个体工程防护新风系统在工业生产中的应用
作者陈锡钢
呼吸防护现状
建国以来，国内因粉尘作业环境对作业人员保护不当造成的尘肺病人已经累计超过75万。此外，大量的工业作业场所也存在有害化学物质、高温等危险因素。通常情况下，工业作业场所常见危害因素见图1。客观上来说，中国工业发展多元化，行业众多，在不断发展的工业生产环境中，由于接触粉尘和有毒有害气体作业的人数仍然巨大，个体呼吸防护用品仍需要根据具体应用场景选择，以满足个体防护需要，减少工作过程中对人员身体造成的伤害。在防护水平向好发展的道路上，个体工程防护新风系统将逐步成为未来主流。
粉尘、有毒有害物质严重危害劳动者身体健康，根据卫生部门的统计资料显示，目前我国仍有过亿作业人员接触有毒有害作业，其中半数人员接触粉尘危害。目前在职业病目录上，尘肺病病例数仍不断攀升，职业性慢性、急性化学中毒病例紧随其后；从病种上看，煤工尘肺、矽肺、职业性铅及其化合物中毒仍位居前列。随着我国工业化、城镇化、人口老龄化状态持续发展变化，我们既面临发达国家面临的职业健康难题，也有发展中国家面临的卫生和健康问题，呼吸系统的安全防护首当其冲，其中职业人群的呼吸防护尤其是粉尘/颗粒物防护已成为职业病防治的焦点之一。
粉尘作为首要危害，普遍存在于金属加工、水泥生产、家具生产、电池生产、钢材冶炼、焊接作业、建筑施工、火力发电等行业，目前从事这些行业生产的职业工人体检普及率并不高。因此，尘肺病在这些行业中作为一种职业病依然存在，关键在于只有病情严重以后才被发现。然而尘肺病一旦发病，具有危害性大、不可逆等突出特点，为病患及其每个家庭带来的是不可承受的病痛及经济负担。其它有毒有害气体普遍存在于石油炼化生产、化纤生产、传统化学品生产、汽车涂装、工业机械设备喷涂、纺织生产、电子产品生产、家具生产、车辆售后钣喷、铅酸电池制造等行业中，急性中毒以苯、硫化氢和一氧化碳等最为突出，慢性中毒以铅及其化合物、苯系物、锰及其化合物为首要危害。以上枚举的行业领域中，导致职业病的原因集中在对于呼吸系统的危害方面。作为保护职业人员呼吸健康的最后一道安全防线，呼吸防护用品在存在呼吸健康风险的领域仍需积极推广应用，企业仍需提高生产过程中对员工呼吸系统保护的意识，仍需要不断开好的个体防护产品以满足各行业的呼吸防护需求。
我国呼吸防护用品的生产，从20世纪80年代开始基本形成规模，产品种类比较齐全，从一般一次性过滤口罩、可更换半面罩或全面罩、长管呼吸器、动力送风过滤式呼吸器、开路式压缩空气呼吸器等都有众多应用案例。随着近些年职业病防治法律法规、标准规范等不断完善，监管体制日趋成型，职业病防治体系逐步健全。对于职业危害的源头治理和专项整治力度持续加大，用人单位违法行为有所减少，但是目前防护产品和设备应用中仍有产品不合格、选型不恰当、保护不到位、防护谱系窄或者无法完全隔绝工作人员和污染环境（比如皮肤接触）的诸多问题亟待解决。实际案例中，当工作环境中员工活动范围较大，整体环境难以改善的时候，正常应采用个体工程防护新风系统来实现人员防护。
不过，在实际操作中，企业往往会综合考虑投资收益、人员流动性对经营影响等因素，很难决定投入呼吸防护设备，又因为个体工程防护新风系统本身造价高昂，多为进口设备，企业投入意愿更低。另外，目前各行业中配备的供气式长管呼吸器本身也普遍存在只用不检、无法实时监控等问题；所有这些问题都需要呼吸系统防护领域设备厂商考虑并解决，消除企业应用的诸多顾虑，降低生产经营成本。目前，这一领域已经有国内厂商精耕多年，推出了适用范围广泛、防护效果出众的系列产品，并已经应用于各个行业中，取得了显著效果，深受一线工人欢迎，同时为企业节约了生产成本。下文将简要介绍隔绝式呼吸防护设备——个体工程防护新风系统的应用，重点说明该类产品原理及适用领域。
作业场所呼吸防护装备选型依据
呼吸防护装备的选择通常经过四个步骤：
第一步，识别侵害呼吸系统的物质或环境因素；
第二步，了解这些物质或环境因素对人体的危害；
第三步，选择适当的呼吸防护用品或设备；
第四步，正确使用呼吸防护用品或设备。
