煙草粉塵的雙重危害及防治技術(shù)

馬新杰 馬成龍 高 陽 李昶君 甘芯齊

（山東中煙工業(yè)有限責任公司 滕州卷煙廠，山東 棗莊 277599）

0 引言

煙草粉塵是煙草加工企業(yè)普遍存在的物質(zhì)。從危害性講，兼有爆炸性與職業(yè)病危害的雙重危險。從煙草粉塵的兩種主要危害性出發(fā)，采取有效的安全防范措施，降低煙草粉塵對人的危害，預(yù)防煙草粉塵爆炸事故的發(fā)生，對煙草行業(yè)的安全發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

1 煙草粉塵的來源

粉塵是懸浮在空氣中的微小固體顆粒（國際上以粒徑小于75μm為標準限值），一般由固體物料受機械力作業(yè)破碎而產(chǎn)生。煙草粉塵則是在卷煙生產(chǎn)過程中在機械作用下（破碎、篩分、運輸?shù)冗^程）產(chǎn)生的含有多種成分的微細顆粒。有研究表明：煙草粉塵是一種有機粉塵，也是一種混合型粉塵。除游離的二氧化硅外，還含有尼古丁、煙焦油、添加劑、細菌、真菌等微生物成分[1]。

煙草粉塵主要來源于以下幾個生產(chǎn)過程：制絲工藝過程中的切片、切絲、梗預(yù)處理、煙葉預(yù)回潮、加香加料、壓梗、烘絲等工序；卷接包工藝過程中的卷接煙、殘煙處理工序。而在生產(chǎn)過程中，如除塵、篩分、振槽震動、皮帶輸送、風力輸送，車間的保養(yǎng)、清掃都會引起煙草粉塵的飛揚。

2 煙草粉塵的危害

2.1 煙草粉塵的職業(yè)性危害

在國家發(fā)布的《職業(yè)病危害因素分類目錄》（2015版）中，煙草粉塵作為粉塵類職業(yè)病危害因素列入其中。由于長期處于含有懸浮狀態(tài)煙草粉塵的環(huán)境中，會導(dǎo)致人呼吸系統(tǒng)的慢性損傷，具體病理為：煙草粉塵通過鼻腔、口腔等呼吸道進入人體肺部，對肺部的粘膜具有刺激作用、致敏作用，長期作用會導(dǎo)致肺部纖維化或塵肺。不僅如此，煙草粉塵還具有毒性，可通過皮膚、粘膜的刺激、致敏，引起肺泡炎，嚴重者導(dǎo)致人體機體免疫水平的改變[2]。

從對人體健康危害的途徑來講，煙草粉塵的危害程度不僅取決于煙草粉塵的濃度，還與煙草粉塵的粒徑有關(guān)系。只有粒徑足夠小的粉塵才可以通過人的呼吸進入呼吸道深部、肺泡。為了預(yù)防粉塵對人體的傷害，我國制定了若干標準用于控制生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境中的粉塵濃度，降低其污染性、有害性。根據(jù)GBZ 2.1-2007《工作場所有害因素接觸限值第1部分：化學有害因素》，煙草粉塵總塵的標準限值為2mg/m3。而在這2mg/m3的粉塵中，最具有危害性的則是粒徑小于10μm的粉塵。國際上將粒徑為10μm（PM10）的粉塵稱為可吸入顆粒物，它可以到達呼吸道深部。小于2.5μm（PM2.5）的粉塵稱為可入肺顆粒物，它可以到達細支氣管和肺泡，在肺泡上粘附、積累下來，從而損傷肺泡和粘膜，進一步引起塵肺，更甚者導(dǎo)致肺癌。

2.2 煙草粉塵的爆炸危害性

煙草粉塵不僅具有職業(yè)性危害，還具有可燃性與爆炸性。國家發(fā)布的《工貿(mào)行業(yè)重點可燃性粉塵目錄》（2015版），已將煙草粉塵納入可燃性粉塵序列之中，見表1。

