带离污染源较近 拟回收废气中有用物质,7,8,概说- - 有害物依健康风险分类,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

3、；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) 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。 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 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

4、功能，甚至致死。EX-Beneze,9,概说-有害物依健康风险分类(续),危害低等,危害中低等,危害中等,危害最高,整体换气,局部排气,过滤循环,密闭作业,10,概说-依有害物运动特性分类,5m/sec：与高速气体流动、体积瞬间膨胀、产生不可控制之大量气相物质与热的意外化学反应有关，是最难控制的样态。作业中常见现象是爆炸、冲击、压力容器放泄、高速喷射或抛射。常见案例是铝材爆炸熔接、粉体袋装(如水泥或石灰)、回转抛射制程(如砂轮机研磨)、冲击雾化制程(如喷漆)、容器释压(如高温灭菌锅) 0.5-5m/sec：与中等速度空气流动、剧烈相变化、产生大量气相物质与热的标准化学反应有关，作业中常见现象是

5、可控制的燃烧与沸腾、快速加热、中速喷洒或抛射。常见案例是电焊(高热熏烟)、蒸汽沸腾、烹调油烟、板擦拍打、抛砂筛选、燃气排出等 0.05-0.5m/sec：与缓和的相变化、不同相之间的过饱和溶解、产生较少气体与热的温和化学反应有关，作业中常见现象是高速挥发、中低速加热、低速抛射、低速相分离。常见的案例是香精油灯、半湿式摩擦搅拌、超音波雾化、电解电镀制程等 0+-0.05m/sec：中低速挥发、纯粹的浓度扩散、缓慢的蒸发等几乎无速度的空气有害物发生过程。,整体换气装置,种类 自然换气 风力换气 温差换气 气体扩散,机械换气 排气式 供气式 排供气并用,温差换气,11,通风动力(自然力),温度 密度

6、流 风力 压力差 扩散 凡得瓦耳力,12,1.排气方式,利用抽气动力将室内有害空气污染物或废热抽出而形成负压状态，新鲜空气则由厂房开口(如门、窗等)自然进入。(排出的有害空气污染物或废热直接利用室外自然风予以稀释扩散) (污染物产量小且毒性较低的有机溶剂作业场所，粉尘作业环境较不适合。),13,2.给气方式,利用动力将室外新鲜空气导入作业环境中，使室内形成正压状态，将室内空气污染物藉由厂房的开口溢出而降低污染。 (亦可调节室内温湿条件),14,3.给排气并用方式气方式,利用动力将室外清净空气由作业环境中(1)未受污染区导入，(2)经过操作者位置后再向污染源所在(3)污染区移动，带走污染物并排放

7、至室外。 (给排气口尽量配置在相对一边，不可太接近而使新鲜空气造成短流。),15,16,有害物在通风作用下之质量,质量不灭定理 产生量(或增加量) -排除之量 =作业场所变化量 (Gt + QCinputt -QCt =VC) G:产生速率(mg/min)Q:换气量(m3/min) Cinput:随空气进入之污染物浓度(mg/m3) C:作业环境污染物浓度(mg/m3) V:作业环境大小(m3) 方程式之解(或浓度在不同时间变化量),17,换气量对浓度衰减之影响,18,特定时间内欲达某特定浓度,Q = 2 (m3/min),Q = 5 (m3/min),Q = 20 (m3/min),19,未

8、来现场可能遇到问题,(1)某体积为120立方公尺之车间在8:00AM开始工作，厂内有害物产生速率为每分钟0.02公斤，而且换气设施以每分钟20立方公尺进行换气。请问在8:30AM时，有害物浓度为每立方公尺多少毫克？ (2)如果9:00AM接到告知安监机构将在9:15AM到厂检查，因此车间立刻停止生产但换气设施继续运作，请问需立即以多少换气量来进行换气，才可在9:15AM及时达到容许浓度？(假设有害物容许浓度为50 mg/m3),20,浓度变化情形,9:15,9:00,21,整体换气装置,性能 需考虑流场模式 使用时需考虑安全系数 清除时间与V/Q成正比(V:空间体积),G(m3min)w/M.