空气过滤式产品或小型电动过滤供风设备可以应用于颗粒物（粉尘、烟、凝结雾、某些微生物）工作环境中，周围空气中应无有害化学品、无难闻气味、无皮肤侵入危害，短时使用并及时更换面罩或者滤棉，可以提供基础防护，并建议生产人员轮值，以免因防护疏忽造成意外损害。对于更多复杂环境，如有毒有害气体环境、持续高温高湿环境、有毒有害蒸汽环境、化学品挥发物环境、缺氧环境等，从业人员需要长时间在这种环境中工作时，过滤式产品不能起到防护效果或者很快就会失效，需要应用隔绝式连续供气防护产品，危害源如果可通过皮肤吸收或者损坏皮肤的，则需要采用全面式面罩配合专业防护服，其他情况可以采用密合度良好的半面式供气口罩。
个体工程防护新风系统
本文将重点介绍一种适合各种污染环境使用、隔绝式防护装备——个体工程防护新风系统。
个体工程防护新风系统构成图
上游（左半图）是供气系统，为下游（右半图）的一线工人提供呼吸所需的洁净空气，下游（右半图）为呼吸安全防护系统（含加湿、控温、有害气体报警等功能），配合头罩和专用防护服，可以将人体接触的微环境和外界污染环境隔绝开，配合温湿度自动控制单元和有害气体监测报警单元，可以为使用员工提供全方位保护。
整套系统中核心部件为专用头罩及整套的个体工程防护新风系统。
专用头罩是操作人员佩戴的部件，主要考虑佩戴舒适，密封良好。该产品设计合理，具备以下特点：
a）全面罩主体框架采用轻质高分子材料注塑成型，坚固耐用；轮廓全面按照东方人头部尺寸设计，且头围紧固结构松紧可调节；框架式结构本身可以防止面部或头部与工件、现场生产设备、工件等发生碰撞，如果有头顶磕碰风险，还可以增配专门设计的头盔附件，防撞且轻盈，确保佩戴的舒适性；
b）面罩内衬选用亲肤硅胶材料，与我国职业人员脸型密合程度高，可实现与面部轮廓的紧密贴合，且易于脱除，方便佩戴者在使用间歇清洁，清洁时操作十分简便，只需要使用配套的酒精擦拭片或者酒精棉擦拭干净即可；
c）全面罩内部通过头箍总成、汗巾、内衬等实现对面部区域的密封，构成安全呼吸空间，供风风道中通入处理好的温湿度适宜的空气后，通过内衬两侧专门设计的开孔向安全呼吸空间供风，形成微正压，隔绝外部污染空气，防止其流入面罩内部；
d）全面罩预留大视窗，为同类产品最大视窗，工人佩戴时视角宽广，不会有压抑感，适合长时间佩戴作业；
e）全面罩密封良好，具有一定隔音效果，不需要单独使用耳塞的同时，有效减少长时间噪音环境对听力的损害
f）连接全面罩供气的管路上有供气接口，该供气接口可以很方便的替换成气路分配器，分出的气路通向防护服内部，使防护服内保持微正压，防止环境中有害物质侵入，还可以在防护服内部制造微环境，通过设计在易出汗部位的出气口，实现通风效果，让使用人员感到舒适，带来长久稳定工作状态。
个体工程防护新风系统的基本组成如下：
a）专用头套：作为个体工程防护新风系统的最前端，是人机界面的交界处，属于该系统核心单元，主要功能为将前置供气单元供给的空气或者压缩空气处理后输送至全面罩，给使用者提供温湿度适宜、不含有害物质可供呼吸的洁净空气：
b）调压阀：调节供气压力，控制空气流速；
c）过滤单元：对前置供气单元供来的压缩空气进行过滤，吸附除味、除去油、水、颗粒物等；
d）自动加湿单元：通过将干燥的空气补充水蒸气，保持适宜的空气湿度；
e）温度控制单元（选装）：控制调节供气温度；
f）危害气体监测报警：检测CO，H2S等有害气体，超过有害气体对人体的危害限值时发出声光报警信号，告知现场作业人员应注意提高防护等级或紧急逃生；
g）反冲清洗装置：全自动清洗整个供气管道，保障系统持续稳定运转。
另外，该套设备接口灵活，可以定制固定式，也可以制作移动便携式。根据使用场景不同，内部配置也可以适当调整以达到节约投入的目的，便于各行业根据需求选用。下文将重点介绍个体工程防护新风系统几种常见工业领域的实际应用。
个体工程防护新风系统的常见场景
汽车喷涂行业