表1 工貿(mào)行業(yè)重點可燃性粉塵目錄（2015版）Tab.1 Catalogue of key combustible dusts in the industry (2015 edition)

盡管煙草粉塵的爆炸危險等級為一般，但是煙草粉塵具有可燃性，如果滿足了粉塵爆炸的基本條件，在一定的環(huán)境下，煙草企業(yè)加工過程中飛揚的粉塵遇到火源就有爆炸的風險。粉塵爆炸的危害性是極大的，與火災(zāi)危害比較，粉塵爆炸具有極強的破壞性，還具有二次爆炸的可能性。粉塵爆炸的次生災(zāi)害是引起大面積火災(zāi)，產(chǎn)生有毒有害氣體（主要是一氧化碳和爆炸物自身分解的尼古丁等毒性氣體）引起中毒。要預(yù)防粉塵爆炸必須了解粉塵爆炸的機理。粉塵爆炸一般需要具備5種要素，即：燃燒三要素——氧化劑、可燃物、點火源，再加上懸浮狀態(tài)的粉塵和密閉的空間。具體過程為：懸浮在空氣中的粉塵與空氣中的氧氣充分的混合，含有氧氣分子的粉塵云，遇到能夠引燃的熱能，瞬間開始化學反應(yīng)進行燃燒，燃燒的過程中伴隨著熱能的大量釋放，形成更具危害性的燃燒——爆燃。爆燃的直接結(jié)果是使燃燒氣體溫度急劇升高，混合氣體的體積快速膨脹，積聚成巨大的膨脹壓力，這種壓力在受限的空間內(nèi)，如果沒有泄壓的裝置或措施，就會發(fā)生爆炸。發(fā)生爆炸時產(chǎn)生的高溫沖擊波又將堆積的粉塵吹揚成懸浮狀態(tài)，進而發(fā)生連鎖式的爆炸。在這里需要說明的是，懸浮狀態(tài)的粉塵是處于一定濃度的粉塵云。這種可以爆炸的濃度的最低限值稱為爆炸下限。國內(nèi)外研究機構(gòu)多年來致力于煙草粉塵爆炸下限的測試，可以總結(jié)為10～68g/m3范圍內(nèi)懸浮狀態(tài)下的煙草粉塵在滿足其他爆炸要素的前提下均有可能發(fā)生爆炸[3]。因此，煙草加工企業(yè)應(yīng)盡可能的采取措施降低粉塵濃度，避免形成懸浮狀態(tài)的粉塵。

2.3 煙草粉塵的環(huán)境危害

煙草加工企業(yè)生產(chǎn)過程中勢必會排放廢氣，而含有煙草粉塵的氣體會引起周邊空氣存在異味。這種異味是具有刺鼻性的，對人體感官系統(tǒng)帶來不適，濃度過高還會造成環(huán)境內(nèi)人員產(chǎn)生惡心、嘔吐的病狀。按照GB 14554-1993《惡臭污染物排放標準》的規(guī)定，必須對廢氣進行處理后才可對外排放。

3 危險區(qū)域的劃分與分級管控

在開展煙草粉塵防治工作前，首先要認識涉塵區(qū)域的職業(yè)性危害與爆炸危險性。這就涉及到粉塵所在區(qū)域的危險源的辨識與安全風險的分級管控。自2016年，原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局就下發(fā)了有關(guān)建立安全風險分級管控與隱患排查治理兩個體系建設(shè)的通知，旨在對生產(chǎn)過程中存在的危險源進行辨識，對危險源所在的風險點進行分級，進而采取不同的管控措施。山東省在進行安全生產(chǎn)兩個體系建設(shè)的同時提出建立職業(yè)病危害兩個體系或者融入安全生產(chǎn)兩個體系之中，在這里煙草粉塵的職業(yè)病危害因素與爆炸風險源的辨識、分級、管控有了強有力的體系支撐。