9、W.24.4510-3,Q 风量G 污染物产生量C 理想浓度Co 外气中之浓度,W 每分钟消耗量MW 分子量,22,法令规定(台湾),整体换气 设施规则 气积 换气量 5.7 0.6 5.7 - 14.2 0.4 14.2 - 28.3 0.3 28.3 0.14,有机溶剂中毒预防规则 每小时消费量（公克）系数 系数0.3 0.04 0.01 铅中毒预防规则 每分钟1.67立方公尺,基本要求：低于暴露限值,23,ACH,ACH :AirChange perHour每小时换气次数，即换气率。也就是某房间(容积V)内的空气，每小时被换气系统提供新鲜空气所置换次数，单位为1/小时或1/hr。 ACH

10、 = Q / V * 60 (Q : m3/min，V: m3),24,ACH算法,每分钟空气被置换次数(1/min，次/min) Q(m3/min)/V (m3) 每小时换气次数 (将a结果乘上60即是换算成每小时次数) ACH (1/hr，次/hr) =Q(m3/min)/V(m3)*60(min/hr),25,工业通风在负压病房应用,26,负压病房之通风系统设计,负压状态与负压大小 ACH 有利于污染物排除之流场设计(why?) 人员操作安全 性能需求 硬件设计该如何达到上述需求呢？,27,负压隔离病房理想配置图,考虑前述负压(采用过量排气的设计)、有利流场以及相对位置。,28,V1 =

11、 V2,V1 V2,A=4R2,Q=60AV,29,局部排气装置,基本组成,30,局部排气(8/27)实际使用的包围式气罩,一般包围式气罩密闭手套箱,31,局部排气(7/27)实际使用的外装式气罩,侧吸式：须搭配有害物扩散上升速度 下吸式：对倾向落下的有害物效果最佳 接收式：最适合热上升的有害物,32,局部排气(9/27)实际使用的包围式气罩（排气柜）,33,局部排气(10/27)吹吸式气罩,只有吸过渡模式强抽模式,34,概说 前人为降低侧风影响所作的气罩改良,四面开启一面遮蔽两面遮蔽 三面遮蔽近似四面遮蔽 外装式气罩 挡板气罩 双挡板气罩 三挡板气罩 包围式气罩 气罩悬吊 安装于墙面 安装于

12、屋角 气流亭 排气柜,35,气帘技术(3)气帘辅助排气方法之概念,36,流场特征(2)数值模拟结果,37,确认能捕集颗粒微小的气胶后，以简易方式制备颗粒大、惯性大且缺乏浮力的冰冷气胶，导入控制空间，以考验实验组合的极限捕集能力。,38,39,透气帷幕实验（使用SF6均匀释放器）器材架设,40,41,气帘式气柜立体示意图,42,面速度无一定规范，而且排烟柜因人员操作、人员在周围走动、柜门移动、排烟柜本身等因素产生不稳定的气流，使得面速度难以维持。在过去台湾规定中曾要求面速度之大小，如下表: 控制风速与劳工暴露并无直接相关，目前台湾法规已删除，但可作为设计参数。,43,面速度测试(Face Vel

13、ocity Measurement),44,气罩性能评估,包围型气罩之控制风速为气罩开口面划分为16个等面积，每一个等面积中心点风速中最小者，为该气罩之控制风速。 外装型气罩为距离罩最远距离之污染有害物作业位置之风速。 局部排气装置开始使用时测定各气罩之控制风速，使用一段时间后再予以测定各气罩之控制风速，与前者比较，以了解其性能状况 示踪气体(trace gas)引进保护系数 释放气体 量测外侧浓度,ASHRAE-100,45,28.5in (0.72m),10in (0.26 m),SF6,N2O,Qtotal =14L/min Qindividual =1.56L/min Vindivid

14、ual=4.5 cm/s,3. EN 14175 Fume cupboards - Part3: Type test method,46,Fume Hood (固定风量),Ventilated Enclosure,Laminar Flow Booth,Slot Extract Hood,Biosafety Cabinet,局部抽气罩,80-120 fpm (0.4-0.6 m/s),60-80 fpm (0.3-0.4 m/s),80-120 fpm (0.4-0.6 m/s),Slot风速大于1 m/s,中心点风速大于0.5 m/s,Package Booth,负压,?,Ventilated