汽车喷漆的颗粒很容易吸进肺里，危害身体健康，轻者使人感到不适、出现头痛、头昏、恶心、呕吐、食欲不振和精神不集中等症状，重则对人的呼吸系统、循环系统、消化系统和生殖系统造成不同程度的毒害。油漆中含有苯、甲苯、二甲苯等各种有机溶剂，对人体造血机能的危害极大，是诱发再生障碍性贫血和白血病（俗称血癌）的主要原因，还会影响女性生殖能力，导致胎儿先天性缺陷。尤其是其中的芳香族化合物，如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。
以往职业人员防护中，多以半面罩辅以护目镜为主来实现防护，但是该措施仍然存在皮肤以及眼面部等敏感部位接触涂料漆雾、溶剂挥发物等情况，尤其是在半面罩贴合程度不好、滤毒罐失效情况下，职业作业人员往往在不知不觉间就受到有毒物质侵害。传统油漆多为油性漆，有高度的亲脂性，很容易通过细胞膜，蓄积在中枢神经系统内，通过长期积累后，容易导致大脑细胞受损，诱发中毒性脑病，慢性溶剂中毒综合症、慢性油漆工综合症、多发性神经炎、神经功能紊乱、皮肤过敏等。目前，大部分企业已经在源头上减少了油性漆使用，推广水性漆的应用，但是水性漆组分亲水性更强，更易于黏附于皮肤表面并被吸收，给油漆工的呼吸系统防护带来更大的伤害。而且，在汽车销量持续走高情况下，汽车涂装车间又是能耗大户，喷漆工人的工作时间安排上非常紧凑，休息时间不足，长期佩戴传统防护用品很难保证兼顾安全性和舒适性。
正因为喷涂工种作业环境对喷涂工人身体危害比较大，且工作舒适性较差，涂装车间的喷涂工人流失率也较为严重，往往会给车间生产的质量控制带来波动，使得生产成本被动上升。因此，许多汽车生产企业的车身喷涂、零部件喷涂已经应用了个体工程防护新风系统，比如江淮汽车、通用汽车、日产、沃尔沃、捷豹路虎、观致汽车、三一重工、许继电器、亿丰、博拉经纬等工厂，为今后业内推广提供了众多现场应用案例。
传统防护 个体工程防护新风系统
个体工程防护新风系统在汽车生产行业的应用图示
工业机械加工制造行业
工业机械加工制造行业通常涉及焊接作业，焊接作业过程中产生的焊烟、焊渣同样会对员工身体健康带来不利， 焊烟的形成过程是：过热－蒸发氧化－冷凝。焊烟的主要来源是液体金属和药皮的蒸发。焊烟的种类和数量取决于焊接方法、条件以及焊接的金属类型。焊烟成分比较复杂，包含多种类型金属：砷、铍、铬、铜、铁、铅、锰、镍、硒、钒、锌等。焊烟的主要有害成分是铁、硅、锰，其中氧化铁约占90%, 锰的含量虽然较少，但其毒性较大。大部分焊接烟尘的粒径均小于1μm，属于较难过滤的颗粒物，要配备过滤面罩才能做好防护。不同的焊接方式，焊烟的成分有所差异。MIG 或MMAW 焊接不锈钢时，焊接烟雾粒子通常包含铬、镍，其中铬的毒性更强，六价铬是致癌物，很容易被人体吸收，长期或短期接触或吸入时有致癌危险。铝极惰性气体保护电弧焊，通常不会产生焊烟，但有大量的臭氧气体；等离子切割和等离子焊接产生高温，会释放出有害的氮氧化物。当然，特殊焊接作业还有光污染和辐射危害，长期处于辐射环境下，不只是损伤眼睛，也会影响中枢神经系统，导致机能障碍和交感神经疲乏紧张为主的植物性集中紧张。
对所有这些风险，都需要企业为生产员工科学配备安全有效的防护用具，如果不重视防护，短期容易造成眼睛皮肤刺激、恶心及胃肠道疾病、心痛、肌肉疼痛、金属烟雾病、肺部水肿等，导致焊工尘肺、支气管炎、哮喘、铁尘肺、肺气肿、肾脏损伤、心脏及皮肤疾病等，长期则会增加罹患癌症的风险，给工人及其家庭带来伤害。目前焊接员工防护普遍还是配备焊接用面罩、焊接用防尘口罩，这一状况急需改善。
另外，同汽车制造行业一样，该行业也需要对机械外表面喷涂油漆来实现外观保护，同样存在着各类油漆、溶剂带来的挥发物危害，还有表面打磨处理带来的粉尘危害，以往防护多采用普通半面罩防护。目前，行业用工成本上升，企业更加注重一线员工健康保护和公司人员稳定性，像三一重工已经开始引入个体工程防护新风系统，将为员工健康带来更好保障。
个体工程防护新风系统在工业机械加工制造行业的应用图示
化纤行业
在化纤行业生产过程中，通常要经过酸洗，酸洗后除酸性蒸汽外，还有氯气产生。染色中使用强酸、强碱蒸汽又可引起酸碱灼伤和酸雾刺激，在调配和使用苯胺染料时，可接触苯胺液体或蒸汽，可能引起中毒、皮炎等。此外，苯胺类染料和荧光增白剂可能有致癌作用。这种场合下工作，通过普通的防毒面具难以满足操作人员的防护需求，个体工程防护新风系统刚好有用武之地。目前在博拉化纤已经率先应用，极大改善了工人操作过程的防护，深受一线作业工人欢迎。