3.1 涉塵區(qū)域危險性辨識

要做好煙草加工企業(yè)的粉塵防治工作，作為企業(yè)的安全管理者，應(yīng)當明確不同涉塵區(qū)域危險性的區(qū)別，即是否存在爆炸危險還是僅具有職業(yè)性危害，當然存在爆炸危險的區(qū)域一定存在職業(yè)性危害，因此可以將涉塵區(qū)域劃分為非爆炸危險區(qū)域和爆炸危險區(qū)域。煙草加工企業(yè)存在粉塵爆炸危險的區(qū)域主要集中在除塵房、壓棒間，這也是企業(yè)日常安全監(jiān)管中的安全重點要害部位。對于不具有爆炸危險或爆炸發(fā)生概率很低的非爆炸危險區(qū)域，則主要關(guān)注職業(yè)病危害，即采取設(shè)備除塵、環(huán)境除塵、清掃、個體防護等措施。對于存在爆炸危險的區(qū)域，除了上述措施外，還要采取防火、防爆、隔爆、泄爆等措施，避免煙草粉塵爆炸的發(fā)生或?qū)⒈ǖ钠茐男越档阶畹汀?/p>

3.2 安全風險分級管控

安全風險分級管控的主要內(nèi)涵是指企業(yè)在安全生產(chǎn)過程中，組織安全工程師、安全管理人員、現(xiàn)場崗位人員等通過對生產(chǎn)加工過程中可能存在的風險、安全隱患、危險因素以及重大危險源，進行“先辨識、再分析評估、后分級管控”的安全管理措施。參照DB37/T 2882-2016《安全生產(chǎn)風險分級管控體系通則》中6.6.1風險分級的定義，風險可分為4個級別，紅色標識的重大風險為最高級，見表2。不同級別的風險點的危險程度不同，采取的管理、控制措施也不同。

表2 風險分級及危害程度Tab.2 Risk classification and hazard degree

對于煙草加工企業(yè)，就爆炸性而言，除塵房、壓棒間等區(qū)域風險等級較高，其采取的防控、治理措施也更加嚴格。

4 防治措施

按照風險點等級的不同，可采取針對性的管控措施，來預(yù)防職業(yè)病與粉塵爆炸事故的發(fā)生。在此，可以根據(jù)日常安全管理的經(jīng)驗從“人、機、環(huán)、管”4個方面開展煙草粉塵防治工作。

4.1 安全技術(shù)措施

4.1.1 集塵措施

（1）在廠房初步設(shè)計時，對產(chǎn)生粉塵的設(shè)備應(yīng)盡可能采取機械化和自動化作業(yè)方式，加強密閉，避免人員直接接觸粉塵，同時采取通風措施，可有效降低環(huán)境粉塵的濃度[2]。

（2）對容易產(chǎn)生粉塵的設(shè)備或區(qū)域，如卷煙機、煙絲膨脹機、切葉（絲）機及煙絲的風力送絲等裝置設(shè)置相應(yīng)的粉塵控制措施，涉塵設(shè)備及管道必須嚴格采取密封措施，杜絕無組織排放[2]。

（3）依據(jù)車間揚塵、逸塵作業(yè)點、位置、數(shù)量，設(shè)置相應(yīng)的防塵排塵設(shè)施，目前有效的做法是制絲車間、卷包車間采用扁帶除塵器除塵，其他易產(chǎn)生粉塵的部位設(shè)置環(huán)境集塵罩，并可采用脈沖式反吹扁帶式除塵器除塵[2]。

（4）對除塵器收集的粉塵，可由壓棒機施壓成棒后送出[2]；對產(chǎn)生尾氣的設(shè)備應(yīng)設(shè)置異味處理裝置，凈化后集中外排。

4.1.2 防火防爆措施

按照上海煙草集團所做的研究，可以確定制絲、卷包、物流生產(chǎn)現(xiàn)場為非爆炸危險區(qū)域，除塵房為爆炸危險區(qū)域。對于存在爆炸危險的除塵房應(yīng)采取以下防火防爆措施：