15、 Funnel,Is that correct?,47,环型气罩之应用,48,层流亭LFB Laminar Flow Booth VS 外装式气罩,49,50,工程改善之气罩设计(1),局部排气气罩设计考虑,51,工程改善之气罩设计(2),气罩型式决定,气罩开口大小应具有吸引全部污染物之功能，并使吸气气流之方向与污染气流之方向一致。 气罩开口之外缘设置凸缘时，可防止非污染物之空气流入且具有获得较大风速之优点；不论何种型式之气罩应尽量设置凸缘，可减少气罩外形成乱流而增加气罩压力损失。 外装式和接收式气罩开口面之吸气气流速度应尽量使之分布均匀，必要时亦可设置挡板或导风板防止气罩周围乱流影响，造成污

16、染物逸散。,52,53,54,工程改善之气罩设计(3),气罩性能评估,劳工暴露评估 局部排气装置运转时与停止运转时，分别于劳工呼吸带采样测定，比较二者差异，以评估其工程控制性能。 气罩外测浓度测定 气罩外测浓度称为抑制浓度，比较运转时与停止运转时浓度，以评估其工程控制性能。 控制风速 控制风速为气罩有效捕集进入气罩，所需要的最小风速，又称捕集风速。,55,高温工程改善(1),环境规划辅以整体换气改善现场高温问题,56,防尘工程改善(1),以局部排气改善现场粉尘问题,57,防尘工程改善(2),以局部排气改善现场粉尘问题,58,粉尘工程改善(3),以加装集气罩并调整风量以改善粉尘问题,炉石粉太空包

17、装作业区将原有设计送料管线延长，导致抽气量不足，炉石粉下滑于太空包时，未能适当回收粉尘，而逸散于作业环境当中。 建议应先调整导管风速达后，测试开口风量达到400-500cfm，再进行管线修正或再加装集气罩。,59,有机溶剂逸散工程改善,以局部排气改善现场有机溶剂逸散问题,60,工程改善之气罩设计案例,60,61,工程改善之气罩设计案例(Cont.),考虑,1.粉尘粒径较小 2.开模时之高温影响致使多数粉尘向上逸散,62,主要改善项目：排气管线规划,问题： CNC加工区各机都使用单独排气泵浦，各排气装置功能有限，且排气至同一主排气管,形成扰流,应重新设计。 改善建议： 1. CNC加工区应使用一

18、个主要抽风机，重新配置各排气导管，依需要配置不同风量。 .挑选适当材质之导管，并配合管内流速设计，避免管线噪音。,现场改善案例,63,错误设计,错误设计,改善建议： 每座油雾收集器所需风量：8.3m3/min 总最大所需风量=8.3*4=33.2CMM 采用12吋管线以避免管线噪音,现场改善案例(A-2),64,主要改善项目：局部排气设备管线配置,该作业场所之局部排气系统因分多次施工，未能有完善之规划，不仅管线交错复杂也有错接之状况发生，可能因此导致抽气效能无法完全发生功效，将现有局部排气设备与管线重新配置，以达到最佳效果。,现场改善案例(D),65,一、针对该作业环境，将现有之区域划分为人员

19、作业区与储槽区，两边分由一组5HP之抽风机座为主要排气风机，另由一组15HP之风机作为主要吸引前述两组系统之排气与空气清净系统所产生阻抗。 二、设计时依现场环境以最短距离作为规划目标，生产线区之各风罩进气口风速规划为12mps，储槽区之风罩口依现有设施以虚接为主，不作更动，入口风速规划为至少10mps。经计算后各风机马力足够，并建议依设计图于各抽气口机加装调节风门，以顺应作业所需。,现场改善案例(D-1),66,主要改善项目：集气罩改良,该作业场所之炉石粉太空包装作业区内，系因将中间送料管线延长，导致抽气量不足，使炉石粉下滑于太空包时，未能适当回收粉尘，而逸散于作业环境当中，应先调整导管风速达 3500fpm后，测试开口风量能达到 400-500cfm，再进行管线修正或再加装集气罩。,现场改善案例(E),67,最小排气风量 ：400-500cfm 最小导管风速 ：3500fpm,现场改善案例(E-1),68,主要改善项目：配备移动式局部排气设备,该单位因制作之钢件体积庞大、尺寸不一且作业场所中需使用天车等吊挂钢件。如加装固定式局部排气设备，势必造成作业上之困扰，使用移动式抽气