家具行业
一般来说，家具生产行业有三大危害：木尘、噪声和有机挥发物。抛开噪声对听觉器官的影响不说，木尘和有机挥发物均会给工人呼吸系统乃至全身造成不可逆的伤害。木尘：在锯木、刨木过程中均可产生大量的木尘，吸入粉尘后，可引起支气管炎、哮喘、过敏性疾病；长期吸入可致慢性呼吸道炎症，严重者可出现磨工尘肺。有机挥发溶剂：在家具制造中使用大量的胶合板和某些涂料，常温下就有甲醛、酚类等气体逸散，工人接触会引起眼、鼻、咽喉等刺激症状。在油漆或喷油作业中所用到的稀释剂含苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、甲醛、丙酮等有机溶剂，其中苯的毒性最大。短时间内吸入大量的苯可出现中枢神经系统抑制性麻痹为特征的全身性症状。慢性苯中毒者，主要是会有造血系统损害，严重的会导致白血病。如果是钢木家具制作，除了上述风险，还有金属粉尘以及加工中用到的硫酸蒸汽，在防护不到位的情况下，也会侵害工人的呼吸系统。
传统家具制造行业中，一般只配备半面罩，很多小企业不光是企业主缺乏危害防护意识，很多工人甚至只是穿着背心、短裤进行喷漆和涂胶作业，更不用说现场人员的全面防护。这种场合未来将是个体工程防护新风系统的用武之地，现在已经有不少家具企业已经开始为员工配备这个防护系统，如上海瑞澳、山东华悦、泰州雅风，东莞忆丰等，尤其是有了成本控制优良的产品以后，为企业配备和人员养成使用习惯打下了很好的基础。
家具行业现状图示
金属材料加工行业和家电行业
在金属材料加工行业和家电行业中，均需要增强金属的抗腐蚀性、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性，还要兼顾表面美观。为实现以上种种特性，工件加工普遍需要抛丸、喷砂、磷化、钝化、打磨抛光、吹扫、除油、电镀、热喷涂、涂装等。在生产过程中，存在粉尘和化学毒物，防护不当的一线员工极易造成呼吸系统伤害，这也将是个体工程防护新风系统的重点应用领域。目前一些知名铝材加工企业如凤铝铝业等已经引入了这种防护设备，极大改善了企业员工的生产防护条件。
金属材料加工行业实例
电子行业
电子行业也是职业病高发行业，常见的职业危害包括有毒化学物质、金属粉尘、焊接烟雾、噪音、辐射等。目前，电子业使用的化学品有数百种中，对人的危害各有不同。有的会损害人脑和神经系统，有的易引发癌变，有的破坏肝脏、消化系统或心血管，也有的影响生殖系统，造成女性月经不调、男性性功能下降，或不孕不育。并且，通常一种化学品也会同时对人体产生多方面的危害。
该行业内常用的洗板水主要成分是三氯乙烯，会损害肝功能；天拿水也很常用，通常含有苯和甲苯，苯是剧毒化学品，有致癌性，或造成白血病，甲苯可能引起急性或慢性中毒。重金属也是电子行业的危害源之一，重金属容易在体内集聚、不易排出，会长期影响健康，甚至影响终生。铅会破坏神经器官，造成记忆力减退、性功能障碍。镉是一种毒性很大的重金属，致癌性更高，对生殖系统影响也非常大。近几年发生了多起电池厂工人大面积铅、汞、镉中毒（或超标）事件。在电子厂，这类重金属或其化合物多以粉尘和烟雾形式存在，如果不采用正确防护设备，中毒是在所难免。所以，在这一领域，也将是个体工程防护新风系统的发力点。
除以上列举行业外，交通运输行业中，货车的生产和喷涂，动车车厢生产和喷涂， 飞机的生产和喷涂，汽车售后钣喷等都存在对人员呼吸系统的危害，而且生产场地较大，很难通过工作环境治理来避免人员伤害，配备个体工程防护新风系统必然是最好的选择。另外，这种生产场景下，尤其是对环境供风温湿度有要求的时候，配备个体工程防护新风系统后，可以选择使用循环风，能够帮助企业节能降耗，带来可观的经济效益。
呼吸防护的首要目的是保护工人的健康，同时还应兼顾改善工作舒适性。个体工程防护新风系统就是这样一种产品，可以保护职业工人身体不受侵害，可以提供更舒适的工作微环境，还可以为企业带来节能降耗的经济效益，值得推广，也值得企业选择。