（1）設(shè)置火災(zāi)自動報警裝置?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)能夠探測出企業(yè)發(fā)生的早期火災(zāi)，對于存在陰燃可能的火災(zāi)適用性更強，所以在設(shè)計階段應(yīng)按照貯絲房、卷接包車間、輔料搭配區(qū)、制絲車間、煙葉配方庫、除塵機房、壓棒間等區(qū)域的面積、環(huán)境溫度、粉塵濃度等參數(shù)選擇設(shè)置適宜的感煙探測器、感溫探測器、紅外對射探測器或空氣采樣探測裝置。

（2）采用防爆電氣設(shè)備。煙草加工企業(yè)除塵房為防爆區(qū)域，所用電氣設(shè)備應(yīng)為防爆型。除塵房內(nèi)應(yīng)使用防爆照明燈具，如果為基建時期可考慮采用光導(dǎo)照明裝置，最大限度減少照明電氣設(shè)備的使用；除塵器使用防爆型，風機采用防腐、防爆型離心風機；制絲車間的送、排風系統(tǒng)宜采用防爆型的通風設(shè)備，防爆電氣設(shè)備的選型應(yīng)符合GB 50058-2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的要求[4]。

（3）對生產(chǎn)現(xiàn)場易產(chǎn)生火花的設(shè)備設(shè)置滅火花裝置。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在煙草加工企業(yè)生產(chǎn)過程中，切絲機、切（梗）絲機以及使用燃氣的氣流烘絲機會產(chǎn)生火花。一旦火花伴隨著煙草粉塵進入除塵管道，就有可能引起陰燃、爆炸。針對切（梗）絲機可以采用滅火花除塵裝置，具體工作原理是：在切（梗）絲機集塵管前增加一套水幕除塵裝置，即切（梗）絲過程中產(chǎn)生的粉塵與電火花會通過負壓作用進入集塵罩，而在進入水幕除塵裝置時，煙草粉塵、電火花就會與水接觸，火花被熄滅，從而消除了點火源，而處于液態(tài)粘稠狀的粉塵則通過成型機的作用，排除水分，形成團狀物，由現(xiàn)場人員進行收集；氣流烘絲機則可以增設(shè)火花探測及熄火裝置，通過預(yù)先安裝在設(shè)備內(nèi)的火花探測探頭，發(fā)現(xiàn)火花，將信號反饋至控制柜，控制柜發(fā)出動作信號，促使設(shè)備內(nèi)的多組噴頭噴水，熄滅火花。

（4）采用隔爆、泄爆裝置，降低爆炸的危害程度。研究國外爆炸事故的案例，可以發(fā)現(xiàn)國際煙草粉塵爆炸事故最開始的地點都是除塵設(shè)備。因此，應(yīng)采取措施降低除塵設(shè)備爆炸時對其他區(qū)域、設(shè)備的影響。當除塵設(shè)備位于房間外墻時，泄爆區(qū)域范圍內(nèi)應(yīng)無其他生產(chǎn)設(shè)備和人行通道；當除塵設(shè)備位于房間內(nèi)時，可設(shè)置泄壓導(dǎo)管將爆炸壓力釋放到房間外安全區(qū)域進行泄爆；對于設(shè)置于室內(nèi)且無泄壓導(dǎo)管的除塵設(shè)備，可采用無火焰爆炸泄壓裝置，且泄爆區(qū)域范圍內(nèi)無其他生產(chǎn)設(shè)備和人行通道，這樣一旦除塵設(shè)備內(nèi)部爆炸，通過無火焰爆炸泄壓裝置時，就起到消除火焰、降低爆炸壓力的作用。除此之外，對于連接除塵設(shè)備進口端的風管，可安裝隔爆閥，用于截止集塵管道內(nèi)的高溫爆炸沖擊波向除塵設(shè)備的蔓延。

4.1.3 粉塵清掃措施

如果生產(chǎn)設(shè)備密封性不好，加之煙草粉塵粒徑較小，生產(chǎn)過程中煙草粉塵就容易從設(shè)備中逸出，這些飛逸出的粉塵沉降、堆積在廠房建筑物及設(shè)備表面，若不定期清理，一定條件下沉降、積聚的粉塵飛揚起來，很容易形成懸浮狀態(tài)的粉塵云，一旦遇到點火源，就有可能發(fā)生爆炸事故。粉塵清掃是預(yù)防粉塵堆積、形成粉塵云的重要措施。粉塵清掃可采取以下措施：

（1）建立粉塵清掃制度。從制度上明確清潔部位、方式、周期、責任人、防護用品的佩戴等。發(fā)現(xiàn)有粉塵沉積時，應(yīng)查明原因，及時規(guī)范清掃，禁止正壓吹掃。

（2）除塵系統(tǒng)、通風管道、空調(diào)風管內(nèi)部及密閉或通風條件不良場所清掃時宜采用負壓吸塵方式。其他涉塵區(qū)域設(shè)備清掃時，宜采取負壓吸塵、加濕降塵、擦抹等方法，避免二次揚塵。

（3）生產(chǎn)車間集中清掃時,應(yīng)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，避免粉塵進入空調(diào)回風管?？照{(diào)回風管道應(yīng)定期清掃，減少煙草粉塵的積聚，避免陰燃。

4.2 安全管理措施

（1）建立健全煙草粉塵防治安全管理制度、粉塵清掃制度、動火作業(yè)審批制度、除塵設(shè)備安全操作規(guī)程等，規(guī)范安全行為，落實安全責任。

（2）定期開展職業(yè)病與粉塵專項檢查，既要查基礎(chǔ)管理，又要查現(xiàn)場管理?；A(chǔ)管理主要包括職業(yè)健康安全體系的建立、制度的落實、職業(yè)健康安全培訓(xùn)、職業(yè)健康體檢及員工個人健康監(jiān)護檔案的管理情況?，F(xiàn)場管理則是涉塵區(qū)域的粉塵清掃、設(shè)備的維修、保養(yǎng)，人員的防護用品正確佩戴情況等。

（3）每年至少進行一次職業(yè)病危害因素檢測，檢測涉塵區(qū)域煙草粉塵濃度是否高于2mg/m3。但是，即使企業(yè)粉塵濃度職業(yè)衛(wèi)生現(xiàn)場檢測合格，仍須要求生產(chǎn)現(xiàn)場不能有粉塵層的堆積。因為粉塵層在某些條件下隨時可能變成粉塵云，增加粉塵云的濃度，達到爆炸下限。

4.3 個體安全行為

（1）佩戴有效的防塵口罩。按照GB 2626-2006《呼吸防護用品-自吸過濾式防顆粒物呼吸器》的規(guī)定，企業(yè)應(yīng)配發(fā)KN90及以上級別型號的工業(yè)防塵口罩。KN90型口罩對于0.075μm以上的非油性顆粒物過濾效率大于90%，KN95可達到95%，KN100則高達99.97%[5]。建議使用可更換濾膜式口罩，避免員工連續(xù)、長時間使用一次性口罩，造成防塵效果差，口罩內(nèi)細菌滋生，影響身體健康。

（2）注重個人安全行為，提高個人安全意識。任何安全事故的發(fā)生都與人的不安全行為有關(guān)系。對于煙草加工企業(yè)，應(yīng)著力培養(yǎng)員工的安全意識，規(guī)范安全行為，杜絕違章操作，才可以避免事故的發(fā)生。對于文化素質(zhì)偏低的員工，企業(yè)可以采取簡單明了的方式，讓其熟悉自己的工作內(nèi)容及安全準則。建議采用“安全短文”的形式，將除塵作業(yè)過程中的安全有關(guān)注意事項涵蓋進去，如除塵安全注意事項篇“除塵安全要重視，切勿疏忽當兒戲?？諝猱斨胁仡w粒，處處都是危險地。明火絕對要禁止，通風良好常保持。設(shè)備檢查要定期，防止管道有裂隙。消防設(shè)施要配齊，專人負責要登記?，F(xiàn)場衛(wèi)生常清理，耳塞口罩要戴齊。壓縮空氣壓力值，確保正常范圍里。運轉(zhuǎn)設(shè)備要遠離，嚴禁手伸落料器。排除故障需停機，懸掛標志電源閉。敲擊設(shè)備禁鐵質(zhì)，產(chǎn)生火花莫大意。注意事項要牢記，工作才有安全力?！?/p>

4.4 環(huán)境在線監(jiān)測措施

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是對點火源的在線監(jiān)測。對于煙草粉塵，可以采用以下監(jiān)測系統(tǒng)或設(shè)備，在線或定期檢測不同環(huán)境下的粉塵濃度。

4.4.1 易燃易爆化學品、粉塵在線監(jiān)測

根據(jù)2017年5月1日實施的《山東省安全生產(chǎn)條例》第二十一條“生產(chǎn)經(jīng)營單位應(yīng)當完善安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，對風險點和事故隱患進行實時監(jiān)控并建立預(yù)報預(yù)警機制，利用信息技術(shù)加強安全生產(chǎn)能力建設(shè)”的要求，結(jié)合煙草加工企業(yè)危險源和風險排查情況，建立安全風險、隱患實時監(jiān)控預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)對重點風險和較大隱患的實時在線監(jiān)測，主要涉及以下兩方面內(nèi)容：一是涉及易燃易爆危化品存放或使用區(qū)域，包括酒精間、充電間、香精香料庫及天然氣泄漏等區(qū)域；二是涉及煙草粉塵防火防爆區(qū)域，包括制絲、卷包車間除塵房、除塵器管道等區(qū)域。

通過在重點監(jiān)測區(qū)域安裝相應(yīng)檢測物質(zhì)成分的點式檢測探頭，并安裝單元控制箱體，達到完成區(qū)域性的環(huán)境安全監(jiān)測的目的，并將不同監(jiān)測區(qū)域數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送到安防消防控制中心監(jiān)控計算機，進行統(tǒng)一集中管理，建立分區(qū)域檢測控制和遠程監(jiān)控的拓撲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如下圖。同時對數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，對報警信息及時處理，通過現(xiàn)場終端、監(jiān)控終端、手持終端3種方式傳遞報警信息，以此實現(xiàn)危險區(qū)域的實時監(jiān)測，及時消除安全隱患。

4.4.2 手持式粉塵濃度現(xiàn)場檢測

按照國家法律、法規(guī)及《煙草企業(yè)安全生產(chǎn)標準化規(guī)范》要求，需要定期對涉塵崗位進行職業(yè)病危害因素的定期檢測。前面已經(jīng)陳述了粉塵的職業(yè)危害致病機理，企業(yè)還可以采用手持式粉塵濃度檢測儀對危害性程度較高的PM10和PM2.5的濃度進行現(xiàn)場檢測，將檢測結(jié)果告知涉塵崗位的人員，提高其防范意識，督促其正確佩戴KN90級別及以上的工業(yè)防塵口罩。

5 結(jié)論

煙草粉塵職業(yè)性危害與爆炸危險是客觀存在的，而煙草加工可以采取主觀的措施進行預(yù)防與治理。一方面通過建立除塵系統(tǒng)、佩戴防塵口罩、定期濃度檢測，盡可能降低環(huán)境中的煙草粉塵濃度及減少生產(chǎn)過程中的吸入量，從而避免職業(yè)性危害；另一方面，可以采用防爆、隔爆、泄爆設(shè)備設(shè)施、規(guī)范操作行為、實時在線監(jiān)測，控制煙草粉塵的爆炸風險，盡可能降低爆炸事故發(fā)生的可能性或爆炸產(chǎn)生的不良影響。

圖 易燃易爆化學品、粉塵在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖Fig. Diagram of online monitoring system for flammable and explosive chemicals and dusts